SE513461C2 - Anordning vid nivåmätning i tankar - Google Patents

Description

l5 20 25 30 515 461 2. vätskan motsvarar relativt stora förändringar i vätskevolym. Om en radar med mätning via ett rör som vågledare utnyttjas kommer mätningen som sker vid högre nivåer att kunna utföras 31 kontrollerat och med goda mätresultat. Röret som tjänar som vågledare måste avslutas med en öppning ovanför tankens botten på grund av att röret utsätts för stora längdförändringar genom de stora variationer i temperatur som en tank som emellanåt är fylld med flytande gas uppvisar. Härigenom kommer en mätning av vätskenivån nära botten av tanken om den utförs med radarnivårnätare att utföras i fri rymd.

För att det ska vara möjligt att bestämma vätskeytans nivån nära tankens botten med hjälp av radar är det mycket viktigt att bottnen i sig själv inte ger ett eko som är alltför stort i förhåll- ande till det eko som ytan hos vätskan ger upphov till. En svårighet i detta sammanhang är att just den typ av plåtmembran som utgör botten i en tank för flytande gas avger ett mycket starkt eko vid de använda våglängdema. Bland annat på grund av dessa svårigheter har tek- niken med nivåmätning med radar ej tillämpats vid tankar för flytande gas, där tankarna är av nämnda membrantyp och utformade som rätblock.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Enligt en aspekt av uppfinningen presenteras här en anordning och en metod för bestämning av en vätskas nivå i en tank medelst en radamivåmätare som sänder rnikrovågor ned till vätskeytan genom en vågledare i form av ett vertikalt anordnat och nära botten av tanken öppet rör och som efter reflektion av mikrovågorna från vätskeytan mottar mikrovågoma för bestämning av vätskeytans nivå, där en absorbator för rnikrovågor är anbringad vid tankens botten under rörets öppning för att absorbera större delen av den rnikrovågsenergi som infaller mot tankens botten.

Avsikten med uppfinningen är att tillse att förhållandet mellan signalstyrkan för den av väts- keytan reflekterade rnikrovågssignalen och den av tankens botten reflekterade signalen är så stor att dessa signaler ej kan förväxlas av radarnivåmätaren.

Anordningen och metoden är avsedd att användas företrädesvis i tankar med vätskor som ej är av nedsmetande (eng. clogging) karaktär. Primärt avses användning i tankar för förvar av 10 15 20 25 30 5133461 flytande gas. För att absorbatom ska fylla sin funktion under lång tid får det i tanken förvara- de materialet ej vara av sådan karaktär att vidhäftande material byggs upp på absorbatoms yt: Absorbatorn utgörs av ett material som företrädesvis utgörs av ett fluorpolymert harts, såsom PTFE (eríg. PolyTetraFluoroEthylen). Sådana material är t ex kända under varunarnnet TEFLON®. Materialet har vidare en inblandning av kolpulver för att ge den absoberande förmågan gentemot mikrovågorna.

Absorbatorn är forrnad som taggar med taggarnas spetsar vända mot infallande rnikrovågor.

Företrädesvis utformas absorbatom som ett antal tättsittande pyrarnider på en sammanhållan- de platta av det absorberande materialet. Denna typ av utformning förekommer även vid anordningar för absorption av ljud i ekofria rum. Anledningen till att man vid uppfinningen använder taggarna i form av pyrarnider är att rnikrovågorna vid kontakten med absorbatom träffar på en successivt tilltagande area av absorbatormaterialet, varigenom rnikrovågomas övergång från utbredning i luft (eller annan gas) till utbredningi absorbatorrnaterialet blir mild så att rnikrovågorna kan absorberas effektivt utan oönskad reflektion vid tankens botten.

Absorptionen av mikrovågoma sker med ökande effektivitet i absorbatoms djupled, eftersom dess tvärsnittsarea tilltar i djupled.

En fördel med en absorbator enligt uppfinningen är att det blir möjligt att mäta vätskenivån med stor noggrannhet medelst radarnivåmätare även nära botten i tankar med flytande gas. En annan fördel är att det går att mäta vätskenivån ända ner till den höjd som definieras som "tom tank". Ytterligare en fördel är att det föreslagna absorbatormaterialet kan introduceras i tankar av den närnnda typen utan risk för introduktion av olämpliga ämnen eller material i tanken.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar schematiskt i en sidovy en genomskuren tank där en vätska förvaras och där en absorbator enligt uppfinningen är monterad på "botten av tanken under en vågledare som sänder mikrovågor mot botten.

Figur 2a visar den omnämnda absorbatom i en planvy från ovan. 10 20 25 30 2 _ 5154461 Figur 2b visar en variant av den omnämnda absorbatom i en sidovy där varje pyrarniddel står på separata rätblock, vilka är förenade till en platta.

BESKRIVNING AV U I FÖRANDEN Ett antal utföranden av uppfinningen beskrivs i det följande med stöd av figurerna.

I figur 1 visas en flytande gas 1 som förvaras i en tank 2, där tankens botten 3 utgörs av ett plåtmembran. Tankens vägg 4 är delvis illustrerad i figuren. I tankens 2 tak, eller löpande ge- nom tankens 2 tak är en lodrät vågledare 5 i form av ett rör anordnad. Vågledaren är avslutad ett stycke ovanför tankens botten 3, varigenom vågledaren är öppen nedåt. I översta delen av vågledaren 5 är en rnikrovågsradar 6 monterad. Som nämnts sänder denna radar 6 en mikro- vågssignal genom vågledaren 5 för att reflekteras av vätskans yta 7, vilket leder till att en ref- lekterad mikrovågssignal kan mottas av radam 6. Genom analys av gångtiden för utsänd och mottagen signal kan på känt sätt nivån för vätskans yta 7 i tanken bestämmas. I figur 1 är ni- vån hos vätskans yta låg, dvs den är visad ett stycke under öppningen i vågledaren 5. Inor- mala fall skulle det vara mycket svårt för mottagaren av den reflekterade rnikrovågen att sär- skilja ett eko som åstadkommes av vätsekytan 7 och ett eko som återkastas från den omedel- bart under vätskeytan belägna bottnen 3. För att åtgärda detta har enligt uppfinningsaspekten monterats en absorbator 8 på botten 3 av tanken 2 under öppningen i vågledaren 5. Absorba- toms uppgift är att absorbera större delen av den rnikrovågsenergi som från vågledaren 5 infaller mot vätskeytan 7 och inte reflekteras av denna yta, för att därigenom förhindra att ett eko, dvs en reflekterad våg, skapas vid bottnen 3 och återsänds till mottagaren i radam 6.

Avsikten med absorbatom 8 är att denna ska absorbera den allra största delen av den mot bot- ten 3 infallande rnikrovågsenergin. För att åstadkomma detta är absorbatom utförd i ett mate- rial som absorberar mikrovågsenergi i hög utsträckning. Till detta har i exemplet valts ett plastmaterial i form av PTFE. I exemplet används ämnet med varumärket TEFLON, med en inblandning av kolpulver, ett ämne som har god absorptionsförrnåga m a p mikrovågor i den aktuella våglängden. Inblandningen av kolpulver är i exemplet 1%. Om rnikrovågorna infaller mot en plan yta utförd i det omnämna effektiva absorptionsmaterialet finns ändå risk för att en reflekterad våg uppkommer vid ytan av absorbatorn. På grund av detta utförs absorbatorn med tilltagande tvärsnittsareai rnikrovågens framträngningsriktning. Absorbatorn 8 är av detta 10 20 25 513 461., s: skäl i exemplet formad som tätt intill varandra stående pyrarnider 9. Pyramiderna är lämpligen knutna till en för alla pyrarniderna gemensam platta 10 som håller samman absorbatom, där __- pjfrarriidema härvid har sina basytor på den gemensamma plattan. Plattan 10 limmas exempel- vis till bottnen 3 av tanken 2. Alternativt kan varje enskild pyrarnid 9 under sin basyta stå på ett rätblock 11, varefter dessa rätblock 11 fästs mot varandra t ex medelst limning, och angörs mot bottnen på motsvarande sätt. Företrädesvis fästs absorbatom mellan en metallplatta som svetsas vid tankens botten och en ram som inramar absorbatom och som skruvas fast vid metallplattan.

Vid val av material för absorbatom har som nämnts ovan ett PTFE-material valts. Detta är ingen nödvändighet, då andra material som har önskade parametrar är användbara. Vid an- vändning enligt uppfinningen är kravet att materialet har en relativ dielekticitetskonstant som överstiger 1,8. Materialet ska vidare klara en inblandning av kol upp till 4 % utan att det blir sprött vid så låga temperaturer, ned till ca -165 °C, som kan förekommai tankar med flytande gaS Absorbatoms höjd anpassas naturligtvis efter den använda rnikrovåglängden. När våglängden som i utföringsexemplet är 3 cm i fri rymd är pyrainidernas höjd 30 mm och plattans tjocklek 15 mm, varigenom hela absorbatom ges en höjd som uppgår till 45 mm. Detta medför att det blir möjligt att mäta vätskeytans nivå ned till 30 mm från tankens botten, vilket är fullt god- tagbart då denna nivå, 30 mm, kan definieras som tom tank. Det bör också omnämnas att det inte är nödvändigt med en absorbator som till 100 % absorberar rnikrovågsenergin, eftersom det är fördelaktigt att ett resteko från bottnen 3 kvarstår, varigenom det blir möjligt att avgöra när tanken är definitionsmässigt tömd.

Inom ramen för uppfinningen kan utförandet varieras på flera sätt. Sålunda kan absorbatorns taggar, dvs pyrarníderna enligt ovan, ersättas av andra geometriska former.. Vidare kan mate- rialet i absorbatom varieras på mångahanda sätt, där kravet är att materialet skall absorbera rnikrovågsenergi och vara av den sarnrnansättningen att det kan accepteras i tankrniljön.

Claims (1)

1. 0 20 25 30 513 461 6 PATENTKRAV Anordning för bestämning av en vätskas nivå i en tank (2) medelst en radarnivåmätare (6) som sänder mikrovågor ned till vätskeytan (7) genom en vågledare (5) i form av ett vertikalt anordnat och nära botten (3) av tanken (2) öppet rör och som efter reflektion av mikrovågorna från vätskeytan (3) mottar mikrovågorna för bestämning av vätskeytans nivå, kännetecknad av att en absorbator (8) för mikrovågor är anbringad vid tankens (2) botten (3) under rörets öppning för att absorbera större delen av den mikrovågs- energi som infaller mot tankens botten. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att absorbatom (8) är utformad som en sammanhängade matta av taggar (9) med taggarnas spetsar (9) vända mot de infallande mikrovågorna. Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknad av att taggarna utgörs av intill varandra ställda pyrarnider (9). Anordning enligt patentkrav 2 eller 3, kännetecknad av att taggarna är utplacerade på en platta av valbar tjocklek, där plattan och taggarna är integrerade med varandra. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att materialet i absorbatom (8) har in inblandning av kol. Anordning enligt patentkrav 5, kännetecknad av att materialet i absorbatom (8) har en dielektricitetskonstant större än 1,8 och har en inblandning av kol upp till 4 % viktsandel utan att uppvisa sprödhet vid temperaturer ned till - 165 °C. Anordning enligt patentkrav 6, kännetecknad av att materialet i absorbatom (8) utgörs av ett fluorpolymert harts. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av att materialet är PTFE (PolyTetraFluorEten). 513 461 7 Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att absorbatorn (8) är limmad mot tankens botten (3) eller medelst en ram skruvad mot tankens botten (3). __