DE19520529A1

DE19520529A1 - Meßwertgebereinrichtung für eine Füllstandsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE19520529A1
Application number: DE1995120529
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Kuebler
Original assignee: Individual
Current assignee: Ksr Kuebler Niveau-Messtechnik Ag 69439 Zwingenbe
Priority date: 1995-06-03
Filing date: 1995-06-03
Publication date: 1996-12-05

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßwertgebereinrich tung für eine Füllstandsmeßeinrichtung zum Messen der Füll standshöhe in einem Behältnis mit einer Schwimmereinheit.

Derartige Meßwertgebereinrichtungen werden in einer Vielzahl in Behältern beispielsweise der Industrie, in Tankanlagen von Raffinerien, in Behältnissen der Chemischen Industrie oder in anderen Bereichen eingesetzt. Dabei wird angestrebt, daß eine dauerhaft zuverlässige und genaue Anzeigefunktion gewährlei stet werden kann. Insbesondere in explosiver Umgebung muß auch ein Einsatz derartiger Meßeinrichtungen gefahrlos mög lich sein.

STAND DER TECHNIK

Es sind Meßwertgebereinrichtungen bekannt, bei denen die Schwimmereinheit von einem Motor angetrieben wird. Innerhalb des Motors ist ein Zählwerk vorhanden, das die Umdrehung des Motors in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe feststellt. Nach Auswertung wird dann die Füllstandshöhe angezeigt. Eine derartige Einrichtung ist relativ teuer, da jede Meßwertge bereinrichtung eine aufwendige Motoreneinheit benötigt. Darü berhinaus ist, bedingt durch den Einsatz des Motors, der An schluß an eine Netzspannung vor Ort erforderlich, was instal lationstechnisch aufwendig ist und besonders große Probleme hinsichtlich eines Explosionsschutzes mit sich bringt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe bzw. das techni sche Problem zugrunde, eine gegenüber dem genannten Stand der Technik verbesserte Meßwertgebereinrichtung der eingangs ge nannten Art anzugeben, die eine genaue Anzeige der Füll standshöhe mit großer Wiederholgenauigkeit gewährleistet, ei nen konstruktiv einfachen Aufbau aufweist, insbesondere pro blemlos in explosionsgeschützten Bereichen eingesetzt werden kann, einen großen möglichen Füllstandsbereich mit hoher Ge nauigkeit abdeckt und insgesamt eine wirtschaftliche Herstel lung, Montage und Wartung gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Meßwertgebereinrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Meßwertgebereinrichtung ist demgemäß da durch gekennzeichnet, daß an der Schwimmereinheit ein Meßseil befestigt ist, das Meßseil an einer drehbaren Meßtrommel auf beziehungsweise abwickelbar vorhanden ist und eine Sensorein heit vorhanden ist, die die jeweilige Drehstellung der Meß trommel erfaßt und in Abhängigkeit der von einer festgelegten Ausgangsstellung in Abhängigkeit der Umdrehungen der Meßtrom mel Meßsignale an eine Auswerteinheit abgibt, die die Meß signale auswertet, insbesondere aus den jeweiligen Meßsigna len die jeweilige Füllstandshöhe des Behältnisses ermittelt und anzeigt.

Bevorzugt ist eine Triebfedereinheit vorhanden, die dafür sorgt, daß das Meßseil ständig straff gehalten wird. Dadurch wird auch eine hohe Wiederholgenauigkeit gewährleistet.

Mit der erfindungsgemäßen Meßwertgebereinrichtung kann stän dig kontinuierlich die Füllstandshöhe von Flüssigkeiten in einem Behälter gemessen werden. Durch den Einsatz eines Meß seils, das um eine Meßtrommel ab- beziehungsweise aufge wickelt werden kann, wobei eine Sensoreinheit die Umdrehungen der Meßtrommel auswertet, ist eine genaue Anzeige der Füll standshöhe mit großer Wiederholgenauigkeit unabhängig von Schaumbildung und großen Schmutzteilen, die auf der Oberflä che einer Flüssigkeit schwimmen, möglich. Bevorzugt ist die Schwimmereinheit befüllbar, insbesondere mit Sand befüllbar, ausgebildet, so daß immer eine aufrechte Schwimmposition der Schwimmereinheit - und damit eine hohe Genauigkeit - gewähr leistet werden kann.

Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Sensoreinheit als Potentiometereinheit ausgebildet ist, die bevorzugt im Bereich zwischen 0 und 15000 mm (Millimeter) mit einem Ausgangswiderstand von 0 bis 1000 Ohm eingesetzt wird.

Gemäß einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die Sensoreinheit als Inkrementalwert-Impulsgebereinheit aus gebildet, die bevorzugt im Meßbereich zwischen 0 und 40.000 mm (Millimeter) mit inkrementalem Ausgang eingesetzt wird, wobei bevorzugt zehn Impulse pro 1 mm Füllstandshöhe abgege ben werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Meßwertgebereinrichtung ist zwischen dem freien Ende des Meßseils und der Schwimmereinheit eine Meßseilver längerungseinheit vorhanden, so daß die Einrichtung in belie biger Höhe über der maximalen Füllstandshöhe einer Flüssig keit eingebaut werden kann. Bevorzugt ist hierbei die Meßs eilverlängerungseinheit als kunststoffbeschichtetes Edel stahlseil ausgebildet.

Um einen problemlosen Einsatz der Schwimmereinheit im Bereich aggressiver Flüssigkeiten zu gewährleisten ist der Schwimmer kunststoffbeschichtet, insbesondere CTFE- (Chlortrifluorethy len)beschichtet, ausgebildet.

Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Meßwertgebereinrich tung besteht darin, daß vor Ort kein Elektromotor und auch keine aufwendige Motorsteuerungelektronik eingebaut werden muß, so daß keine Kosten für die Installation einer Stromver sorgung zu weit entfernten Behältern anfallen. Es ist ledig lich eine 3-adrige-Meßleitung von der Meßwertgebereinrichtung bis zu einer Auswerteinheit zu verlegen, wobei hier Längen von bis zu 2.000 m (Meter) möglich sind. Die Auswerteinheit umfaßt beispielsweise Meßumformer, Grenzwert-Relais und Füll standsanzeigeinstrumente.

Durch den dargestellten erfindungsgemäßen Aufbau kann die Meßwertgebereinrichtung problemlos in explosionsgeschützten Bereichen eingesetzt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Meßwert gebereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß eine im we sentlichen lotrecht angeordnete Führungseinheit für die Auf- und Abbewegung der Schwimmereinheit und des Meßseils vorhan den ist, die insbesondere als Bypassrohr oder als Mehrstabs einheit ausgebildet sein kann, so daß der Einsatz der Ein richtung bei unruhigen Flüssigkeiten keinerlei Probleme be reitet.

Die Meßwertgeber sind besonders gut geeignet für extrem ver schmutzte Abwasser, Diesel- und Heizöltanks, Papierbrei, Pe gelstand-Messungen von Kanälen und Stauseen, Melasse-, Sirup- Rohöl-, Schmieröl-Tanks, Zylindertanks und dergleichen.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise mitein ander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensicht lich gegenseitig ausschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Wei terbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und er läutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen den Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in be liebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung einer an einem Behältnis an geordneten Meßwertgebereinrichtung, die über eine Meßleitung mit einer Auswerteinheit verbunden ist,

Fig. 2 schematischen Detailquerschnitt einer Meßwertgeber einrichtung mit Schwimmereinheit, Meßseil, Meßtrommel und Sensoreinheit.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Füllstandsmeßeinrich tung 24 besitzt eine Auswerteinheit 26, die eine Meßumformein heit 40, Grenzwertgebereinheiten 42 und Füllstandsanzeigein strumente 44 aufweist. Über eine dreiadrige Meßleitung 30 ist eine Meßwertgebereinrichtung 20 angeschlossen, die oberseitig an einem Behältnis 22 vorhanden ist, das mit einem Flüssig keitsmedium 46 mit Verunreinigungen gefüllt ist.

Die Meßwertgebereinrichtung 20 gibt über die Meßleitung 30 Meßsignale an die Auswerteinheit 26 ab, die diese Meßsignale auswertet und der Grenzwertgebereinheit 42 und den Anzeigein strumenten 44 zuführt.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßwertgeberein richtung 20 ist in Fig. 2 schematisch in einem Schnitt darge stellt.

An einem Meßseil 18 aus Edelstahl ist eine Schwimmereinheit 11 befestigt. Das Meßseil 18 wird durch die Rückstellkraft einer nicht dargestellten Triebfeder ständig straff gehalten und läuft über eine drehbar gelagerte Meßtrommel 28, die in Fig. 2 nicht in Einzelheiten dargestellt ist. Die Meßtrommel 28 stellt durch ihre Umdrehung eine als Präzisions-Potentio meter (Meßwertgeber) ausgebildete Sensoreinheit 2 von 0 bis 1000 Ohm proportional zur Füllstandshöhe ein.

Alternativ zu dem Präzisions-Potentiometer kann eine Inkre mentalwert-Impulsgeber vorhanden sein. Letzterer wird insbe sondere bei Füllstandshöhen bis zu 40 m (Meter) eingesetzt. An die Sensoreinheit 2 (Potentiometer) ist über die Meßlei tung 30 die Auswerteinheit 26 (siehe Fig. 1) angeschlossen.

Die Meßtrommel 28 und die Sensoreinheit 2 sind innerhalb ei nes Gehäuses 50 vorhanden, das mittels Distanzstücken 14, Sechskantschrauben 13 und Sechskantmuttern 15 an einem An schlußgehäuse 1 befestigt ist. An das Anschlußgehäuse 1 ist über einen Flansch 4 in Verbindung mit Sechskantschrauben 3 ein Rohr 5 angeflanscht, innerhalb dessen das Meßseil 18 ver läuft. Am oberen und unteren Ende des Rohres 5 sind Abstrei fer 16 für das Meßseil 18 vorhanden. Unterseitig weist das Rohr 5 einen weiteren Flansch 7 auf, der über Sechskant schrauben 6 und Sechskantmuttern 9 an einen Vorschweißflansch 8 angeschlossen ist, wobei der Vorschweißflansch 8 an der Behälterwandung 32 angeschweißt ist. An den Flansch 7 ist un terseitig ein weiteres Rohr 10 angeschweißt, innerhalb dessen die Schwimmereinheit 11 im Transportzustand vorhanden ist. Zusätzlich ist im unteren Bereich des Rohres 10 während des Transportzustandes ein Sicherungsstift 12 vorhanden.

Zwischen der Schwimmereinheit 11 und dem Meßseil 18 ist eine Meßseilverlängerungseinheit 17 vorhanden, mittels derer eine beliebige Einbauhöhe über der maximalen Füllstandshöhe einer Flüssigkeit den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden kann.

Die Meßseilverlängerungseinheit 17 ist als kunststoffumman teltes Stahlseil ausgebildet.

Die als längliche Hohlkörpereinheit ausgebildete Schwimme reinheit 11 ist teilweise mit Sand 52 befüllt, wobei das Sandgewicht so bemessen ist, daß die Schwimmereinheit 11 un ter Berücksichtigung der Federkraft der Triebfeder und des Auftriebes in der Flüssigkeit schwimmt, und zwar bei aufge stellter Schwimmereinheit 11.

Die nicht näher dargestellte Meßtrommel 28 kann so ausgebil det sein, daß eine Umdrehung der Trommel 28 einer Änderung der Füllstandshöhe um 1 m (Meter) entspricht. Über eine in Fig. 2 nicht dargestellte Übersetzungseinheit wird diese Um drehungsbewegung an das Potentiometer (Sensor 2) weitergege ben und dieses entsprechend eingestellt. Dadurch werden Signale an die Auswerteinheit abgegeben, die zur Berechnung der Füllstandshöhe verwendet werden.

In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante verläuft die Schwimmereinheit mit dem Meßseil in einem Bypassrohr, was insbesondere beim Einsatz der Meßwertgebereinrichtung bei unruhigen Flüssigkeiten genaue Messungen gewährleistet.

Mit der erfindungsgemäßen Meßwertgebereinrichtung wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die sehr genau mißt, ei nen sehr einfachen Aufbau aufweist, keinen Netzanschluß er fordert, sondern lediglich über eine Meßleitung an eine Aus werteinheit anzuschließen ist, wobei diese Meßleitung pro blemlos bis zu 2000 m lang sein kann, ohne daß es zu Span nungsabfall des Meßstroms kommt.

Claims

1. Meßwertgebereinrichtung (20) für eine Füllstandsmeßein richtung (24) zum Messen der Füllstandshöhe einer Flüs sigkeit (46) oder dergleichen in einem Behältnis (22) mit einer Schwimmereinheit (11) dadurch gekennzeichnet, daß

- an der Schwimmereinheit (11) ein Meßseil (18) befestigt ist,
- das Meßseil (18) an einer drehbaren Meßtrommel (28) auf- beziehungsweise abwickelbar vorhanden ist und
- eine Sensoreinheit (2) vorhanden ist, die die jeweilige Drehstellung der Meßtrommel (28) erfaßt und in Abhängig keit der von einer festgelegten Ausgangsstellung in Ab hängigkeit der Umdrehungen der Meßtrommel (28) Meßsignale an eine Auswerteinheit (26) abgibt, die die Meßsignale auswertet, insbesondere aus den jeweiligen Meßsignalen die jeweilige Füllstandshöhe des Behältnisses (22) ermit telt und anzeigt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- eine Triebfedereinheit vorhanden ist, die dafür sorgt, daß das Meßseil (18) ständig straff gehalten wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- zwischen Meßtrommel und Sensoreinheit eine Überset zungseinheit vorhanden ist.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Sensoreinheit als Potentiometereinheit ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Sensoreinheit als Inkrementalwert-Impulsgeberein heit ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Schwimmereinheit (11) befüllbar, insbesondere mit Sand (52) befüllbar, ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Meßbereich der Potentiometereinheit zwischen 0 und 15000 mm (Millimeter) liegt und am Potentiometerausgang eine Spannung von 0 bis 1000 Ohm ansteht.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Meßbereich der Inkrementalwert-Impulseiheit zwi schen 0 und 40.000 mm (Millimeter) liegt und insbesondere zehn Impulse pro 1 mm Füllstandshöhe von dem Inkremental wert-Impulsgeber abgegeben werden.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- zwischen den freien Enden des Meßseils (18) und der Schwimmereinheit (11) eine Meßseilverlängerungseinheit (17) anschließbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Meßseilverlängerungseinheit (17) als kunststoffbe schichtetes Edelstahlseil ausgebildet ist.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Schwimmereinheit mit Kunststoff, insbesondere mit Chlostrifluorethylen (CTFE) beschichtet ist.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- eine im wesentlichen lotrecht angeordnete Führungsein heit für die Auf- und Abbewegung der Schwimmereinheit und des Meßseils vorhanden ist, die insbesondere als Bypass rohr oder als Mehrstabeinheit ausgebildet ist.