DE3203110A1

DE3203110A1 - Elektrischer messumformer fuer fuellstand

Info

Publication number: DE3203110A1
Application number: DE19823203110
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Ing. Dombrowski (grad.), 4044 Kaarst; Dieter 5657 Haan Förster
Original assignee: Sunvic Regler GmbH; GEC Sunvic Regler GmbH
Current assignee: Actemium Cegelec Services GmbH
Priority date: 1982-01-30
Filing date: 1982-01-30
Publication date: 1983-08-18
Also published as: ATE19434T1; EP0085359B1; EP0085359A1; US4598584A; DE3363115D1

Description

Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST BÖKENBUSCH41 · D 5620 VELBERT 11-LANGENBERG

Postfach 110386 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

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Patentanmeldung

Sunvic Regler GmbH, Albertus-Magnus-Straße 11,

D-5650 Solingen-Wald 20

Elektrischer Meßumformer für Füllstand

^5 Die Erfindung betrifft einen elektrischen Meßumformer für Füllstand zur Erzeugung eines Signals, das den Füllstand im Inneren eines Behälters wiedergibt, enthaltend

(a) einen Schwimmer, der im Inneren des Behälters

angeordnet ist,

(b) Mittel zur Umsetzung des auf den Schwimmer wirkenden Auftriebs in eine Bewegung und

(c) Mittel zur Umsetzung dieser Bewegung in ein elektrisches Signal.

Bei einem bekannten Meßumformer dieser Art (DE-OS 26 27 556) ist als Bewegungsumsetzmittel ein in einem Grundkörper einseitig eingespannter, Dehnungsmeßstreifen tragender Biegekörper vorgesehen. Die Auftriebsumsetzungsmittel enthalten einen Schwenkhebel, der an dem Grundkörper angelenkt und mit dem freien Ende des Biegekörpers verbunden ist und auf den der Auftrieb im Sinne einer Durchbiegung des Biegekörpers wirkt. Zu diesem Zweck ist ein doppelarmiger Kraft-· Übertragungshebel vorgesehen, der in der Mitte mit einer steifen Membran verbunden ist. Diese Membran ist in einem Gehäuseflansch gehaltert und bildet den Schwenkpunkt für den Kraftübertragungshebel. An dem in einen Behälter ragenden Arm des Kraftübertragungshebeis ist ein Schwimmer angebracht, an dem der Auftrieb wirksam wird. Auf dem anderen Arm des Kraftübertragungshebels ist ein Druckstück längsverschiebbar geführt, das kraftschlüssig an dem Schwenkhebel anliegt.

Ein Meßumformer mit Dehnungsmeßstreifen ist aufwendig. Außerdem können Probleme des Explosionsschutzes auftreten, die zusätzliche und aufwendige Maßnahmen erfordern.

Durch die DE-AS 26 27 253 ist ein Flüssigkeitsstand-Signalgeber bekannt, bei welchem an einen Behälter ein scheibenförmiger Flansch ansetzbar ist, der einen Durchbruch in der Behälterwandung abschließt. Der Flansch be-

steht wenigstens teilweise aus unmagnetischem Material. Er

weist -auf seiner Innenseite ein Paar von sich senkrecht zu dem Flansch erstreckenden Lagerarmen auf. Zwischen den Lagerarmen ist ein doppelarmiger Hebel schwenkbar gelagert. Der doppelarmige Hebel trägt an seinem dem Flansch 35

abgewandten Ende einen Schwimmer und an seinem flanschseitigen Ende einen Magneten. Ein Reed-Schalter

mit einem schutzgasgefüllten Gefäß ist in einer

radialen Bohrung des Flansches angeordnet und durch das unmagnetische Material hindurch von dem Magneten betätigbar.
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Ein solcher Flüssigkeitsstand-Signalgeber liefert nur ein Ja-Nein-Signal, gibt also nur an, ob ein vorgegebener Flüssigkeitsstand überschritten ist oder nicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und preisgünstigen elektrischen Meßumformer für Füllstand zu schaffen, der ein stetiges Füllstandsignal liefert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

(d) durch die Auftriebsumsetzmittel ein Dauermagnet bewegbar ist und

(e) die Bewegungsumsetzmittel einen Hall-Generator im Bewegungsbereich des Dauermagneten zur Erzeugung des elektrischen Signals enthalten.

Der Hall-Generator liefert ein sich mit der Bewegung des Dauermagneten sich stetig änderndes elektrisches Signal.

Durch die Verwendung eines Hall-Generators kann auf einfache Weise eine explosionsgeschützte Ausführung erhalten werden, indem

(a) Signalverarbeitungsmittel in einem dicht abge-

schlossenem Gehäuse angeordnet sind und

(b) der Hall-Generator in einem unmagnetischen Wandungsteil des Gehäuses sitzt.

Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt des Meßumformers.

Fig. 3 ist ein Schaltbild des Meßumformers. 5

Der Meßumformer für Füllstand weist einen vertikalen, oben geschlossenen Zylinder 10 auf, der mit einem Flansch 12 mittels Schraubbolzen dicht auf einen zu überwachenden Behälter aufgeschraubt wird. In dem Zylinder 10 ist ein Schwimmer 14 vertikal beweglich aufgehängt. Der Schwimmer 14 hängt an einem sich quer zur Achse des Zylinders 10 erstreckenden Hebel, der bei der Auf- und Abbewegung des Schwimmers 14 infolge des Auftriebs verschwenkt wird. Diese Schwenkbewegung

!5 wird in eine Drehbewegung einer Stange 16 umgesetzt.

Diese Drehbewegung wird mittels eines Torsionsrohrs aus dem Druckraum des Behälters herausgeführt. Diese Konstruktion ist an sich bekannt und daher hier nicht

im einzelnen beschrieben.
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Die Stange 16 ragt koaxial in ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 20. Die Achse des Gehäuses 20 verläuft im wesentlichen horizontal und seitlich versetzt gegen die Achse des vertikalen Zylinders ²^ Auf der Stirnfläche 22 des Gehäuses 20 ist ein Anzeigeinstrument 24 für den Füllstand sichtbar.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sitzt auf der Stange 16 ein Block 26. Der Block 26 ist über einen Balg

mit einem Nabenteil 30 verbunden. Der Nabenteil 30 ist begrenzt verdrehbar gelagert, z.B. über Blattfedern 32. Der Balg 28 ist im wesentlichen torsionssteif und überträgt daher Drehbewegungen. Er gestattet jedoch den Ausgleich von axialen Toleranzen und Fluchtungsfehlern.

Der Nabenteil 30 trägt einen Arm 34. An dem Arm 34 sitzt ein Dauermagnet 36.

Das Gehäuse 20 ist durch eine Trennwand 28 unterteilt und bildet eine Kammer 40, die durch einen Deckel 42 abgeschlossen ist. O-Ringe 43 bewirken eine Dichtung zwischen Deckel 42 und Gehäuse 20. In der Trennwand sitzt ein Hall-Generator 44. Der Hall-Generator 44 ist in einem stopfenartigen Kunststoffteil 46 vergossen, der in eine Gewindebohrung der Trennwand 38 eingeschraubt ist. In der Kammer 40 sind die elektrischen Signalverarbeitungsmittel 48 untergebracht.

Die Signalverarbeitungsmittel 48 enthalten die als Hybridschaltung aufgebaute Schaltungsanordnung 50, die in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist, und ein Anzeigeinstrument 52 in Form eines Amperemeters. Das Gehäuse 20 weist auf der Stirnfläche 22 ein durchsichtiges Fenster 54 auf. Das Anzeigeinstrument 52, das zur ^O Anzeige des von den Signalverarbeitungsmitteln 48 gelieferten Signals dient, ist im Gehäuse 20 hinter diesem Fenster 54 angeordnet.

Bei der Drehbewegung der Stange 16 bewegt sich der ° Dauermagnet 36 relativ zu dem Hall-Generator 44. Dadurch ändert sich dessen Ausgangsspannung in einem relativ weiten Bereich im wesentlichen linear mit der Verdrehung der Stange 16 und damit dem Hub des

Schwimmers 14.
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Die Schaltungsanordnung 50 enthält, wie in Fig. 3 dargestellt ist, den Hall-Generator 44. Der durch den Hall-Generator 44 fließende Strom wird mittels

einer Temperaturkompensationsschaltung 56 hinsichtlich 35

TemperaturSchwankungen kompensiert. Am Hall-Generator 44 entsteht eine Hall-Spannung, die über Widerstände 58,60 zwischen den beiden Eingängen eines Operationsverstärkers 62 liegt. Eine Gegenkopplung erfolgt

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über einen Widerstand 64 vom Ausgang des Operationsverstärkers 62 auf dessen invertierenden Eingang.

Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 62 liegt über einen Widerstand 66 an dem nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 68. An diesem nicht-invertierenden Eingang liegt weiterhin eine Abgleichspannung für den Nullabgleich, die aus der Versorungsspannung mittels eines Spannungsteilers mit Festwiderständen 10,12 und einem Potentiometer 74 abgeleitet wird. Weiterhin liegt an dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 68 ein Kondensator 76, zu welchem Zenerdioden 78 parallelgeschaltet sind.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 68 ist über einen Spannungsteiler mit Festwiderständen 80,82 und einem Potentiometer 84 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 68 zurückgeführt und ferner über die Festwiderstände 80,82, das Potentiometer 84 und einen Festwiderstand 86 auf den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 62 geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 68 steuert über ²^ einen Widerstand 88 eine Treiberstufe 90 mit einem Operationsverstärker 92 und einem Transistor 94 an. Die Treiberstufe 90 speist das als Amperemeter ausgebildete Anzeigeinstrument 52.

Mit 96 ist ein üblicher Spannungsregler bezeichnet, dessen Funktion bekannt und daher hier nicht im einzelnen erläutert ist.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

, 1 .J Elektrischer Meßumformer für Füllstand zur Erzeugung eines Signals, das den Füllstand im Inneren eines Behälters wiedergibt, enthaltend

(a) einen Schwimmer, der im Inneren des Behälters angeordnet ist,

(b) Mittel zur Umsetzung des auf den Schwimmer

wirkenden Auftriebs in eine Bewegung und

(c) Mittel zur Umsetzung dieser Bewegung in ein elektrisches Signal,

dadurch gekennzeichnet, daß

(d) durch die Auftriebsumsetzmittel ein Dauermagnet (36) bewegbar ist und

(e) die Bewegungsumsetzmittel einen Hall-Generator (44) im Bewegungsbereich des Dauermagneten (36) zur Erzeugung des elektrischen Signals enthalten.
2. Elektrischer Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) Signalverarbeitungsmittel (48) in einem dicht abgeschlossenen Gehäuse (20) angeordnet sind und

(b) der Hall-Generator (44) in einem unmagnetischen Wandungsteil (38) des Gehäuses (20) sitzt.