DE1773815A1 - Vorrichtung zur Feststellung des Fuellstands eines Behaelters - Google Patents

Vorrichtung zur Feststellung des Fuellstands eines Behaelters

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DE1773815A1 DE19681773815 DE1773815A DE1773815A1 DE 1773815 A1 DE1773815 A1 DE 1773815A1 DE 19681773815 DE19681773815 DE 19681773815 DE 1773815 A DE1773815 A DE 1773815A DE 1773815 A1 DE1773815 A1 DE 1773815A1
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Description

ENDRESS & HÄUSER GmbH 4 Go.,
7867 Maulburg, Kreis Lörrach, Baden
Hauptstrasse 1
Vorrichtung zur feststellung des Füllstands eines
Behälters
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur feststellung des Füllstands eines Behälters mit einer Sonde mit wenigstens einem Schwingstab, einer Einrichtung zur Erregung von mechanischen Eigenschwingungen des Schwingstabs und mit einer Einrichtung zur Auslösung von Anzeige- und/oder Sohaltvorgängen in Abhängigkeit von der Sohwingungsamplitude des Schwingstabs·
Vorrichtungen dieser Art werden insbesondere dort verwendet» wo die sonst üblichen kapazitiven ffüllatandamessgerätθ wegen der niedrigen Dielektrizitätskonstante des Füllguts ninht angewendet werden können. Ihre Wirkungsweise beruht darauf, dass die Sohwingungsamplitude des Schwingstabs
verhält η isffläa al g
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verhältnismässig gross ist, solange sich der Schwingetab in Luft befindet, während die Schwingung stark gedämpft wird, sobald der Schwingstab in das I1UlIgUt eintaucht. Die unterschiedlichen Schwingungsamplituden können mit geeigneten Einrichtungen, beispielsweise elektromechanischen Wandlern festgestellt und zur Auslösung von Anzeige- und/oder Schaltvorgängen ausgenutzt werden.
Bei bekannten Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art '
wird der Erregungseinrichtung eine Wechselspannung fester >j Frequenz, meist die Netzwechselspannung, zugeführt, wobei die Eigenresonanzfrequenz des mechanisch
schwingungsfähigen Systems möglichst genau mit dieser j
Frequenz übereinstimmt. Dabei besteht folgendes Problem: '
Damit die mechanischen Schwingungen ohne allzu grossen |
Energieverbrauch-aufrechterhalten werden können, versucht ·■
man, das Sohwingungssystem mit mögliohst grosser Güte ii
auszuführen. Dies hat zur Folge, dass die Bandbreite des Sohwingungssystems ausserordentlich klein ist; sie kann ohne weiteres unter 1 Hz liegen. Die elektrische Erregungsspannung muss daher entweder sehr genau auf diese frequenz abgestimmt sein, oder umgekehrt muss die Eigenresonanzfrequenz sehr genau an die feste Frequenz der Erregungsspannung angepasst werden. Bekanntlich ist die Schwingfrequenz eines mechanischen Sohwingungssystems .. \ua hauptsäohlioh von der Länge des Schkingere , von der Verteilung seiner Hasse und von der Rückstellkraft der
EfasOannatelle
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ORIGINAL INSPECTED
Einapannstelle abhängig. Durch eine Änderung einer oder mehrerer dar drei genannten Komponenten kann die Eigenresonanzfrequenz beeinflusst werden. Angesichts der zuvor angegebenen schmalen Bandbreite ist hierfür jedooh offensichtlich eine sehr genaue fertigung mit sehr engen mechanischen Bleranzen notwendig.
Ausserdem ist die Eigenresonanzfrequenz eines mechanischen Schwingungssystems von verschiedenen Faktoren abhängig, die sich im Lauf des Betriebs ändern können. Die Länge des Schwingers und die Rückstellkraft der Einspannstelle sind temperaturabhängig, so dass auch die Eigenresonanzfrequenz des Systems von der Temperatur abhängt. Ausserdem kann die Eigenresonanzfrequenz des Systems durch eine Verschmutzung des Schwingstabs beeinflusst werden, weil sich dadurch'die schwingende Masse ändert.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist ferner im allgemeinen nur ein einziger Schwingstab vorgesehen. Wenn dieser Schwingstab in Schwingungen versetzt wird, übt er beträchtliche wechselnde . Kräfte auf die Einspannvorrichtung aus, die sich bei Biegeschwingungen in Form eines Gegendrehmoments äuseern und von der Einspannvorrichtung aufgenommen werden müssen. Die Einspatinvorrichtung für den Schwingstab muss daher eine solche Masse besitzen und so unbelastet sein, dass sie dieses Gegendrehmoment
aufnehmen
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ORIGINAL INSPECTED
aufnehmen kann. Die Müsse der Einspannvorrichtung muss daher um mehrere Grössenordnungen grosser als die Masse des Schwingers selbst sein. Wenn die Masse der üinapannung kleiner ist, schwingt sie .mit, wodurch Energie vernichtet wird. Dies wirkt sich als Dämpfung des ganzen Systems aus und hat eine beträchtliche Verringerung der Empfindlichkeit des Systeme zur Folge.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art, die bei verhältnismäßig grosseniertigung3toleranzen eine gute Empfindlichkeit aufweist, die auch bei wechselnden Betriebsbedingungen aufrechterhalten bleibt.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass zwei Schwingstäbe vorgesehen sind, die von einem ersten mechanischen Wandler parallel in gegensinnige Schwingungen versetzt werden, dass ein zweiter elektromechanischer Wandler so angebracht ist, dass er die Schwingungen der beiden Schwingstäbe in elektrische Signale umwandelt, deren Amplitude von der Schwingungsamplitude abhängt, dass der Ausgang des ersten elektromechanischen Wandlers mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden ist, und dass'der erste elektromechanisch^ Wandler sowie die Einrichtung zur Auslösung von Anzeige- und/oder Sohaltvorgängen an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen sind.
Die
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Die Verwendung von zwei Schwingstäben ergibt bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Wirkung, dass sich die von den beiden Schwingstäben erzeugten Gegendrehmomente gegenseitig aufheben, so dass keine Energie durch auf die Einspannvorrichtung übertragene Schwingungen verloren,», geht. Die Einspannvorrichtung kann dabei verhältnismässig leicht und billig aufgebaut sein» Ferner ergibt die Verbindung der beiden elektromechanischen Wandler über einen Verstärker eine das mechanische Schwingsystem enthaltende Rückkopplungsschleife, über die sich das System stets mit seiner Eigenresonanzfrequenz erregt» selbst wenn sich diese Eigenresonanzfrequenz ändert. Es ist daher nicht erforderlich, bei der Herstellung eine bestimmte Eigenresonanzfrequenz genau einzuhalten, und die Empfindlichkeit des Systems wird auch nicht beeinträchtigt, wenn sich diese Eigenresonanzfrequenz während des Betriebs infolge von Temperaturschwankungen, Verschmutzung oder dergl. ändert. Bedingung hierfür ist nur, dass die Bandbreite des Verstärkers den ganzen Änderungsbereich der Eigenresonanzfrequenz enthält.
Andrerseits ist das ganze System sehr empfindlich, weil die selbsterregtcn Schwingungen sofort aussetzen, wenn die Schwingstäbe durch Eintauchen in das Füllgut des Behälters geringfügig gedämpft werden.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die beiden Schwingstäbe mit dem einen Ende an einer Mem brane befestigt und duroh zwei mechanisch voneinander
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entkoppelte ι
ORIGINAL INSP6CTBD
entkoppelte Brücken miteinander verbunden sind, und dass jede der beiden Brücken mit einem der elektromechanischen Wandler gekoppelt ist.
In diesem Fall besteht vorzugsweise jede der Brücken aus einem auf der Membran aufliegenden Joch und einem das Joch überspannenden Bügel, wobei ein piezoelektrisches Element zwischen den Bügel und das Joch eingespannt ist.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass jeder der beiden Schwingstäbe am einen Ende an zwei im Abstand voneinander liegenden Stellen gelagert ist, dass zwischen den beiden Lagerstellen an jedem der beiden Schwingstäbe ein magnetisierbarer Anker angebracht ist, und dass der erste elektroraechanische Wandler eine auf die Anker einwirkende Magnetspule ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:
Fig.1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig.2 einen Sshnitt nach der Linie A-A von Fig.1,
Fig.3 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung der Vorrichtung von Fig.1 und 2
Fig.4 109886/0502
Fig.4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung und
Fig.5 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung der-Vorrichtung von Fig.5.
Die in Fig.1 bis 3 gezeigte Vorrichtung enthält zwei flache Schwingstäbe 1 aus nichtrostendem Stahl, die in der Zeichnung stark verkürzt dargestellt sind, wie durch die Bruchstelle angedeutet ist. Die Schwingstäbe 1 sind parallel xm Abstand voneinander a:n einen linde an einer Membran 2 befestigt, welche das untere Ende eines mit einem Aussengewinde versehenen rohrförmigen Gehäuses 3 verschliesst. Das Gehäuse 3 ist in die G^indeöffnung einer Wand 20 des Behälters eingeschraubt, dessen Füllstand durch die Vorrichtung festgestellt werden soll.
Die Stäbe 1 sind durch zwei parallel nebeneinanderliegende Joche 41 5 und zwei die Joche überspannende Bügel 6, 7 miteinander verbunden. Die Joche sind bei dem dargestellten Beispiel an die Membran 2 angeformt. In den Zwischenraum zwischen dem Joch 4 und dem Bügel 6 bzw. dem Joch 5 und dem Bügel 7 liegt jeweils ein piezoelektrisches Element bzw. 9, das durch Schrauben 10 fest zwischen Bügel und Joch eingespannt ist. Jedes piezoelektrische Element 8 bzw. 9 besteht aus einem Paar piezoelektrischer Keramikecheiben, die beidseitig mit einem Silberbelag versehen sind. An den
ia
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ORIGINAL INSPECTED
in der Mitte aufein-inderliegenden Silberbelägen ist jeweils eine Elektrode 11 bzw. 12 angebracht, während die aussenliegenden Silberbeläge in elektrischem Kontakt mit der vom Joch bzw. dem Bügel gebildeten elektrischen Masse stehen, die am Kontakt 19 (Fig.3) angeschlossen ist.
Das von dem Joch 4, dem Bügel 6 und dem piezoelektrischen Element.8 gebildete erste elektromechanische Wandlersystem ist von dem vom Joch 5, dem Bügel 7 und dem piezoelektrischen Element 9 gebildeten zweiten elektromechanischen Wandlersystem durch den dazwischenliegenden Zwischenraum 13 mechanisch so entkoppelt, dass Kräfte oder Schwingungen von dem einen Wandlersystem auf das andere Wandlersystem nicht direkt, sondern nur über die Membran 2 bzw. die damit verbundenen Schwingstäbe 1 übertragen werden können.Ebenso ist die Membran 2 gegen das Gehäuse 3 mechanisch durch einen ringförmigen Einschnitt 14 entkoppelt.
Am freien Ende verjüngen sich die Schwingstäbe 1 und sie laufen in einem dünneren, schaufeiförmigen Absatz 15 aus.
Fig.3 zeigt das elektrische Schaltscheraa der beschriebenen Vorrichtung. Die Elektrode 12 des piezoelektrischen Elements 9 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 16 verbunden, an dessen Ausgang die Elektrode 11 des piezoelektrischen Elements 8 angeschlossen ist. iiaserdem ist an den Ausgang
des 109886/0502
des Verstärkers 16 eint' Schwellwertdiskriminator 17 angeschlossen, der ein Relais 18 steuert.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Die piezoelektrischen Keramikscheiben jedes elektromechanischen Wandlers sind elektrisch parallel und mechanisch in Serie geschaltet. Wenn an das piezoelektrische Element 8 eine Wechselspannung angelegt wird, so entsteht eine Art Kolbenbewegung , welche eine Durchbiegung des Jochs 4 zur Folge hat. Dadurch werden die Stäbe 1 in gegensinnige Biegeschwingungen versetzt. Diese Biegeschwingungen verursachen wiederum eine Durchbiegung des Jochs 5, wodurch auf das piezoelektrische Element 9 wechselnde Drücke ausgeübt werden, die an der Elektrode 12 eine elektrische Wechselspannung hervorrufen, welche die gleiche Frequenz wie die mechanischen Schwingungen der Schwingstäbe 1 hat. Diese Wechselspannung wird dem Eingang des Verstärkers 16 zugeführt, von diesem verstärkt und dann wiederum an das piezoelektrische Element 8 angelegt. Die Schwingstäbe 1 werden daher mit einer Wechselspannung erregt, deren Frequenz genau der Eigenresonanzfrequenz des in erster Linie von den Schwingstäben 1 , der Membran«.?» dem Gehäuse 3 und den Jochen 4- und 5 gebildeten mechanisch schwingenden Systems entspricht. Wenn sich diese Eigenresonanz^frequenz ändert, folgt auch die Frequenz der Erregungsspannung genau dieser Änderung, vorausgesetzt, dass die Bandbreite des Verstärkers 16 diesen Änderungsbereich
umfasst.
109886/05 02 original inspected
umfasst. Das System erregt sich praktisch stets von selbst, sobald der Verstärker 16 eingeschaltet ist, weil selbst kleinste Schwingungen der Stäbe 1, die bei einem schwingungsfähigen Gebilde sehr hoher Güte immer vorhanden sind, wenn die Stäbe ungedämpft sind, am Eingang des Verstärkers 16 eine Wechselspannung hervorrufen, die zur Selbsterregung ausreicht. Das ganze mechanisch-elektrische System ; schaukelt sich in kurzer Zeit auf, bis der Verstärker 16 : gesättigt ist und keine höhere Ausgangsweb.hselspannung liefern kann. Dann ist ein stationärer Zustand eingetreten, ; und die Stäbe 1 schwingen mit einer Amplitude, die von der mechanischen Güte des Systems und von der vom Verstärker 16 gelieferten Energie abhängt. Es tritt dann ein Gleichgewichtszustand zwischen der vom Verstärker gelieferten Energie und der im schwingungsfähigen Gebilde und seiner Einspannung verbrauchtet! Energie ein.
Die Eigenresonanzfrequenz des Systems ist dabei in erster Linie durch die Länge L der Schwingstäbe, den Querschnitt der Schwingstäbe und damit die Verteilung der Masse sowie durch die Rückstellkraft der Membran 2 und der Joche 4, 5 bestimm^.
Sobald die Schwingstäbe 1 durch Eintauchen in ein d&mpfendea Medium, z.B. eine Flüssigkeit oder ein Kunststoffpulver gekämpft werden, wird die Amplitude der mechanischen Schwingungen kleiner, wodurch sich auch die dem Verstärker 16 zugeführte Eingangsspannung verringert. Dies hat wiederum ;
eine \ 109886/0502
eine Verringerung der dem erregenden elektromechanischen Wandler zugeführten Energie zur I'olge, so dass sich die Anordnung in kurzer Zeit entregt,Dabei wird auch die Ausgangs spannung des Verstärkers kleiner und schliesslich z6 Null. Der an den Verstärker angeschlossene Schwellwertdiskriminator 17 spricht beim Unterschreiten eines bestimmten Spannungswertes an und bringt das Relais 18 zum Umschalten.Dadurch wird angezeigt, dass der Füllstand im Behälter eine Höhe erreicht hat, bei welcher die Schwingsüäbe 1 in das Füllgut eintauchen.
Wenn der Füllstand im Behälter abnimmt, werden die Stäbe wieder freigegeben. Dadurch kann sich das schwingungsfähige System wieder erregen, und sobald die Ausgangsspannung des Verstärkers 16 wieder einen vorgegebenen Wert überschreitet, bringt der Schwellwert-Diskriminator das Relais 13 wieder in die erste Stellung, wodurch das
» Unterschreiten des zu überwachenden Füllstandes angezeigt wird. Das Relais 18 kann natürlich auch zur Steuerung und Auslösung bestimmter Arbeitsgänge benutzt werden, durch die es beispielsweise möglich ist, automatisch den zu überwachenden F'.tllBtand konstant zu halten.
Die beschriebene Vorrichtung wird also stets mit einer Wechselspannung erregt, deren Frequenz genau mit der jeweils bestehenden Eigenresonanzfrequenz des mechanischen Schwingungssystems übereinstimmt, so dass ein optimaler Betrieb gewährleistet ist.Fertigungsstreuungen, die in
109886/0502 einer
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einer Serienfertigung immer vorhanden sind und etwas verschiedene Resonanzfrequenzen der einzelnen Stücke ergeben, haben auf das Funktionieren des Geräts keinen nachteiligen Einfluss. Eoenso bleiben Veränderungen der Resonanzfrequenz auf Grund wechselnder Einflüsse |
während des Betriebs ohne Nachteil. *
* ί
Die Übertragung von Schwingungsenergie auf die Einspannvorrichtung und auf die Behälterwand wird durch die weit- ; gehende mechanische Entkopplung vermieden, welche durch den ringförmigen Einstich 14 zwischen der Membran 2 und dem rohrförmigen Gehäuse 3 erzielt wird. Ausserdem kann durch ein günstiges Verhältnis zwischen dem Durchmesser des rohrförmigen Gehäuses 3 und dem Abstand der Schwingatäbe 1 (Länge der Joche 4, 5) erreicht werden, dass die Schwingungsknoten oder Nullpunkte des schwingungsfähigen Systems an einer günstigen Stelle liegen,so dass auf das rohrförmige Gehäuse 3 nur ein unschädlicher Teil der Sohwingungsenergie übertragen wird.
Die beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Peststellung des Füllstands von leichten Schüttgütern, wie Pulvern und Stäuben. Diese können auoh dann gemessen werden, wenn die Schwingstäbe 1 über ihre ganze Länge mit gleichmässigem Querschnitt und gleichbleibender Breite ausgeführt sind. Dagegen würde bei der Füllstandsmessung
einer
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:■■■■■-M
einer Flüssigkeit in diesem Fall zwischen den Schwingstäben eine stehende Welle gebildet, so dass die auf die Flüssigkeit übertragene Schwingung3energie wieder auf das System zurückreflektiert würde, so dass im Endeffekt nicht genügend Energie absorbiert wird, um das System genügend zu dämpfen. EineBesserung kann dadurch erreicht werden, dass ; Löcher in das freie Ende der Schwingstäbe gebohrt werden. Dadurch wird beim Schwingen der Schwingstäbe ein Flüssigkeitsaustausch durch die Locher erreicht, so dass durch die Reibung an den Kanten und die dadurch entstehende Wirbelbildung Energie entzogen wird. Noch besser arbeitet in diesem Fall die in derZeichnung dargestellte Ausführungsform mit den an den Enden der Stäbe angebrachten breiteren und dünneren Schaufelteilen 15. Dadurch ergibt sich beim Schwingen der Schwingstäbe der Effekt, dass die nicht mehr so starren Schwingstäbe eine teilweise gegenläufige Bewegung zur Schwingbewegung ausführen (Schwimmflossenbewegung), die zur Folge hat, dass sich längs der "Flossen" eine verwirbelte Strömung aufbaut, in der genügend Energie verbraucht wird, dass die Schwingstäbe beim Eintauchen stark gedämpft werden. T-Jirch den "Schwimmflosseneffekt" : wird ferner verhindert, dass sich zwischen den Schwingstäben eine stehende Welle bildet.
Die gegenseitige mechanische Entkopplung der beiden elektromechanischen Wandler durch den Zwischenraum 13 ist not wendig, um zu verhindern, dass Sohwingungsenergie unmittelbar von dem piezoelektrischen Element θ auf das piezoelektrische
Element 9 109886/0502 „ '
ORIGINAL IMSFECl LD
-H-
Element 9 übertragen wird. In -diesem Pail würde das System über deη Verstärker als Bindeglied nioht auf der mechanischen Resonanzfrequenz der Schwingstäbe 1, sondern auf einer höheren Frequenz, z.B. der des rohrförmigen Gehäuses 3 und der Membran 2 schwingen.
Bei der in Fig.4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind wiederum zwei Schwingstäbe. 21 vorhanden, die in gleicher Weise wie die Schwingstäbe bei der Ausführungsforra von Fig.1 bis 3 ausgebildet sein können. Dagegen sind die Einspannvorrichtung .und das Erregungssystem in anderer Weise ausgeführt. Die Einspannvorrichtung besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 23» das am unteren Ende durch eine Membran verschlossen ist. Im Inneren des Gehäuses ist ein Haltekörper 24 angebracht. Die Schwingstäbe 21 ' sind wieder starr mit der Membran 22" verbunden, ragen aber über diese hinaus^ um eine beträchtliche Strecke durch das hohle Innere des Haltekörpers 24 nach oben und sinfl mit ihren oberen Enden an einer Querwand 25 befestigt.Jeder der beiden Stäbe ist somit an zwei in Abstand voneinander liegenden Stellen zu der Membran 22 und in der Wand 24 gelagert. In der Mitte zwischen diesen beiden Lagerstellen ist an jedem Schwingstab 21 ein stabförmiges Ankerteil 26 aus Weicheisen befestigt,- Die Ankerteile 26 sind fast über ihre ganze Länge von einer elektromagnetischen Spule 27 umgeben, an deren beiden Stirnseiten räinförmige Magnetjoche 28 und 29 angebracht sind. Die Magnetjoche 28 und 29 bilden zusammen mit dem raagnetiBierbaren Material des Gehäusemantele 23 einen die Spule 27 umgebenden äusseren Magnetkreis.
109886/0502 Oberhalb
Oberhalb der Membran 22 ist in dem Haltekörper 24 ein erweiterter Hohlraum 30 vorhanden, und in diesem Hohlraum ist zwischen den beiden Schwingstäben 21 auf der Membran 22 ein piezoelektrisches Element 31 befestigt, beispielsweise mit Hilfe einer Kunststoffmasse 32 aufgeklebt. Die beiden Elektroden des piezoelektrischen Elements sind über Leitungen 33 mit einem als Impedanzanpassungsglied ausgebildeten Vorverstärker 34 verbunden, der in einem am oberen Ende des Haltekörpers 24 vorhandenen Hohlraum 35 untergebracht ist. Ibr Vorverstärker 34 ist über die Adern 36 eines Kabels 37 mit dem Eingang eines ausseriialb dea vi-ehäuses angebrachten Verstärkers 38 verbunden, an dessen Ausgang über weitere Kabeladern 39 die elektromagnetische Spule 27 angeschlossen ist.
Der Verstärker 38 ist so ausgebildet, dass er der elektromagnetischen Spule 27 Grleichstromiipulse zuführt.Das dadurch entstehende wechselnde Magnetfeld ergibt die Wirkung, dass sich die Weicheisenanker 26, ähnlich dem Prinzip eines Weicheiseninstruments auf Grund der gleichen Polung gegenseitig abstossen. Dadurch wird auf die zwischen den beiden Lagerstellen befindlichen Teile der Schwingstäbe 21 eine radial nach aussen gerichtete Kraft ausgeübt. Wenn die der Spule 27 zugeführten Gleichstromimpulse die gleiche Frequenz wie die iSigenresonanzfrequenz der Schwingstäbe haben, werden die Schwingstäbe zu Eigenschwingungen angeregt. Bei dieser Schwingungsbewegung verursaohen die Schwingstäbe Durchbiegungen der Membran 22 , wodurch an
den 109886/0502
DRiGiNAL IMSFcCTED
den Klemmen des piezoelektrischen Elements 31 eine Wechselspannung hervorgerufen wird, deren Sequenz wiederum mit der Eigenresonanzfrequenz des mechanischen Schwingsystems übereinstimmt. Diese elektrische Wechselspannung wird über den Vorverstärker 34 dem Eingang des Verstärkers 38 zugeführt , so dass eine selbsterregende Rückkopplung besteht, welche die Schwingstäbe 21 zu Schwingungen mit einer durch das System bedingten llb'chstamplitudä anregt, solange die Schwingstäbe nicht gedämpft werde.n.
Die Schwingungen verschwinden , sobald die Sohwingstäbe in ein Füllgut eintauchen. Das Aussetzen der Schwingungen wird am Ausgang des Verstärkers 38 in gleicher Weise wie bei der Anordnung von Pig.3 durch einen Schwellwert-Diskriminator festgestellt.
Auch dieses System arbeitet stets mit der Eigenresonanzr frequenz der Schwingstäbe 21, selbst wenn sich die Eigenresonanzfrequenz ändert, solange der Änderungsbereioh innerhalb der Bandbreite des Verstärkers 38 liegt. Die Vorrichtung ist daher weitgehend unabhängig von Pertigungstoleranzen und schwankenden Umgehungsbedingungen.
Patentansprüche 1 0.9 8 8 6 / 0 5 0 2

Claims (10)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Feststellung des Füllstands eines Behälters mit einer Sonde mit wenigstens einem in den Behälter ragenden Schwingstab, einer Einrichtung zur Erregung von mechanischen Eigenschwingungen des Schwingstabs und mit einer Einrichtung zur Auslösung von Anzeige- und/oder SchaItvorgängeη in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude des Schwingstabs, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schwingstäbe vorgesehen sind, die von einem ersten elektromechanischen Wandler prallel in gegensinnige Schwingungen versetzt werden, dass ein zweiter elektromechanischer Wandler so angebracht ist, dass er die Schwingungen der beiden Schwingstäbe in elektrische .' ignale umwandelt, deren Amplitude von der Schwingungsamplitude abhängt, dass der Ausgang des ersten elektromechanischen Wandlers mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden ist, und dass der erste elektromechanische Wandler sowie die Einrichtung zur Auslösung von Anzeige- und/oder SchaItvorgängeη an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwingstäbe mit dem einen Ende an einer Membrane befestigt, und durch zwei mechanisch voneinander entkoppelte Brücken miteinander verbunden sind, und dass jede der beiden Brücken mit einem der elektromechanischen Wandler gekoppelt ist.
109886/0502
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Brücke aus einem auf der Membran aufliegenden Joch und einem das Joch Überspannanden Bügel besteht, und dass ein piezoelektrisches Element zwischen den Bügel und das Joch eingespannt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran von dem sie tragenden Gehäuse für die
^ mechanischen Schwingungen entkoppelt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Schwingstäbe am einen Ende an zwei im Abstand voneinander liegenden Stellen gelagert ist, dass zwischen den beiden Lagerstellen an jedem der beiden Schwingstäbe ein magnetisierbarer Anker angebracht ist, und dass der erste elektromechanische Wandler eine auf die Anker einwirkende Magnetspule ist.
™ 6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anker parallel nebe neinsftlerl legende stabförmige Weicheisenteile sind, die axial im Inneren der Magnetspule liegen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sohwingstäbe durch eine Membran hindurchgeführt sind, und dass der zweite elektromechanlache Wandler ein auf der Membran befestigtes piezoelektrische Element ist·
§1
109886/0502
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende jedes Schwingstabs eine schaufelartige Erweiterung angebracht ist.
9. "Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Schwingstab zur schaufelartigen Erweiterung hin verjüngt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe des freien Endes jedes Schwingstabs in der Schwingungsrichtung verlaufende Lacher angebracht sind.
109886/0502 OR,omA.
iff
Lee rsei te
DE1773815A 1968-07-10 1968-07-10 Vorrichtung zur Feststellung des Erreichens eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter Expired DE1773815C3 (de)

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