DE1615911A1 - Level switch for monitoring liquid levels - Google Patents

Description

Niveau-Schalter zum Überwachen von Flüssigkeitsspiegeln Die Erfindung betrifft einen Niveau-Schalter Zum Überwachen eines Flüssigkeitsspiegels. Level switch for monitoring liquid levels The invention relates to a level switch for monitoring a liquid level.

Für derartige Niveau-Schalter sind drei grundsätzliche Arbeitsmethoden bekannt geworden, die jedoch alle den Nachteil besitzen, daß sie stark von der Beschaffenheit und den Eigensohaiten des meist in Behältern befindlichen Füllgutes abhängig sind. So sind Niveau-Schalter bekannt, die auf Isotopenbasis arbeiten. Diese Schalter werden vor allem eür Schüttgüter verwendet und weisen den Nachteil auf, daß ihr Einsatz von der Strahlendämmung des Füllgutes abbüngig ist.There are three basic working methods for such level switches become known, but all of them have the disadvantage that they are strong in nature and the properties of the contents, which are mostly in containers, are dependent. So level switches are known that work on an isotope basis. These switches are mainly used for bulk goods and have the disadvantage that you Use of the radiation insulation of the filling goods is dependent.

Anderen Niveau-Schaltern liegt ein Verfahren zur Kapazitiven I'Iiveaubestiimnung zugrunde, bei den nan sich die Kapazitätsunterschiede zwischeneiner Elektrode und den Füllgut bzw. der Behälterwand zunutze macht, die sich infolg-e verschiedener Füllhöhen ergeben. Die Verwendbarkeit und die Genauigkeit dieser Schalter hängt daher wesentlich von der Dielektrizitätskonstante des Füllgutes ab.Other level switches have a method for capacitive level determination where the differences in capacitance between an electrode and makes use of the contents or the container wall, which result in different Result in filling levels. The usability and accuracy of these switches depends therefore essentially depends on the dielectric constant of the product.

Der Einsatz von lTiveau-Schaltern, die nach dem dritten Verfahren arbeiten, ist nur bei elektrisch leitenden Flüssigkeiten möglich, die eine Kontaktbrücke zwischen zwei von ihr berührten Elektroden bilden. Zwischen den in die Flüssigkeit eintauchenden Elektroden fließt bei diesen Ausführungsfofrmen je nach Leitfähigkeit der Flüssigkeit ein Wechselstrom zwischen 0,015 mÄ bis 50 nA bei einer Spannung von 20 bis 42 V.The use of level switches that are made according to the third method work is only possible with electrically conductive liquids that have a contact bridge between two electrodes touched by it. Between the in the liquid immersed electrodes flows in these designs depending on the conductivity the liquid is an alternating current between 0.015 mÄ to 50 nA at a voltage from 20 to 42 V.

Nach dieser Methode arbeitende Geräte können deshalb nur für Flüssigkeiten verwendet werden, die keinen elektrisch isolierenden Niederschlag bilden können oder eine Überbrückung hervorrufen. Außerdem ist ein Einsatz in Flüssigkeiten, die Buntmetalle oder nicht rostenden S-tahl angreifen, nur bedingt möglich.Devices working according to this method can therefore only be used for liquids which cannot form an electrically insulating precipitate or create a bypass. It is also used in liquids that Attack non-ferrous metals or stainless steel, only possible to a limited extent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niveau-Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der die zuvor geschilderten Nachteile vermeidet und dessen Einsatzn ohne große Umstellungen für verschiedene Flüssigkeiten, vor allem auch für elektrisch nicht leitende Flüssigkeiten möglich ist. Die Erfindung besteht darin, da# ein in einer Bewegungsbahn geführtes und mit dem Flüssigkeitsspiegel auf und abbewegbares Scllaltelement und eine in bestimmter Itöhe an der Bewegungsbahn angeordnete und ein Kraftfeld erz eugende Überwachungs einrichtung mit ciner Schalteinrichtufng vorgesehen sind, die beim Eintauchen des Schaltelementes in das Kraftfeld einen Steuerimpuls auslöst.The invention is based on the object of a level switch To create the type mentioned above, which avoids the disadvantages outlined above and its use without major changes for different liquids especially for electrically non-conductive liquids. The invention consists in that # a guided in a trajectory and with the liquid level up and down movable switch element and one in certain Monitoring arranged at the height of the trajectory and generating a force field device with ciner Schalteinrichtufng are provided that when immersed in the Switching element in the force field triggers a control pulse.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die von den eletftrischen oder dielektrischen Eigenschaften der Flüssigkeit unabhängig ist, erhält man, wenn die Überwachungseinrichtung aus einem Hochfrequenz-Sender und einem Hochfrequenz-Empfänger bestehen, und als Schaltelement ein von einem Schwimmer getragemes Kopplungsglied vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise uird die e Hochfrequenz bei dieser Ausführungsform zum Schalten des Zu- oder abflusses des Nediums ausgenutzt. Die Unterschiede der verschiedenen Flüssigkeiten können sich nur in verschieden starkem, Auftrieb des Schwimmers bemerkbar machen, was jedoch durch entsprechende Bemessung des Schwimmers in engen Toleranzen gehalten werden kann. Es ist in manshen Eällen auch möglich, ein magnetisches Kraftfeld zu erzeugen und ein entsprechendes, beispielsweise als Drahtschleife ausgebildetes Schaltelement zu verwenden. Der Bauaufwand für solche Einrichtungen, die im allgemeinen mit Verstärkern ausgerüstet sein müssen, ist jedoch verhältnismäßig groß.An advantageous embodiment of the invention, which is used by the electricians or dielectric properties of the liquid is independent, one obtains if the monitoring device consists of a high-frequency transmitter and a high-frequency receiver exist, and as a switching element a coupling member carried by a float is provided. The high frequency is advantageously used in this embodiment used to switch the inflow or outflow of the medium. The differences between the different liquids can only be in different strengths, buoyancy of the Make the float noticeable, but this can be achieved by appropriately dimensioning the float can be kept within tight tolerances. It is also possible in manshen cases to generate a magnetic force field and a corresponding, for example as To use wire loop formed switching element. The construction costs for such However, facilities that generally need to be equipped with amplifiers is relatively large.

In baulich einfacher Weise kann als Bewegungsbahn ein in die Flüssigkeit ragendes, vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Rohr vorgesehen sein, in dessen Innerem eine als Sender und eine als Empfänger ausgebildete Hochfrequenzspule angeordnet sein kann, wobei der Schwimmer einen das Rohr umgebenden Kopplungsring tragen kann, der zum Schutz zweckmä#igerweise von dem Schwinmer ummantelt wird. Die elektrischen @auteile und die Hochfrequenzspulen können direkt auf einer gedruckten @eiterplatte angeordnet sein, so daß ein einfacher Aufbau und Einbau der Schaltung gewährleistet ist. Die @eiterplatte kann höhenverstellbar in dem Rohr befestigt sein, um verschiedene Höheneinstellungen zur Niveaumessung zu ermölichen.In a structurally simple manner, a movement path into the liquid can be used protruding, preferably made of plastic tube be provided, in which Inner one as a sender and a high-frequency coil designed as a receiver can be arranged, wherein the float has a coupling ring surrounding the tube can carry, which is expediently covered by the Schwinmer for protection. The electrical components and the high-frequency coils can be printed directly on a @ PCB be arranged, so that a simple structure and installation of the circuit is guaranteed. The circuit board can be fastened in the tube in a height-adjustable manner to allow different height settings for level measurement.

In äu#erst vorteilhafter Weise kann der Er@fünger zum Schalten bzw. zur Anzeige in Form einer an sich bekannten Schmitt-Triger-Schaltung aufgebaut sein, die eine besonders einfache Anordnung erlaubt. Um mehrere beliebige Füllstandanzeigen durchzuftiiiren oder Steuervorgänge auszulösen, können auch mehrere Schaltungen hintereinander in verschiedenen höhen auf der -iearegungsbahn des Schaltelementes angeordnet sein.In an extremely advantageous way, the disciple can switch or be set up for display in the form of a known Schmitt trigger circuit, which allows a particularly simple arrangement. To any number of level indicators To carry out or trigger control processes, several circuits can also be used one after the other at different heights on the excitation path of the switching element be arranged.

In der zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, die im folgenden erläutert wird: In einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 1, der mit einem Deckel 2 versehen ist, ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Niveau-Schalter eingesetzt. Das Gehäuse des Niveau-Schalters besteht im wesentlichen aus einem unten geschlossenen Kunststoffrohr 3, das an seinem oberen Ende mit einem Binschraubstutzen 4 versehen ist, mit welchem es an dem Deckel 2 des Behälters 1 befestigt ist. An den Einschraubstutzen 4 schließt sich nach oben eine Abdeckhaube 5 an. Innerhalb des Rohres 3 ist eine gedruckte Leiterplatte 6 angeordnet, auf der elektrische bauteile 7 befestigt sind, Die in nicht dargestellter ; eise von außerhalb höhenverschiebbar innerhalb des Kunststoffrohres 3 angeordnete Leiterplatte 6 ist ber Verbindungsleitungen 8 mit einem oberhalb des Sunststoffrohres 3 angeordneten Schaltrelais 9 verbunden. An das Schaltrelais 9 ist von außen ein Kabel 10 angeschlossen, das sowohl zur Spannungszuführung als auch zur Ableitung des zu Schaltimpulses nicht dargestellten Anzeige- und/oder Xegelgeraten führt, die zur Steuerung des Fflüssigkeitsspiegels dienen. Das Rohr dient als Führung für einen ringförmfigen Schwi@ der 11 in dessen Inneren das als Siferrit-Kopplungsring ausgeführte Schaltelement 12 angeordnet ist. Die Bewegung des mit dem Flüssigkeitsspiegel auff- und abbewegbaren Schfwimmers 11 ist nach unten durch eine am Rohrende angebrachte Anschlagplatte 13 begrenzt.In the drawing, the invention is in one embodiment, for example shown, which is explained in the following: In a filled with liquid Container 1, which is provided with a lid 2, is designed according to the invention Level switch used. The housing of the level switch consists essentially from a closed bottom plastic tube 3, which at its upper end with a Binschraubstutzen 4 is provided, with which it is attached to the cover 2 of the Container 1 is attached. A cover hood closes on the screw-in socket 4 at the top 5 at. Within the tube 3, a printed circuit board 6 is arranged on the electrical components 7 are attached, the in not shown; ice from outside is vertically displaceable within the plastic tube 3 arranged printed circuit board 6 Via connecting lines 8 with one arranged above the plastic pipe 3 Switching relay 9 connected. A cable 10 is connected to the switching relay 9 from the outside, This is not the case either for supplying voltage or for deriving the switching pulse shown display and / or Xegelgeraten leads to the control of the fluid level to serve. The tube serves as a guide for an annular Schwi @ the 11 in it Inside, the switching element 12 designed as a siferite coupling ring is arranged. The movement of the float, which can be moved up and down with the level of the liquid 11 is limited at the bottom by a stop plate 13 attached to the end of the pipe.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bauteile 7 Teile einer Hochfrequenz, Sende- und Empfängeranlage, deren Empfängerteil in lorm einer bekannten Schmitt-'£riger-Schaltung gestaltet ist. Durch die Verwendung einer Schmitt-Triger-Schaltung ergibt sich eine Arbeitsweise für den Niveau-Schalter, die der eines Annäherungs-Schalters entspricht. Der auf der Leiterplatte 6 angeordnete Sender besteht aus einem Transistor, einer Siferrit-Hochfrequenzspule 14, drei Widerständen und zwei Kondensatoren. Der Empfänger wird von einer Siferrit-Hochfrequenzspule 15, einem Gleichrichter, zwei Transistoren, drei Widerständen und dem Schaltrelais 9 gebildet. Die beiden Hochfrequenzspulen 14 und 15 sind einander gegenüberliegend durch die Leiterplatte 6 getrennt auf dieser befestigt. In dem aus Kunststoff bestehenden Schwimmer ist ein Siferrit-Kopplungfsring 12 eingelagert, der die Sinus-Schwingungen, die von der Hochfrequenzspule 14 des Senders ausgehen, auf die Hochfrequenzspule 15 des Empfängers koppelt, Wenn er die dargestellte Lage einnimmt. Der Gleichrichter des Schmitt-Triger-Teiles richtet eine Halbwelle der Hochfrequenz-Schwingungen gleich. Bei Überschreitung der Schwellspannung des Transistors kippt der Schmitt-Triger um, das Schaltrelais spricht an und löst den Regelvorgang aus.In the embodiment shown, the components 7 are parts of a High frequency, transmitter and receiver system, the receiver part of which is in the form of a known one Schmitt- '£ riger circuit is designed. By using a Schmitt trigger circuit the result is a mode of operation for the level switch that of a proximity switch is equivalent to. The transmitter arranged on the circuit board 6 consists of a transistor, one Siferrite high frequency coil 14, three resistors and two Capacitors. The receiver is from a Siferrit high frequency coil 15, a Rectifier, two transistors, three resistors and the switching relay 9 are formed. The two high frequency coils 14 and 15 are opposite to each other by the Printed circuit board 6 attached separately to this. In the one made of plastic A siferite coupling ring 12 is embedded in the float, which absorbs the sinusoidal oscillations, emanating from the high-frequency coil 14 of the transmitter onto the high-frequency coil 15 of the receiver couples when it assumes the position shown. The rectifier of the Schmitt-Triger part rectifies a half-wave of the high-frequency oscillations. If the threshold voltage of the transistor is exceeded, the Schmitt trigger switches over um, the switching relay responds and triggers the control process.

Durch die Anordnung mehrerer Schaltungen in einem Kunststoffrohr 3 lassen sich unter Ausnutzung der Hochfrequenz beliebige Füllstandsanzeigen durchführen oder Steuervorgänge auslösen, die für verschiedene iIlüssigkeiten Anwendung finden können, da deren Eigenschaften keinen Einfluß auf die Wirkung des Niveau-Schalters haben.By arranging several circuits in a plastic tube 3 any level displays can be carried out using the high frequency or trigger control processes that are used for various fluids since their properties have no effect on the effect of the level switch to have.

Es lassen sich Transistor-Schaltungen verwenden, d-ie es ermöglichen, kompakte Niveau-Schalter zu bauen Soll der Idiveau-Schalter zur Niveaumessung in Flüssigkeiten mit hohen Temperaturen zum Einsatz kommen, die über den Betriebstomperaturen der elektrischen Bauteile 7 liegen, so ist es zweclanä#ig, dieser Bauteile 7 au#erhalb des Kunststoffrohres 3 anzuordnen und innerhalb des Rohres nur die beiden Hochfrequenzspulen 14 und 15 des Senders und des Empfüngers anzuordnenTransistor circuits can be used, which make it possible to to build compact level switches If the idlevel switch is to be used for level measurement in Liquids with high temperatures are used, which are above the operating temperatures of the electrical components 7 are, it is ambiguous for these components 7 to be outside of the plastic pipe 3 to be arranged and only the two high-frequency coils within the pipe 14 and 15 of the transmitter and the receiver

Claims (3)

Patent- und Schutzansprüche 1. Niveau-Schalter zum Überwachen eines Flüssigkeitsspiegels, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einer Bewegungsbahn (3) geführtes und mit dem Flüssigkeitsspiegel auS-urd abbewegbares Schaltelement (12) und eine in bestimmter Höhe an der @ewgungsbahn angeordnete und ein Kraftfeld erzeugende Überwachungseinrichtung (14, 15) mit einer Schalteinrichtung (9) vorgesehen sind, die beim Eintauchen des Schaltclementes in das Kraftfeld einen Steuerimpuls auslöst. Patent and protection claims 1. Level switch for monitoring a Liquid level, characterized in that one in a movement path (3) Guided switching element (12) that can be moved out and away with the liquid level and one arranged at a certain height on the motion path and generating a force field Monitoring device (14, 15) with a switching device (9) are provided, which triggers a control pulse when the switching element is immersed in the force field. 2. Niveau-Schalter nach Anspruch 1, dadurch geken zeichnet, da# die Überwachungseinrichtung aus einem Hochfrequenz-Sender (14) und einem Hochfrequenz-Empfänger (15) besteht und als Schaltelement ein von einem Schwimmer (11) getragenes Kopplungsglied (12) vorgesehen ist0 2. Level switch according to claim 1, characterized in that geken is # the Monitoring device comprising a high-frequency transmitter (14) and a high-frequency receiver (15) and, as a switching element, a coupling member carried by a float (11) (12) is provided0 3. Niveau-Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsbahn ein in die Flüssigkeit ragendes, vorzugsweis-e aus Kunststoff bestehendes Rohr (3) vorgesehen ist, in de-ssen Inneren eine als Sender und eine als Empfänger ausgebildete Hochfrequenzspule (14, 15) angeordnet sind und der Schwimmer (11) einen das Rohr (3) umgebenden Kopplungsring (12) trägt 40 Niveau-Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeiclmet, da# der Schwimmer (11) den Kopplungsring (12A) ummantelt.3. Level switch according to Claims 1 and 2, characterized in that that as a path of movement protruding into the liquid, preferably made of plastic existing pipe (3) is provided, in de-ssen interior one as a transmitter and one formed as a receiver high-frequency coil (14, 15) are arranged and the float (11) a coupling ring (12) surrounding the pipe (3) carries 40 level switches Claim 3, characterized in that # the float (11) has the coupling ring (12A) encased. 5. Niveau-Schalter nach den Ansprücnen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Bauteile (7) und die Hochfrequenzspulen (14, 15) auf einer gedruckten Leiterplatte (6) angeordnet sind.5. level switch according to claims 3 and 4, characterized in that that the electrical components (7) and the high-frequency coils (14, 15) on one printed circuit board (6) are arranged. 6. Kiveau-Schaltler nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (6) höhenverstellbar in dem Rohr (3) befestigt ist.6. level switch according to claims 3 to 5, characterized in that that the printed circuit board (6) is fastened in a height-adjustable manner in the tube (3). 7. iveau-Lcschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger zum Schalten bzw. zur Anzeige in Form einer an sich bekannten Schmitt-@riger-Schaltung mit einem Relais (9) aufgebaut ist.7. level-LC switch according to one or more of claims 2 to 6, characterized in that the receiver for switching or for display in the form a known Schmitt- @ riger circuit with a relay (9) is. @. Niveau-Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltungen hintereinander in verschiedenen Höhen der Bewegungsbahn des Sehalteleirentes (12) angeordnet sind.@. Level switch according to one or more of Claims 1 to 7, characterized in that several circuits one behind the other in different Heights of the movement path of the Sehalteleirentes (12) are arranged.