JPS5876722A - 容器内の充填物の高さを制御する装置 - Google Patents

容器内の充填物の高さを制御する装置

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JPS5876722A
JPS5876722A JP17919382A JP17919382A JPS5876722A JP S5876722 A JPS5876722 A JP S5876722A JP 17919382 A JP17919382 A JP 17919382A JP 17919382 A JP17919382 A JP 17919382A JP S5876722 A JPS5876722 A JP S5876722A
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    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
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    • G01F23/2966Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、振動が容器内の充填物に接触したときに減衰
され、それら振動の振幅に応じて表示を駆動し、或は切
換を行なう装置を具えた2(11i1の振動素子を有す
る振動構造がらなり、これら再振動素子は、共振周波数
を等しくし、同心的に嵌め合わせ、充填物の高さを求め
るために対抗的に振動させるようにし、外方の振動素子
を、容器内に延びる振動ロンドとして形成した、容器内
の充填物の一定の高さを制御する装置に関する。
***特許出願第2.933.618号には、共振周波数
が等しく、同心的に嵌め合わせれ、対抗的に振動させら
れる、回転振動子としての2個の振動素子を具え、外方
の振動素子を容器内に延ばされた装置が示されている。
これら2個の振動素子を配没し、また、質量を適切に分
布させれば、振動エネルギが容器の壁に伝達されること
が殆どなく、従ってこの振動構造は、高さ制御装置とし
て使用した場合、極めて軽量の充填物に対しても非常に
高い感度を得ることができる。加えて、充填物に接触す
るのは1本の振動ロンドのみであるから、音叉形状タイ
プについて周知の、2本のロンド間に充填物が詰まって
誤作動するという欠点がない。
この***特許出願による最も簡単な構成においては、2
個の振動素子が、回転振動子として同心的に配置される
。外方の振動素子は、容器内に延   ゛びる管とされ
、この管が、復帰用のばねとして作用する膜の中央に固
定される。また、内方の振動素子は、外方の上記振動素
子の管内に突出するロンドとされ、このロンドが、同様
に復帰用のばねとして作用する他の膜の中央に固定され
る。これらの膜の外縁は、管片により相互に固定的に結
合される。これらの膜は、共に、復帰用のばねとして機
能するから、それらも周波数を決定する。そして、前記
再振動素子の周波数は上記膜に対応する必要があるから
、膜の加工には高精度を要する。
更に、この種の従来装置における外方振動素子は、断面
を円形とされている。従って、これら従来装置を容器の
壁に左右方向で取付けると、充填物の高さが減少した場
合、小麦粉等の粉状充填物が、第2図に示すように大量
に振動素子1上に堆積することになり、この振動素子1
は減衰されて振動を再開できず、装置の誤作動を招く。
振動素子1に堆積した充填物は、装置の増幅率を太き(
すれば振り落すことができ、装置の制御を精確にできる
が、この方法によれば、この種の装置が特に適した軽量
な充填物を制御し得なくなる。
本発明の目的は、構成が簡単で安価に製造し得る、上述
した種類の装置を提供することにある。
特に、内方振動素子が膜を必要としない構成は注目すべ
きである。また、適当な手段を使用すれば、充填材が外
方振動素子に堆積することに起因する装置の誤作動を解
消できる。
本発明によれば、この問題は、2個の振動素子を同心的
に嵌め合わせるとともに、それらの共振周波数を等しく
し、外方の振動素子を回転振動子、内方の振動素子を曲
げ振動子として形成し、これらの振動素子を対抗的に励
振して充填物の高さを制御する振動構造により解決され
る。好適には、外方振動素子を、容器内に延びた一端を
閉鎖され、他端を復帰用のばねとして作用する膜の中央
に固定された管とする。一方、内方振動素子としては、
一端が外方振動素子の管内に突出し、他端が、剛性を有
する板に固着された、円筒形で中実のロンドとするのが
好適である。更に、上記板は、好適には短い筒で前記膜
の外縁に結合し、この筒で、再振動素子の振動を結合す
る。
この解決法によれば、内方振動素子が、簡単なロンドの
みで構成され、復帰用のばねとしての膜が不要になる。
従って、構成が簡単で安価に製造し得る。また、再振動
素子を適切な寸法とし、且それらを周知の態様で嵌め合
わせれば、再振動素子の共振周波数を等しくできると同
時に、再振動素子の質量のトルク及び偏位が補償し合う
から、再振動素子と、内方振動素子が取付けられた板と
を結合する前記管片を静止状態に維持し、振動系の節を
形成できる。この管により、或は肢管に結合された振動
遮断用の環状膜を介し、振動構造を、振動エネルギが容
器の壁に伝達される危険性を伴うことなく、通常の方法
で上記壁に取付けることができる。この伯、本発明によ
る外方振動素子の断面形状は、従来の円形ではなく、少
くともその上部を環状とされているため、充填物を急斜
面状の側部沿いに容易に滑り落とさせ得る。また、この
輪郭を対称的に、つまり上方のみならず下方にも環状と
してもよい。
外方振動素子の内部には、ロンド状の内方振動素子が、
曲げ振動子として、または前記***特許出願第2,93
3,618号のように回転振動子として、振動するに十
分な空間が画定されている。外方振動子のこのような特
殊な輪郭を得るための特に簡単な安価な方法として、円
形断面の管を前記所望形状にプレス成形することが挙げ
られる。しかし、他の方法を使用できるのはいうまでも
なく、例えば成形された金属部品の溶接、或は鋳造によ
ることも可能である。後者の方法によれば、膜と螺入片
を含めた外方振動素子全体を、安価に一体部品として製
造することも可能になる。
振動系は、振動面が前記膜の軸線に対して垂直となるよ
うに励振させられる。本発明によるこの形状に基けば、
充填物により生じる振動減衰のだめの有効表面が、円形
断面の振動系に比して本質的に拡大され、装置の感度が
向上する。
励振及び振動測定のためには、いくっがの適当な方式が
ある。なかでも、圧電方式が特に有利であった。即ち、
圧電方式では、振動面内で、外方振動素子の膜に2個の
圧電セラミックディスクを配設し、好適には接着する。
これらセラミックディスクの一方は励振系として作用す
る。この目的のため、該セラミックディスクに交流電圧
を印加する。すると、このセラミックディスクの直径が
周期的に変化し、膜をそれに応じて変形させるから、系
が励振される。他方のセラミックディスクは振動測定系
として使用されるもので、振動過程での膜の周期的変形
により、対応する力がこのセラミックディスクに作用し
、交流電圧信号を出力させる。この出力信号は、周知の
態様で増幅器に入力され、増幅信号が再び前記一方のセ
ラミックディスクに入力される。その際、位相関係が適
正であれば、ループ増幅率が1以上であると、従来の発
振器と同様に振動するフィードバンク系を得ることがで
きる。周知のように、この系は、機械的振動構造の共振
周波数で自動的に振動する。容器内に延びた振動素子に
充填物が接触すると、その振動は減衰され、増幅器に直
列接続された闇値判別器がこれに応答して、例えばリレ
ーを切換える。充填物の高さが減少し、容器内に延びた
振動素子が再び露出すると、系は振動を再開し、闇値判
別器により、リレーが元の状態に切換えられる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図に、本発明装置の一実施例を断面図で示す。第1
図の装置には2個の振動素子が含まれ、これらの振動素
子が同軸的に嵌め合わされている。
即ち、容器内に延びる外方振動素子として、膜3の中央
に管1が固定されており、上記膜3は、復帰用のばねと
して作用する。この外方振動素子は、膜3の中心の軸線
に関して回転振動する。一方、内方振動素子は、上記外
方振動素子の管1内に挿入され、中実で剛性を有する板
4に取付けられた0 円筒系のロッド2で構成されている。このロット2は、
その一端で固定され、ロットの曲げ振動を生しる。前記
膜3の外縁は、管5により、ロッ1:2が取付けられた
前記板4に固定されている。膜3の内側には、2個の圧
電セラミックディスク6.7が、振動面内で直径方向で
相対向する位置に配設されている。これら圧電セラミッ
クディスク6.7は、励振・振動測定系として作用する
。圧電セラミックディスク6に交流電圧を印加すると、
その直径が周期的に変化し、その都度膜3を変形させる
ことにより、管1と膜3からなる外方振動素子を、第1
図の面内で回転振動させる。そして、管5を介して伝達
される振動により、ロッド2からなる内方振動素子も、
第1図の面内で、しかし対抗的に曲げ振動する。膜3の
前記した周期的変形により、他方の圧電セラミックディ
スク7には振動過程で交番的な力か作用する結果、同デ
ィスク7は、機械的な振動の振幅と振動数に対応する交
流電圧を発生ずる。この交流電圧は増幅器11に入力さ
れて増幅され、この増幅器11の出力が、励振系として
作用する圧電セラミックディスク6に入力される。従っ
て、ループ増幅率が1以上であれば、機械的振動の共振
周波数で自動的に振動するフィードバック系が得られる
。振動系が闇値で振動するとき、前記増幅器11と直列
接続された判別器12がこれに応答し、リレー13を切
換える。前述したように、再振動素子は同一の共振周波
数を有して対抗的に振動するから、振動過程で再振動素
子により生じる2種のトルクが補償し合う。
更に、再振動素子は、それらの質量の振動偏位に起因す
る影響も補償し合うような寸法とされ、そのような距離
に嵌め込まれているため、系全体の重心と管5及び板4
とは、振動過程で静止位置に維持される。
第1図は更に、容器の壁10に螺入された螺入片9に対
して環状膜8を設けた状態を示す。
また第2図は、円形断面の外方振動素子1の一例におい
て、例えば小麦粉等、粉状の充填物14の高さが減少し
た後、その充填物14が板状に残1 ることがあり、その場合には、系が減衰させられて振動
を再開できなくなり、装置が誤った表示をすることを表
わす断面図である。
他方、第3図及び第4図は、本発明の一実施例による振
動素子lを示す断面図で、これは、充填物が側面を容易
に滑り落ちるように、上方に向けて楔状に形成されてい
る。この場合、対称という理由で、振動素子1は下方に
向けても楔状とされている。また、この振動素子1の内
部には、対抗的に振動するロッド2のために余裕が設け
られている。
第3図は鋳造で製造できる実施例を示し、第4図は、例
えば2個の半張殻体を溶接するか、特に好適には円形断
面の管をプレス成形して得られる実施例を示す。本発明
の形状によれば、充填物の振動減衰のための有効表面が
拡大される結果、装置の感度が向上することは明らかで
あろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は従来
装置の欠点を説明するための断面図、第3 2 3図及び第4図は、本発明の異る実施例を示す断面図で
ある。 ■・・・・・・管(外方振動素子)、2・・・・・・ロ
ッド(内方振動素子)、3・・・・・・膜、4・・・・
・・板、6,7・・・・・・圧電セラミックディスク。 特許出願人  エーヘルハルト エフ ヘルマン4 図面の浄書(内容に変更なし) 特開n558−76°ノ22(5) 手続補正書(自発) 昭和57年11月15日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和5T年 特許願 第179193
  号2、   発明の名称    曹りキナイ ジニ
ウテンブツ タオ谷器内の元Samの高さを制御する装
置3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 一μ4μ 氏名   ニーベルハルト エフ ヘルマン4、代理人 5、補正命令の日付    昭和  年  月  日6
、補正により増加する発明の数 7・補正0対象 適正な図面 8、補正の内容 別紙のとおり 114−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11振動が容器内の充填物に接触したときに減衰され
    、それら振動の振幅に応じて表示を駆動し、或は切換を
    行なう手段を具えた2個の振動素子を有する振動構造か
    らなり、それら再振動素子は同心的に嵌め合わされると
    ともに、共振周波数が等しく振動が対抗的である、容器
    内の充填物の高さを制御する装置にして、外方の振動素
    子を回転振動子として形成する一方、内方の振動素子を
    曲げ振動子として形成したことを特徴とする前記装置。 (2)外方の振動素子を、容器内に延び、一端を閉鎖さ
    れる一方、復帰用のばねとして作用する膜の中央に他端
    を固定された管(1)で構成し、内方の曲げ振動子を、
    一端を剛性を有する板(4)に固定され、励振されると
    その共振周波数で振動し、前記管(1)内に突出したロ
    ンドとし、更に、板(4)を管(5)で膜(3)の外縁
    に結合することにより、再振動素子の振動結合体を構成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の装
    置。 (3)再振動素子の質量のトルク及び偏位が、再振動素
    子の振動過程により補償し合い、再振動素子を結合する
    管(5)が振動系の節を形成し、且静止状態に維持され
    るように、再振動素子の寸法を設定し、そのような距離
    に亘って嵌め合わせたことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項又は第2項に記載の装置。 (4)励振と振動測定のために、膜(3)の上に圧電セ
    ラミックディスク(6)  (7)を配設したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに
    記載の装置。 (5)圧電セラミックディスク(7)の電気信号を増幅
    器(11)に入力可能とし、該増幅器(11)の出力信
    号を他方の圧電セラミックディスク(6)と、リレーを
    駆動する闇値判別器(12)に入力可能としたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに
    記載の装置。 (6)振動が充填物に接触したときに減衰される振動構
    造を具え、この振動構造を、容器内に延びた管状の外方
    振動素子と、該外方振動素子の凹部内に突出したロンド
    状の内方振動素子とで構成し、これら再振動素子の共振
    周波数を等しくするとともに、対抗的な回転振動子及び
    曲げ振動子として形成した、容器内の充填物の高さを制
    御する装置にして、外方振動素子の少くとも頂部側を楔
    状に形成することにより、充填物が容易にその側部を滑
    り落ちるようにしたことを特徴とする前記装置。 (7)外方振動素子を、上方及び下方に楔状としたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の装置。 (8)外方振動素子の輪郭を、円形断面の管をプレス成
    形して得ることを特徴とする特許請求の範囲第6項また
    は第7項に記載の装置。
JP17919382A 1981-10-15 1982-10-14 容器内の充填物の高さを制御する装置 Granted JPS5876722A (ja)

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DE3140938.5 1981-10-15
DE19813140938 DE3140938A1 (de) 1981-10-15 1981-10-15 Vorrichtung zur feststellung und/oder kontrolle eines bestimmten fuellstandes in einem behaelter
DE3149464.1 1981-12-14

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JPS5876722A true JPS5876722A (ja) 1983-05-09
JPH0261693B2 JPH0261693B2 (ja) 1990-12-20

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