DE3114678A1

DE3114678A1 - Fuellstandanzeiger fuer stromleitende fluessigkeiten und schuettgut

Info

Publication number: DE3114678A1
Application number: DE19813114678
Authority: DE
Inventors: Andrzej Dipl.-Ing. Wroclaw Hachol; Henryk Dr.-Ing. Juniewicz; Zbigniew Dr.-Ing. Kedryna; Zbigniew Dr.-Ing. Moron; Zbigniew Dr.-Ing. Rucki; Zdzislaw Dipl.-Ing. Szczepanik
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Current assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 1980-04-17
Filing date: 1981-04-10
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB2074325B; GB2074325A; PL223607A1; PL126453B1; DE3114678C2

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Füllstandanzeiger für stromleitende Flüssigkeiten und Schüttgut, welcher insbesondere bei der Füllstandmessung und Füllstandänderungsmessung von Wasser und Abwasser Anwendung findet.

Aus der US-PS 4 003 259 ist ein aus Kapazitätselernenten und aus einem Kontaktelementsatz aufgebauter FlussigkeitsStandanzeiger bekannt. Die metallischen ringförmigen Elektroden der Kapazitätselemente sind in gewissen Abständen zueinander paarweise übereinander in der Wand eines Isolierständers angeordnet. Ein Elektrodenpaar bildet einen Kondensator, dessen Dielektrikum aus Luft besteht. Die einen Beläge dieser Kondensatoren sind miteinander verbunden und die anderen Beläge sind an die Kontaktelemente angeschlossen, wobei als Kontaktelemente Dry-Reed-Relais angewandt werden. Der Füllstandanzeiger enthält außerdem ein zusätzliches magnetisches bewegliches Element, welches das Ansprechen eines weiteren Kontaktelementes und den Anschluß des mit diesem Element zusammenarbeitenden Kondensators an die Meßschaltung bewirkt. Je nach dem Flüssigkeitsstand erfolgt eine sprunghafte Änderung der Kapazität an der Phasengrenze Flüssigkeit-Luft, die sich aus dem großen Unterschied zwischen dielektrischen Durchgangszahlen der Flüssigkeit und der Luft ergibt. Eine entsprechende elektrische Schaltung bestimmt die Anzahl von Kondensatoren mit gleicher Kapazität und somit den Flüssigkeitsstand.

Die in dem bekannten Füllstandanzeiger angewandten elektromechanischen Kontaktelemente beeinflussen seine Arbeitssicherheit ungünstig, insbesondere bei Dauerbetrieb und bei einer großen Anzahl von Dry-Reed-Relais. Die Dry-Reed-Relais erfordern eine magnetische oder elektromagnetische Steuerung, welche das Anschließen der einzelnen Dry-Reed-Relais mit der Änderung des gemessenen Flüssigkeitsstandes gewährleistet. Eine magnetische

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Steuerung der Dry-Reed-Relais erfordert die Ausrüstung des Füllstandanzeigers mit einer mechanischen Einrichtung zum Verschieben des Magneten. Eine elektromagnetische Steuerung der Dry-Reed-Relais erfordert den Einsatz einer speziellen Schaltung zum sequentiellen Einschalten der Dry-Reed-Relais. Außerdem muß unabhängig von der Steuerungsweise der Dry-Reed-Relais die mit dem Gerät zusammenarbeitende Meßschaltung eine elektronische Schaltung zur Erfassung der Kapazitätsänderungen sowie einen Zähler mit Speicher enthalten. Das bewirkt einen komplizierten Aufbau des Füllstandanzeigers selbst, sowie der mit ihm zusammenarbeitenden Meßschaltung. Ein zusätzlicher Nachteil des bekannten Füllstandanzeigers besteht im dynamischen Charakter seiner Arbeitsweise, wodurch er gegen elektrische Störungen empfindlich ist und die Meßzeit verhältnismäßig lang ist, was durch die begrenzte Arbeitsgeschwindigkeit der Dry-Reed-Relais und der diese aussteuernden Schaltungen verursacht ist.

Der Gegenstand der Erfindung ist ein in Form eines Isolierständers ausgeführter Füllstandanzeiger, auf dem mindestens eine Sektion von mit Kondensatoren verbundenen Kontaktelementen angeordnet ist.

Das Wesen der Erfindung besteht in der Ausführung der Kontaktelemente in Form von mit einer Hilfselektrode zusammenarbeitenden Meßelektroden, wobei jede Meßelektrode mit einem der Beläge eines separaten Kondensators und die restlichen Beläge der Kondensatoren der jeweiligen Sektion miteinander verbunden sind. Außerdem sind bei einer großen Zahl von Meßelektrodensektionen zwischen den einzelnen Sektionen Steuerelektroden untergebracht. Eine bevorzugte Lösung des erfindungsgemäßen Füllstandanzeigers besteht in der Ausnutzung der Meßelektroden als einen der Kondensatorbeläge. Die Meßelektroden sind dann mit einer Dielektrikumschicht überzogen und in den einzelnen Sektionen miteinander verbunden, während die restlichen Kondensatorbeläge durch die Flüssigkeit oder das Schüttgut gebildet sind, deren Stand

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gemessen wird. Bei einer solchen Lösung erübrigen sich Kondensatoren als separate Bauteile.

Der erfindungsgemäße Füllstandanzeiger ist gegenüber der bekannten Lösung durch einen unkomplizierten Aufbau gekennzeichnet, ist einfach in Herstellung und wegen des Fehlens beweglicher Teile arbeitssicher. Die Kontaktelemente in Form von Meßelektroden und einer Hilfselektrode werden durch die Flüssigkeit oder das Schüttgut geschlossen, deren Stand gemessen wird. Im Falle der Benutzung mit einer Dielektrikumschicht überzogener Elektroden bildet die Flüssigkeit oder das Schüttgut, deren Stand gemessen werden soll, einen beweglichen Kondensatorbelag, welcher eine Änderung der zu dem gemessenen Stand proportionalen resultierenden Kapazität bewirkt.

Der erfindungsgemäße Füllstandanzeiger kann mit einer Meßschaltung mit einem Umsetzer der Kapazität in ein elektrisches Stromoder Spannungssignal oder die Frequenz eines elektrischen Signals zusammenarbeiten. Solche Schaltungen sind durch einfachen Aufbau gekennzeichnet. Außerdem ist das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Füllstandanzeigers zu dem Gesamtwert des zu messenden Standes proportional, wodurch der Zeiger gegen elektrische Störungen, insbesondere gegen impulsartige Störungen, unempfindlich ist. Der Aufbau des Füllstandanzeigers in mehreren Sektionen ermöglicht die Messung großer Änderungen des Blüssigkeits- oder Schüttgutstandes mit großer Auflösung und Genauigkeit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines mit der Schaltung zur Kapazitätsmessung verbundenen Wasserstandanzeigers und

Fig. 2 das Schaltbild eines mit mit Dielektrikum überzogenen Meßelektroden versehenen Wasserstandanzeigers, der aus einer Sektion besteht.

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Der in Fig. 1 gezeigte Füllstandanzeiger besteht aus drei Sektionen von Meßelektroden 1, wobei eine jede Sektion 99 Elektroden enthält. Jede Elektrode 1 ist mit einem separaten Kondensator 2 und die restlichen Beläge der Kondensatoren 2 der jeweiligen Sektion miteinander und mit einem Umschalter 3 verbunden. Zwischen den einzelnen Sektionen von Meßelektroden 1 sind zusätzliche Steuerelektroden 4 angeordnet. Der Füllstandanzeiger ist außerdem mit einer Hilfselektrode 5 versehen, welche zusammen mit den gemeinsamen Punkten der Verbindungen der Kondensatoren 2 den Ausgang des Zeigers bildet, aus welchem das Signal der Schaltung 6 zur Kapazitätsmessung zugeführt wird. Die Steuerelektroden 4 dienen zum Umschalten der Sektionen von Meßelektroden 1 mittels eines Steuergliedes 7, das zugleich die Anzahl der vollkommen eingetauchten Meßsektionen signalisiert. In dem Ausführungsbeispiel des Füllstandanzeigers sind sämtliche Elektroden 1 und 4 auf einem Isolierständer 8 angeordnet und aus säurebeständigem Stahl ausgeführt, während die Hilfselektrode 5 die Form eines Flachstahles hat. Die Abstände zwischen den Meßelektroden 1 und die Abstände zwischen den Steuerelektroden 4 und den Meßelektroden 1 betragen 1 cm, die Durchmesser der Elektroden 1 und 4 betragen auch 1 cm, und der Kapazitätswert der Kondensatoren 2 beträgt 1 nF.

Das Wasser, in das der Füllstandanzeiger eingetaucht ist, bewirkt das Schließen der Hilfselektrode 5 mit der auf der Höhe des Wasserspiegels angeordneten Meßelektrode 1, wodurch die unterhalb des Wasserspiegels liegenden Kondensatoren 2 miteinander parallelgeschaltet werden. Die resultierende Kapazität der Kondensatoren 2, die proportional ist zu dem zu messenden Füllstand, wird der Meßschaltung 6 übermittelt. Nachdem das Wasser den Stand erreicht, an welchem die Steuerelektrode 4 angeordnet ist, bewirkt das Steuerglied 7 das Anschließen einer nächsten Sektion der Meßelektroden 1 an den Eingang der Meßschaltung. Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Füllstandanzeigers ermöglicht die Messung eines Wasserspiegelstandes

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bis 3 m Höhe mit einem Auflösungsvermögen von 1 cm.

Der in Fig. 2 gezeigte Füllstandanzeiger besteht aus einer Sektion von übereinander auf einem Isolierständer 8 angeordneten Meßelektroden 1 und ist mit einer Hilfselektrode versehen. Die Meßelektroden 1 sind miteinander verbunden. Der gemeinsame Punkt der Verbindungen der Elektroden 1 und die Hilfselektrode 5 bilden den Ausgang des Füllstandanzeigers, von welchem das Signal durch die Meßschaltung gemessen wird. Jede Meßelektrode 1 ist mit einer dielektrischen Schicht 9 überzogen.

In einem so gebauten Füllstandanzeiger bilden die Flüssigkeit und die mit der dielektrischen Schicht 9 überzogenen Meßelektroden 1 eine Parallelschaltung von Kondensatoren. Die Maßeinheit des FlüssigkeitsStandes ist hier die resultierende Kapazität der unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befindlichen Kondensatoren.

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Claims

• Γ. "PATENTANWÄLTE "-' . .

SCHIFF V. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILPPLATZ S & 3, MÖNCHEN QO POSTADRESSE: POSTFACH BB 0160, D-8OOO MÖNCHEN 98

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BBPORS THE KUROMtAN PATENT OFFICE

• KARL LUDWIO SCHIPF (1ββ4-1β7β)

DIPL. CHEM. DR. ALBXANDSR W. FÖNER

DIPL. INS. PSTSR STREHI.

OtPL. CHEM. OR. URSULA SCHOaEL-HOPF

DIPL. INS. DIETER RBSINaHAUS

OR. ING. OKTER PINCK

TELEFON (OBO) 4BSO(M.

TELEX 5-aeeeS AURO D

TELBSRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

POLITECHNIKA WROCLAWSKA DEA-21899

10. April 1981

FÜLLSTANDANZEIGER FOR STROMLEITENDE FLÜSSIGKEITEN UND

SCHÜTTGUT

Patentansprüche

FülJ.standan?eiger für stromleitende Flüssigkeiten und Schüttgut, mit einen Isolier ständer, auf welchem mindestens eine Sektion von Alt Kondensatoren verbundenen Kontaktelementen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet > daß die: Kontaktelemente durch mit einer Hilfselektrode (5) zusammenarbeitende Meßelektrodeji (1) gebildet sind, daß jede MeBelektrode (1) mit einem der Beläge eines separaten Kondensators (2) verbunden ist, daß die restlichen Beläge der Kondensatoren (2) der jeweiligen Sektion miteinander verbunden sind, und daß zwischen den einzelnen Sektionen von Meflelektroden (1) Steuerelektroden (4) angeordnet sind.
2. Füllstandanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die miteinander verbundenen Beläge der Kondensatoren (2) mit einer dielektrischen Schicht (9) Überzogene Meßelektroden (1) bilden, und daß die restlichen Beläge der Kondensatoren (2) durch die Flüssigkeit oder das Schüttgut gebildet sind, dessen Stand gemessen werden soll.

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