NL8900164A - Vloeistofniveaumeter van het vlotter-type. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Vloeistofniveaimneter van het vlotter-type.

De uitvinding heeft betrekking cp een vloeistofniveaumeter van het vlotter-type, bevattende een standpijp, een vlotter, een magnetenpakket (binnenmagneet) in de standpijp en een magneet in de vlotter, waarbij de vlotbermagneet de positie van het magnetenpakket in de standpijp stuurt, en boven in de standpijp een transducer aanwezig is, die over de positie van het magnetenpakket informatie ontvangt en deze informatie ontzet in een aanwijzing over het niveau of de hoogte van de vloeistof spiegel.

Voor het meten van niveaus in silo's en tanks kan men kiezen uit een groot aantal meetprincipes. De uiteindelijke keuze zal afhankelijk zijn van fysische parameters, zoals druk, temperatuur; aard van de vloeistof, waarvan de hoogte gemeten moet worden, zoals de geleidbaarheid, de viscositeit enz. Het meetprincipe kan daarbij cp capaciteit, geleidbaarheid, druk, radio-activiteit, enz. berusten. Binnen de bestaande meetprincipes bestaat nog de mogelijkheid van vlotter- en ultrasone metingen.

De inrichting volgens de uitvinding werkt eveneens met een vlotter.

Bij de tot dusverre toegepaste niveaumeters van het vlotter-type, maakt men gebruik van een standpijp, die vertikaal in de te meten vloeistof staat en bovenin een omzetter draagt. In de vlotter bevindt zich een magneet en binnen de standpijp een magnetenpakket, dat door de aantrekking van de vlotter-magneet cp zijn plaats in de standpijp gehouden wordt. Bij elke niveauverandering van de vlotter en dus van de vlotter-magneet wordt het magnetenpakket in de standpijp meegenomen; echter niet onmiddellijk, maar met een zekere vertraging ("achterblijven"). Het achterblijven van de magneten (gevoeligheid) wordt bepaald door de sterkte van het magnetische veld. Erincipiëel is dit de enige afwij kingsparameter van het vlotter-systeem. Hierbij wordt ervan uitgegaan, dat de invloed van een verandering in de soortelijke massa van de vloeistof niet wordt gecompenseerd.

De bedoeling is nu, dat de positie van het magnetenpakket in de standpijp wordt doorgegeven aan de omzetter boven in de standpijp. Dat kan cp velerlei manieren. Gebruikelijk is, aan de binnenmagneet in de standpijp een relatief dun draadje te bevestigen. Dit draadje wordt cp een vrij konstante trekspanning gehouden door middel van een spangewicht aan het boveneinde van de draad, dat cm een as van het aaimjeinstriment geslagen is. Aan deze as is een aanwijsnaald rotatievast bevestigd. Een translatie-beweging van de vlotter wordt dus uiteindelijk asgezet in een rotatie-beweging.

Anderzijds kan in plaats van het spangewicht een veermotor of servcmobor aanwezig zijn, die voor de konstante trekpenning zorgen en eveneens de draad op- resp. afwinden bij variërende niveauhoogte van het te meten produkt.

Een nadeel van deze metingen is vooral het periodieke onderhoud; immers, het is een mechanisch systeem. Voorts moet er een bepaalde hystenesis worden overbrugd om de motor te aktiveren (vaak enkele cm's).

Om deze bezwaren te overwinnen stelt de uitvinding voor om de informatie over de positie van de vlotter niet rechtstreeks over te dragen aan het meetsysteem, maar zodanig, dat de door niveauveran-dering aangebrachte wijziging in positie van het magnetenpakket in de standpijp aan de omzetter boven in de standpijp langs indirecte weg wordt doorgegeven.

Onder overdracht "langs indirekte weg" wordt in elk geval niet verstaan een mechanische overdracht door een draad of stang, die gekoppeld is tussen birmenmagneet en omzetter bovenin, noch een hydraulische overdracht door middel van een vloeistof, die birmenmagneet en omzetter koppelt.

Ih plaats daarvan is er bij overdracht langs indirekte weg sprake van overdracht I. door middel van elektro-magnetische straling, bijv. optisch infrarood.

II. door middel van geluidsgolven (ind. ultrasoon en subsoon geluid).

De niveaumeter volgens de uitvinding onderscheidt zich dan ook enerzijds van de bekende niveaumeter doordat de niveauverandering door elektromagnetische golven aan de omzetter wordt overgedragen. Anderzijds, doordat de niveau-verandering door geluidsgolven aan de omzetter wordt overgedragen.

Men zou de zender, die de golven uitzendt, kunnen plaatsen op de binnen-magneet, terwijl de ontvanger zich bevindt cp het boveneinde van de standpijp. Bij voorkeur bevinden zender en ontvanger zich beide in de omzetter bovenin, zodat de golf de afstand tussen cmzetter en binnenmagneet twee keer moet afleggen.

Vandaar de maatregel volgens de uitvinding, dat de niveauverarriering uit de vertraging, waarmede de gereflecteerde golf boven in de standpijp ontvangen wordt, gemeten wordt.

Voor het meten van betrekkelijk kleine vertikale afstanden, zoals bij niveaühoogten gebruikelijk, is een inrichting te prefereren, met het kenmerk, dat boven in de standpijp een ultrasone transduoer (aanzetter) is geplaatst, voorzien van een zender voor het uitzenden van een ultrasoon signaal naar het als ultrasoon doel fungerende magnetenpakket onder in de standpijp en van een ontvanger (detector) voor het ontvangen van het tegen het magneetpakket gereflecteerde signaal.

Het voordeel hiervan is, dat het niveau contactloos gemeten kan worden in een tank of silo. Het meetprincipe berust cp het uitzenden van ultrasone geluidsgolven. Een ultrasone transducer bestaat o.a. uit een zendkristal en een ontvangstkristal. Op het moment, dat het ultrasone geluid wordt uitgezonden, wordt de tijd gemeten, wanneer het wordt gereflecteerd en ontvangen.

Deze tijd wordt omgezet in afstand, waarna als afgeleide hiervan het niveau kan worden gemeten. Een en ander is mogelijk, doordat de geluidssnelheid 344,1 ny/sec bij 20° C is. Indien er sprake is van relatief hoge temperatuur, druk en gasdaitp is ultrasone meting niet geschikt. Dit komt doordat de dampfase een variatie van de geluidssnelheid geeft, die niet reproduceerbaar is.

In tegenstelling tot de bekende inrichting is de als omzetter fungerende servo- of veermotor vervangen door een ultrasone transducer. Om het niveau van de vloeistof in een tank te meten moet het geluid zowel reflecteren tegen de vloeistofspiegel als tegen de bodem van de tank, waarna uit het verschil in looptijd de hoogte berekend kan worden.

De hoogtemeting is afhankelijk van de geluidssnelheid, die cp zich kan variëren door verandering van de omgevingstemperatuur (0,17%/°C). Deze verandering kan worden geccnpenseerd. Dit wordt gedaan door op een vaste afstand van de transduoer (ca. 600 mm) een referentie te plaatsen. De werking van de ccaipensatieïnrichting is nu als volgt.

De transducer zendt een eerste shot naar de referentie. Hierna wordt elektronisch de exacte geluidssnelheid berekend. Daarna volgt een tweede shot naar de binnenmangeet. Dit shot vindt plaats met de exact berekende geluidssnelheid. Hierna wordt zeer nauwkeurig de afstand weergegeven.

De uitvinding wordt derhalve verder geitenmarkt doordat cp een vaste afstand van de transduoer een als referentie fungerend hulpdoel binnen in de standpijp is opgesteld voor bet ccnpenseren van schcranelingen in de omgevingstemperatuur.

Door deze cxnfcinatie ontstaan de volgende voordelen: - meting is tavyasfraar voor relatief hoge temperaturen; - meting is toepasbaar voor relatief hoge drukken. Dit wordt bepaald door wanddikte, oppervlakte en soort van de gebruikte materialen van vlotter eaytof standpijp; - geen beïnvloeding van ultrasone meting door gas; - geen naijlen van veer- resp. servcmotor; - onderhoudsvrij door ontbreken van vitale mechanisch bewegende delen.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van enige figuren in de bijgaande tekeningen nader worden toegelicht.

Fig. 1 is een niveauhoogtemeter van het vlotter-type uit de stand der techniek; fig. 2 tocnt het principe van een ultrasone geluidsmeting; en fig. 3 is ee schematische voorstelling van de niveauhoogtemeter volgens de uitvinding.

Fig. 1 geeft een voorstelling weer van een bekende niveauhoogtesneter 1 van het vlottertype. Deze meter omvat een standpijp 2, die in de vloeistof 3 van een (niet weergegeven) tank is geplaatst. Aan het boveneinde van de standpijp 2 bevindt zich een transducer 4 in de vorm van een veer- of servcmctor.

Cp de hoogte van de vloeistof spiegel 6 is een vlotter 7 om de standpijp 2 geplaatst, die voorzien is van een vlotter-magneet 8 en cp de vloeistof 3 drijft. Binnen de standpijp 2 - op het niveau van de vloeistofspiegel 6 - is een binnenmagneet (magnetenpakket) 9 aangebracht, die doen: de vlotter-üiagneet 8 wordt aangetrokkén en de eventuele variaties in het vloeistofniveau volgt. Bij de békende meter is een rechtstreekse overbrenging van het vloeistofniveau naar de transducer 4 mogelijk door middel van een draad 11, die onderaan bevestigd is aan de binnenmagneet 9 en bovenaan geslagen is cm een as 12 van de motor 4, welke draad 11 door een (niet weergegeven) spangewichtje strak gehouden wordt. De translatie-bewsging van de binnenmagneet 9 wordt aldus omgezet in een rotatie van de as 12. Aan de as 12 is een aanwijsnaald 13 rotatievast bevestigd.

In fig. 2 wordt getoond hoe een hoogte (verschil-meting) wordt uitgevoerd. De bovenin geplaatste ultrasone transduoer 4 zendt geluidsgolven uit, waarvan een deel terugkaatst tegen de boden 16 van de (niet weergegeven) tank, terwijl een ander deel terugkaatst tegen de vloeistofspiegel 6. Kent men aan de verschillende niveaus 16; 6 en 17 de letters A, B en C toe, dan wordt voor de hoogte H gevonden:

H = AC - BC

In fig. 3 is de meetinrichting volgens de uitvinding getekend. Gelijke onderdelen in fig. 3 hebben dezelfde verwij zingscij fers als in fig. 1. In de standpijp 2 is de uitgezonden golf 21 door horizontale streepjes en de reflectiegolf (echo) 22 door halfgebogen lijntjes weergegeven. Voorts is daarin het referentiepunt 23 voor teanperatuurconpensatie aangegeven, dat zich ca. 60 mm onder de transduoer 4 bevindt.

Om de ontvangen reflectiegolf om te zetten in een aflezing van de hoogte of hoogteverandering heeft men een bepaalde elektronica nodig. Deze elektronica zou men in de transducer kunnen aanbrengen boven in de standpijp. Het bezwaar daarvan is, dat men dan een beperking ondervindt ten aanzien van de maximale tenperatuur-bestendigheid.

Om 'maintenance' zoveel mogelijk te beperken is er bij de inrichting volgens de uitvinding alleen een zendkristal en een ontvangkristal in de transducer aanwezig. Na ontvangst van de echogolf wordt de daaruit gewonnen informatie van de transducer doorgegeven naar een op afstand gelegen elektronica ("remote control"), waardoor het onderhoud veel minder problemen geeft.

Claims (6)

1. Vloeistofniveaumeter van het vlotter-type, bevattende een standpijp, een vlotter, een magnetenpakket (binnenmagneet) in de standpijp en een magneet in de vlotter, waarbij de vlottermagneet de positie van het magnetenpakket in de standpijp stuurt, en boven in de standpijp een transducer aanwezig is, die over de positie van het magnetenpakket informatie ontvangt en deze informatie ontzet in een aanwijzing over het niveau of de hoogte van de vloeistof spiegel, met het kenmerk, dat de door niveauverandering aangebrachte wijziging in positie van het magnetenpakket (9) in de standpijp (2) aan de transducer (4) boven in de standpijp langs indirecte weg wordt doorgegeven.

2. Niveaumeter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de niveauverandering door elektromagnetische golven aan de transducer wordt overgedragen.

3. Niveaumeter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de niveauverandering door geluidsgolven aan de transducer wordt overgedragen.

4. Niveaumeter volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de niveauverandering uit de vertraging, waarmede de gereflecteerde golf boven in de standpijp ontvangen wordt, gemeten wordt.

5. Niveaumeter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat boven in de standpijp (2) een ultrasone transducer (4) is geplaatst, voorzien van een zender voor het uitzenden van een ultrasoon signaal naar het als ultrasoon doel fungerende magnetenpakket (9) onder in de standpijp en van een ontvanger (detector) voor het ontvangen van het tegen het magneetpakket gereflecteerde signaal.

6. Niveaumeter volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat op een vaste afstand van de transducer (4) een als referentie fungerend hulpdoel (23) binnen in de standpijp (2) is cpgesteld voor het compenseren van schommelingen in de amgevingstenperatuur.