NO156146B - Avfoelingsinnretning og apparat for overvaakning av korrosjon. - Google Patents

Description

Anordning til påvisning av et på forhånd bestemt væskenivå i et kammer.

Foreliggende oppfinnelse angår en detektor som kan påvise tilstedeværelse av væske og spesielt angår oppfinnelsen en væskedetektor som gjør bruk av ultralydbølger.

Det er tidligere kjent å anvende ultralydbølger for måling av væskenivåer i tanker, men en ulempe ved de kjente ut-førelser er at de består av mange løse deler som skal plaseres på forskjellige steder i tanken eller beholderen, og i slike stil-linger at de samvirker på en tilfredsstillende måte.

Når det er behov for å indikere at et bestemt væskenivå er nådd, blir de kjente utførelsesformer urimelig kompliserte og kostbare, og hovedhensikten med foreliggende- oppfinnelse er:å komme frem til en enkel og hensiktsmessig anordning til påvisning av når en væske når et bestemt nivå i et kammer.

I henhold til oppfinnelsen er dette stort sett opp-nådd ved en utførelse av anordningen der de deler som er- nødvendige er samlet til en enhet, og denne enhet kan monteres der det er behov for det og i den høyde man ønsker målingen foretatt.

Oppfinnelsen angår således en anordning til påvisning av et på forhånd bestemt nivå for en væske i et kammer, omfattende en metallføler med et hode som har en elektroakustisk transduktor beregnet på å sende ut og motta ultralydbølger, og en del som kan lede ultralydbølgene og som er tilsluttet det nevnte hode ved en ende og har en bunnplate ved den annen ende, og omfattende elektriske kretser som er beregnet på å motta elektriske signaler fra transduktoren når denne mottar reflekterte ultralydbølger, og den er i det vesentlige kjennetegnet ved at føleren er utstyrt med en reflektorplate som står i en bestemt avstand fra bunnplaten, slik at det mellom denne plate og reflektorplaten fremkommer et rom der væske som fyller dette vil lede ultralydbølger som sendes ut av transfuktoren til og reflekteres fra reflektorplaten.

En foretrukken utførelsesform er kjennetegnet ved at den del som skal lede ultralydbølgene er avkortet kjegleformet og smalner av i retning mot metallfølerens hode, og det er dessuten fordelaktig med en monitor som er beregnet på å motta de frembrakte og gjentatte signaler mens en alarmkrets er koplet for å motta utgangen fra monitoren, idet en alarm er innkoplet i kretsen og beregnet på å tre i virksomhet, hvis et ventet signal ikke opptrer eller opptrer på galt tidspunkt.

Det er videre et trekk ved oppfinnelsen at de elektriske kretser er innrettet til frembringelse av kunstige prøve-pulser, hvis amplitude tilsvarer de pulser man får ved refleksjon av ultralyd fra reflektorplaten og i tid tilsvarer de tidligste og seneste ankomsttidspunkter for reflekterte pulser fra reflektorplaten, hvilke sammensatte prøvepulser og reflekterte pulser føres til den nevnte alarmkrets som påvirker alarmen ved avvikelse i tid, og deretter når en av prøvepulsene ikke fremkommer.

Føleren kan være av aluminium og transduktoren kan være av et passende piezo-elektrisk materiale, f.eks. kvarts, bariumtitanat, blyzirkonat, rochellsalt og aluminiumhydrogenfosfat.

De elektriske kretser er fortrinsvis slik at de over-våker seg selv og er innrettet til å avgi et signal, hvis en uregel-messighet påvises. Uregelmessigheten kan være at det oppstår et uventet signal eller at et ventet signal ikke opptrer, eller at et ventet signal kommer noe tidsforskjøvet.

En slik anordning eller detektor er hensiktsmessig

til overvåkning av væskestrømmer, der det er ønskelig å starte eller avslutte væskestrømmen til et kar når væskenivået i karet har nådd en ønsket verdi.

Detektoren er videre velegnet til bruk i overvåknings-systemer for strømmende væsker, der det er ønskelig å påvise en kontinuerlig væskestrøm.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningen der: Fig. 1 viser et blokkdiagram for en væskedetektor i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 og 3 er pulsdiagrammer og

fig. 4 viser et snitt gjennom en utførelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen.

På fig. 1 ser man en aluminiumføler 1 med et hode 2,

en konisk del 3 og et kammer 8 ved den ende som vender fra hodet 2. Hodet 2 på føleren inneholder et piezo-elektrisk materiale, f.eks. blyzirkonat, som kan sende ut ultralydsvingninger ved til-førsel av elektrisitet. Anordningen i henhold til oppfinnelsen er vist tydeligere på fig. 4. Føleren som generelt er betegnet med 1, er fortrinsvis utført av aluminium og det sylindriske hode 2

sitter på den avkortet kjegleformede del 3 som leder ultralydsvingninger, og hodet 2 sitter ved delens minste ende. Følerens hode 2 inneholder et stykke av piezo-elektrisk materiale 4 som tjener som elektroakustisk transduktor. Den store ende av den ledende del 3 har en sirkulær bunnplate 5 og en sirkulær reflektorplate 6 er montert i en fast avstand fra bunnplaten 5 ved hjelp av avstands-holdere 7 som står rundt omkretsen av reflektorplaten 6, hvorved det mellom denne plate og bunnplaten på delen 3 dannes et rom 8.

Når anordningen skal benyttes, settes føleren 1 inn-i et rom som skal fylles med en væske, f.eks. bensin. En pulsrepe-tisjonsfrekvens PRF-generator som arbeider med 200 perioder/sekund, mater en sender via en triggerkrets Tx og senderen driver transduktoren slik at denne sender.ut ultralydsignaler. Disse signaler reflekteres tilbake til transduktoren fra bunnflaten 5 på delen 3> hvis væskenivået i rommet ikke har nådd det ønskede nivå, det vil si hvis rommet 8 ikke er fylt med væske, og ultralydsignalene blir da ikke overført til reflektorplaten. Signalene fra føleren har da den form som er vist på fig. 2. Når væskenivået kommer opp til den ønskede verdi og væsken fyller rommet 8 mellom bunnflaten 5 °g reflektorplaten 6, blir ultralydsignalene overført gjennom væsken til reflektorplaten og signalene fra føleren vil da få den form som er vist på fig. 3-

Som det fremgår av fig. 2 blir et ultralydsignal sendt ut fra transduktoren 60 mikrosekunder senere enn refleksjonen av forrige signal fra bunnflaten 5 av føleren detekteres i transduktoren. Noen få mikrosekunder etter detekteringen av signalet fra reflektorplaten, detekteres et dempet signal som svarer til en refleksjon fra reflektorplate til bunnflate og tilbake til reflektorplaten.

Som vist på fig. 3 sendes et ultralydsignal fra transduktoren. 60 mikrosekunder senere måler transduktoren refleksjonen av dette signal fra bunnen av føleren. Etter ytterligere noen få mikrosekunder, avhengig av naturen og temperaturen på væsken, måles en refleksjon av signalet fra reflektorplaten. Etter nok noen få mikrosekunder etter påvisning av signalet fra reflektorplaten, vil man få en dempet refleksjon av refleksjonen. Signalene fra transduktoren forsterkes i en fem megaherz avstemt forsterker, hvorfra pulser som reflekteres fra bunnflaten av den koniske del og reflektorplaten føres til en lineær krets, der pulsene bibeholder sine opprinnelige relative amplituder, og til en ikke-lineær krets, hvorfra samtlige utgangspulser får samme amplitude. Fra den ikke-lineære krets mates pulsene til en første portkrets som i det følgende betegnes som væskeporten. Fra trinnet for lineære pulser, blir pulsene matet til en ytterligere portkrets som i det følgende betegnes som metallporten. For å sikre pålitelighet er anordningen slik utført at den kontinuerlig og automatisk kontrollerer sin egen drift. I korthet blir signaler som avgis av PRF-generatoren hele tiden overvåket av krétsen før signalene passerer til en alarmkrets. Hvis et eller annet signal ikke påvises eller påvises galt, f.eks. fordi signalet ikke opptrer eller opptrer på galt tidspunkt, utløses alarmkretsen og et varsel gis.

Kunstig innførte væskepulser frembringes, i en generator for væskeprøvepulser og tilføres en generator B i et binært trinn som selv mates fra en generator A i et annet binært trinn. Med væskepulser menes her signaler som med amplitude og når det gjelder tidspunkt svarer til -de man får fra reflektorplaten i føleren. PRF-generatoren mater den binære generator A som har to utganger Al og A2 som hver arbeider med en frekvens på 100 herz/sekund. Pulser med fase Al i den binære generator A tilsvarer PRF-pulsene 1,3>5>7»9 etc. og pulsene med fase A2 tilsvarer PRF-pulsene 0,2,4,6,8 etc. Utgangen ved hver av lederene Al og A2 er derfor 100 herz/sekund.

En bryter SW som skal synkroniseres med PRF-generatoren er innrettet til å koble over.hvert 1/100 sekund, slik at alle pulser på utgangslederen Al og A2 tilføres en forsinket pulsgenerator (metallgenerator);. Denne generator avgir portpulser som i tid tilsvarer de perioder da signaler kan ventes på grunn av refleksjon fra bunnflaten 5 P& føleren. Disse portpulser til-føres en inngang i metallporten, hvis annen inngang tas fra den lineære krets.

En ytterligere binær generator B mottar pulssignaler fra lederen A2 ved 100 herz/sekund og vil ytterligere oppdele PRF-pulsene 1,3>5>7>9 etc. i en førsté underfase Bl svarende til pulsene 1,5»9 etc °S en ytterligere underfase B2 svarende til pulsene 3>7,H etc. Hver utgang Bl og B2 har derfor en frekvens på 50 herz/sekund.

Pulssignalene på lederen A2 mates også til en forsinket pulsgenerator (overstrømningsgenerator) som starter portpulsene for dekning av den tid som man regner går med til fylling av den tank, hvori føleren er anbragt. Disse portpulser mates til en overstrømsport, hvis annen inngang tas fra væskeporten. Utgangene Bl og B2 starter signaler fra generatoren for væskeprøvepulser svarende til de tidligst mulige og senest mulige mottagninger av

"ekte" signaler fra reflektorplaten. "Kunstige" signaler blir således innført blant ekte signaler. Da de kunstige signaler senere ledes gjennom de samme portkretser som signalene fra reflektorplaten, vil en hvilken som helst avvikelse når det gjelder tids-punktene for væskeportpulsen føre til at en eller flere av de kunstige signaler ikke påvises, hvorved alarmen utløses.-

Pulser som frembringes av væskeprøvepulsgeneratoren er sterke sammenlignet med de som påvises av den elektroakustiske transduktor, og de må derfor føres til en demper som reduserer signalenes amplitude til samme størrelsesorden før de føres til forsterkeren.

Fra metallporten føres signalene til et system for automatisk forsterkningsregulering som regulerer den spenning som påtrykkes forsterkeren for at denne skal være følsom nok til å påvise de reflekterte signaler.

Pulser fra metallporten mates også til den tredje portkrets, som i det følgende kalles kretsalarmport.

Signaler fra PRF-generatoren sørger for at en ytterligere forsinket pulsgenerator avgir en portpuls som dekker den tidsperiode i løpet av hvilken signaler fra reflektorplaten kan komme. Signalene mates til en inngang i væskeporten, mens resten av inngangen fåes fra den ikke-lineære krets.

Fra væskeporten føres signaler videre til kretsalarmporten og til en fjerde portkrets som i det følgende betegnes som overstrømsport.

Kretsalarmporten er innrettet til å påvirke en alarm som trer i virksomhet når systemet ikke virker.

Kretsalarmen trer også i virksomhet hvis ett eller flere signaler fra bunnen av konusen ikke opptrer eller hvis kunstige signaler ikke kommer frem.' Enhver svikt eller uriktig funksjon av en hvilken som helst krets som påviser eller frembrin-ger ekte eller kunstige signaler vil således utløse kretsalarmen.

Riktig funksjon av alarmsystemet kan undersøkes etter ønske ved å koble ut ett eller flere signaler ved hjelp av bryter-anordninger eller andre innretninger.

Overstrømsporten er beregnet på å utløse en overstrøms-alarm som er innrettet til å styre væskestrømsreguleringen og å stenge av væskestrømmen. Overstrømsporten kan være innrettet også til å gjenoppta strømmen av væske om dette ønskes.

Kretsalarmen er koblet til overstrømsalarmen ved hjelp av en sammenlåsning som virker på en slik måte at utløsning av kretsalarmen automatisk utløser overstrømsalarmen, mens ut-løsning av overstrømsalarmen ikke utløser kretsalarmen. Hver alarmkrets, etterat den er utløst til "alarm"-tilstand vil forbli i denne tilstand inntil kretsen stilles manuelt tilbake. Mellom-liggende feilindikasjoner holdes således av kretsalarmen selv om feilen kanskje på et senere tidspunkt opphører eller forsvinner.

Hele oppbygningen er slik at hyer. portkrets bare vil føre signaler på det ventede tidspunkt.- Enhver avvikelse i dette mønster enten det skyldes uriktig funksjon- av instrumentet eller ytterligere signaler fra reflektorplaten vil øyeblikkelig bli påvist. Med en gang en avvikelse er påvist i en eller annen del av instrumentets kretser overføres avvikelsen hurtig til kretsalarmen eller overstrømsalarmen, alt etter hvilken alarm det gjelder.

Claims (5)

1. Anordning til påvisning av et på forhånd bestemt nivå for en væske i et kammer, omfattende en føler av metall, med et hode som har en elektroakustisk transduktor beregnet på å sende ut og motta ultra-lydbølger, og en del som kan lede ultralydbølgene og som er tilsluttet det nevnte hode ved en ende og har en bunnplate på den annen ende, og omfattende elektriske kretser som er beregnet på å motta elektriske signaler fra transduktoren når denne mottar reflekterte ultralydbølger, karakterisert ved at føleren (1) også er utstyrt med reflektorplate. som er montert i en fast avstand fra bunnplaten (5) slik at det mellom bunnplaten (5) og reflektorplaten (6) fremkommer et rom (8) som kan fylles med væske.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den del (3) av føleren som skal lede ultralydbølgene, er avkortet kjegleformet og smalner av i retning mot metallfølerens hode.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, omfattende kretser til frembringelse av gjentatte signaler for drift av transduktoren, karakterisert ved en monitor som er beregnet på å motta de frembrakte og gjentatte signaler og ved en alarmkrets som er koplet for å motta utgangssignal fra monitoren, idet en alarm er innkoplet i kretsen og beregnet på å tre i virksomhet hvis et ventet signal ikke opptrer eller opptrer på galt.tidspunkt.

4. Anordning som angitt i krav 2,karakterisert ved at de elektriske kretser er innrettet til frembringelse av kunstige prøvepulser, hvis amplitude tilsvarer de pulser man får ved refleksjon av ultralyd fra reflektorplaten og i tid tilsvarer de tidligste og seneste ankomsttidspunkter for reflekterte pulser fra reflektorplatenj hvilke sammensatte prøvepulser og reflekterte pulser føres til den nevnte alarmkrets som påvirker alarmen ved avvikelse i tid, og deretter når en av prøvepulsene ikke fremkommer.

5. Anordning som angitt i krav 3 eller 4, omfattende en over-strømningsalarm som er innrettet til å styre strømmen av væske til kammeret, karakterisert ved at overstrømningsalarmen er tilsluttet den nevnte alarm, slik at utløsning av alarmen automatisk utløser overstrømningsalarmen, mens utløsning av overstrømningsalarmen ikke utløser den førstnevnte alarm.