DE1263333B - Niveaumessgeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIf

Deutsche KL: 42 e-31/03

Nummer: 1263 333

Aktenzeichen: E 30407IX b/42 e

Anmeldetag: 2. November 1965

Auslegetag: 14. März 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Niveaumeßgerät mit einem Schwimmkörper, der als induktiver Kurzschlußzylinder oder auch als ferromagnetischer Kern in einem im wesentlichen unmagnetischen, senkrechten Rohr schwimmt und dabei magnetische Elemente verstimmt, die ortsfest um das Rohr angeordnet sind und durch ihre Verstimmung die Position des Schwimmkörpers und damit das zu messende Niveau angeben.

Bekannte Niveaumeßgeräte mit den obenerwähnten Merkmalen enthalten im allgemeinen eine Vielzahl von magnetischen Ringkernen, die um das den Schwimmkörper enthaltende Rohr angeordnet sind. Jeder dieser Kerne besitzt mindestens eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung und mindestens eine Wechselstrommeßwicklung. Jede Wechselstromwicklung ist mit einer Wechselstromquelle in Brücke geschaltet, welche sich in Abwesenheit des Schwimmers im Gleichgewicht befindet. Das Brückensignal wird notfalls verstärkt und einer Schalteinheit zugeführt, die die Brückensignale der verschiedenen Meßkreise zyklisch abtastet. Will man eine solche Meßanordnung bei gegebener Genauigkeit für Messungen in einem großen Meßbereich verwenden, dann müssen sehr viele einzelne Meßkreise, bestehend aus je einem Magnetkern, mehreren Spulen, einer Wechselstromquelle und gegebenenfalls einem Verstärker vorgesehen werden, so daß wegen des großen Aufwands die Meßgenauigkeit im allgemeinen beschränkt ist.

Durch die Erfindung wird diese Beschränkung beseitigt, ohne daß die entscheidenden Vorteile einer linearen Meßgenauigkeit über den ganzen Meßbereich, der Verwendung eines einzigen beweglichen Teiles in Form des Schwimmkörpers und der Möglichkeit der Benutzung von temperatur- und strahlungsunempfindlichen Teilen am Meßort verlorengingen.

Die Erfindung besteht darin, daß alle magnetischen Elemente aus einer einzigen, gemeinsamen, vorzugsweise einlagigen Spule bestehen, die über den ganzen Meßbereich das Rohr umgibt und mit m äquidistanten elektrischen Abgriffen versehen ist, welche paarweise zusammengefaßte Teilspulen ergeben, von denen wahlweise je eine über eine Schalteinheit an einen Oszillator angeschlossen ist.

Vorzugsweise werden die Teilspulen zur Erhöhung der Genauigkeit derart ineinander verschachtelt, daß jeweils der n-te und der (n + k)-te Abgriff ein Paar ergeben (n = 1, 2 ... m — k; k = 2 oder 3 oder 4).

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches schematisch in der Figur dargestellt ist. In einem Gefäß 1 befindet sich Niveaumeßgerät

Anmelder:

Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM),

Brüssel

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Hoffmann, Dipl.-Ing. W. Eitle
und Dr. rer. nat. K. Hoffmann, Patentanwälte,
8000 München 8, Maria-Theresia-Str. 6

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Winfried Becker, Arolo, Varese (Italien)

die Flüssigkeit 2, deren Flüssigkeitsstand oder Niveau 3 gemessen werden soll. In diese Flüssigkeit ist bis zu einer bestimmten, beispielsweise durch Standfüße 4 definierten Tiefe ein beidseitig offenes Rohr 5 senkrecht eingetaucht, in dem ein Schwimmkörper 6 frei beweglich angeordnet ist. Entweder besteht der Schwimmkörper selbst aus elektrisch gut leitendem, oder ferromagnetischem Material oder trägt entsprechend der Darstellung in der Figur einen Körper 7 aus solchem Material. In letzterem Fall muß die senkrechte Lage des Schwimmkörpers durch die Verwendung eines Gewichtes 8 erzielt werden. Die Flüssigkeit selbst kann entweder, wie im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, magnetisch neutral sein oder eine entsprechend magnetische Suszeptibilitat besitzen.

Um das Rohr 5 ist eine vorzugsweise einlagige Spule 9 gewickelt, die gemäß der Erfindung eine Vielzahl von elektrisch äquidistanten Abgriffen 10 aufweist. In der Figur sind 12 derartige Abgriffe 10 dargestellt. Ein Schutzrohr 11, ist an der Unterseite mit dem offenen Rohr 5 für den Schwimmkörper 6 dicht verbunden und schützt die Spule gegen unerwünschte Flüssigkeitsbenetzung.

Die Zuleitungen zu den Abgriffen sind in Spulennähe — beispielsweise durch Vergießen mit Harz — formstarr geführt und werden oberhalb des Meßbereiches zu einem Kabel 12 zusammengefaßt. Dieses Kabel wird auf dem kürzestmöglichen Weg an einen Ort geführt, an dem sich bezüglich der räumlichen, temperaturmäßigen und strahlungstechnischen Bedingungen die Aufstellung einer Schalteinheit 13 und eines Hochfrequenzoszillators 14 rechtfertigen läßt.

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In der Schalteinheit 13 wird vorzugsweise mit HiUe konventioneller Relaiskontakte jeweils ein Paar der Spulenabgriffe auf den Oszillator 14 durchgeschaltet, wodurch jeweils eine Teilspule im Oszillatorkreis wirksam wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Teilspulen derart ineinander verschachtelt, daß sich immer zwei Meßbereiche einander überlappen, d. h., daß je eine Teilspule aus dem ersten und dem dritten, dem zweiten und dem vierten, dem dritten und dem fünften usw, Abgriff gebildet werden (k — 2). Dadurch wird erreicht, daß beim Weiterschalten zur benachbarten Teilspule diese geometrisch nur um eine halbe Teilspulenlänge gegenüber der vorigen verschoben ist.

Beginnt man den Meßvörgang mit der nöchstgelegenen Teilspule und schaltet nacheinander die nächstniedriger liegenden auf den Oszilator, dann verändert sich die Oszillatorfrequenz erst, wenn der Körper 7 in den Bereich einer gerade angeschlossenen Teilspule ragt. Wegen der geschilderten Überlappung der Teilspulen wird nur der Bereich von 25°/oigem bis zu 75%igem Eintauchen des Körpers 7 in die jeweilige Teilspule ausgewertet. 25% Eintauchen in eine Teilspule entsprechen nämlich gerade 75% in die nächstniedrigere, wenn der Körper 7 etwa die Länge einer Teilspule aufweist. Hierdurch werden Randeffekte fast völlig ausgeschaltet, und es wird eine hohe konstante Genauigkeit der Messung gewährleistet.

..Vorteilhafterweise ist die Kapazität des Oszillatorkreises so groß gewählt, daß Kapazitätsveränderungen der Kabeldrähte untereinander bzw. der Spulenteilkapazitäten auf die Schwingfrequenz nur noch einen vernachlässigbaren Einfluß haben. Die Hochfrequenzschwingung wird in bekannter Weise über ein Koaxialkabel 15 einer Frequenzmeß- und Anzeigevorrichtung 16 in einem Auswerteraum zugeleitet. Frequenzmeßgeräte nach dem Prinzip der digitalen Auszählung sind in großer Zahl bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen erläutert zu werden. An einen Frequenzzähler 17 könnte unmittelbar eine Steuereinheit 18 angeschlossen sein, die über Steuerleitungen 19 die Schalteinheit 13 abhängig von der Meßfrequenz umschaltet.

Wenn die Meßfrequenz einen bestimmten Wert erreicht, der dem 25%igem Eintauchen des Körpers 7 in der eingeschalteten Teilspule entspricht, wird die Schalteinheit stillgesetzt, und der Schaltzustand wird gegebenenfalls nach einer Umkodierung zusammen mit dem Ergebnis der Frequenzmessung als Pegelstand in einem Anzeigetableau sichtbar gemacht, oder bei halb analoger Anzeigenausführung wird durch den Schaltzustand selbsttätig, eine dem zugehörigen Feinmeßbereich entsprechende Skala für die Feinanzeige ausgewählt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Niveaumeßgerät mit einem Schwimmkörper, der als induktiver Kurzschlußzylinder oder auch als ferromagnetischer Kern wirkt, in einem senkrechten, im wesentlichen unmagnetischen Rohr schwimmt und dabei magnetische Elemente verstimmt, die ortsfest um das Rohr angeordnet sind und durch ihre Verstimmung die Position des Schwimmkörpers und damit das zu messende Niveau angeben, dadurch gekennzeichnet, daß alle magnetischen Elemente aus einer einzigen, gemeinsamen, vorzugsweise einlagigen Spule (9) bestehen, die über den ganzen Meßbereich das Rohr (5) umgibt und mit m äquidistanten elektrischen Abgriffen (10) versehen ist, welche, paarweise zusammengefaßt, Teilspulen ergeben, von denen wahlweise je eine über eine Schalteinheit (13) an einen Oszillator (14) angeschlossen ist.

2. Niveaumeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der n-te und der η + k-te Abgriff ein Paar ergeben

(n = 1, 2... m — k; k = 2 oder 3 oder 4).

3. Niveaumeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (14) und die Schalteinheit (13) eine Baueinheit bilden, die so nah an den Meßort herangebracht ist, wie es die Temperatur- oder Strahlungs- oder andere Bedingungen zulassen, und daß diese Baueinheit (13, 14) über ein Hochfrequenzkabel (15) an ein am Auswertort befindliches Frequenzmeß- und -anzeigegerät (16) angeschlossen ist.

4. Niveaumeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzmeßgerät eine Steuereinheit (18) zugeordnet ist, die über Steuerleitungen (19) die Schalteinheit (13) abhängig von der Meßfrequenz umschaltet.

5. Niveaumeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch wirksame Länge des Schwimmkörpers (7) etwa dem doppelten Abstand zwischen zwei Abgriffen entspricht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1743 113.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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