NL8103935A - Inrichting voor het vaststellen van het bereiken van een vooraf bepaalde vulstand in een reservoir. - Google Patents

Description

* i * t VO 2262 -1-

Titelr Inrichting voor het vaststellen van het bereiken van een vooraf bepaalde vulstand in een reservoir.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vaststellen vêin het bereiken van een vooraf bepaalde vulstand in een reservoir met een sonde die tenminste één in het reservoir reikende tril-staaf heeft, waarvan één einde is ingespannen en het andere einde ter 5 hoogte van de vooraf bepaalde vulstand reikt, een door een wisselspanning bekrachtigbare eerste elektromechanische omzetter die is ingericht om elke trilstaaf in een mechanische buigtrilling te brengen, een tweede elektromechanische omzetter om de mechanische buigtrillingen om te zetten in elektrische signalen waarvan de amplitude betrokken is op de 10 amplitude van de buigtrillingen, en een inrichting voor het inleiden van aanwijs- en/of schakelprocessen in afhankelijkheid van het uitgangssignaal van de tweede eléktromechanische omzetter, terwijl voorzien is in een terugkoppeling van het uitgangssignaal van de tweede elektromechanische omzetter via een versterker naar de eerste elektromechanische 15 omzetter.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Britse octrooischrift 839.092. Deze bekende inrichting omvat een enkele trillingsstaaf. Een probleem dat zich daarbij voordoet is dat wanneer deze staaf in trilling wordt gébracht, de staaf grote wisselende krachten op de inkleminrichting 20 uitoefent, die zich bij buigtrillingen in de vorm van een tegenrotatie-moment uiten en door de inkleminrichting moeten worden opgenomen. De inkleminrichting voor de staaf moet derhalve een zodanige massa bezitten en zodanig onbelast zijn, dat deze inrichting dit tegenrotatiemoment kan opnemen. De massa van de inkleminrichting moet derhalve met een aantal 25 orden van grootte groter zijn dan de massa van het trillingsonderdeel zelf. Wanneer de massa van de inklemming kleiner is trilt deze mede, waardoor energie verloren gaat. Dit uit zich als een demping van het gehele stelsel en leidt tot een aanmerkelijke reductie van de gevoelig-^ heid van het stelsel.

30 De uitvinding nu heeft tot doel een inrichting van het boven- jj^fe genoemde type te verschaffen waarbij het geschetste nadeel zich niet voordoet en die bij relatief grote vervaardigingstoleranties een goede gevoeligheid bezit, welke ook bij variërende bedrijfsomstandigheden 8103935 -2- onderhouden blijft.

Het gestelde doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een inrichting voorzien van twee trilstaven die door de eerste elektro-mechanische omzetter parallel in onderling tegengestelde buigtrillingen 5 kunnen worden gebracht, waarbij elk van de beide trilstaven aan één einde in twee op een afstand van elkaar gelegen plaatsen is gelegerd, terwijl tussen de twee legers aan elk van de twee trilstaven een magnetiseerbaar anker is aangebracht en de eerste elektromechanische omzetter een, het anker beïnvloedende magneetspoel is.

10 Door bij de inrichting volgens de uitvinding gebruik te maken van twee trillingstaven wordt verkregen, dat de door de beide staven opgewekte tegenrotatiemomenten elkaar wederzijds opheffen, zodat geen energie door naar de inkleminrichting overgedragen trillingen verloren gaat. De inkleminrichting kan daarbij relatief licht en goedkoop zijn 15 geconstrueerd. Voorts verkrijgt men evenals bij de bekende inrichting door de verbinding van de beide elektromechanische omzetinrichtingen over een versterker een, het mechanische trillingsstelsel bevattende terugkoppellus, waarover het stelsel steeds met de eigen resonantie-frequentie daarvan wordt bekrachtigd, zelfs wanneer deze eigen resonantie-20 frequentie verandert. Ook bij de inrichting volgens de uitvinding is het derhalve niet nodig bij de vervaardiging een bepaalde eigen resonantie-frequentie nauwkeurig te Onderhouden en .de gevoeligheid van het stelsel wordt ook niet beïnvloed wanneer deze eigen resonantiefrequentie tijdens het bedrijf tengevolge van temperatuurvariaties, vervuiling of dergelijke 25 verandert. Het is slechts nodig, dat de bandbreedte van de versterker het gehele variatiegebied van de eigen resonantiefrequentie omvat.

Daarnaast is het gehele stelsel zeer gevoelig omdat de zelf-bekrachtigde trillingen direkt ophouden wanneer de staven door het indompelen in het vulmateriaal van het reservoir op een geringe wijze 30 worden gedempt.

Opgemerkt wordt nog dat uit het Amerikaanse octrooischrift 3.133.442 een inrichting bekend is voor het meten van de vulstand in een reservoir, waarbij twee trilelementen, bijvoorbeeld draden of lichte staven, parallel in tegengestelde buig- of longitudinale trillingen 35 worden gebracht. Het betreft hier echter een inrichting voor continue meting van het vulniveau, om welke reden de trilelementen zich over de 8103935 * i -3- gehele hoogte van het reservoir uitstrekken, en aan beide einden zijn ingespannen, althans ondersteund worden. Van een vrij uiteinde zoals in de inrichting volgens de uitvinding is derhalve geen sprake.

Bij een geschikte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de 5 uitvinding zijn de twee ankers parallel naast elkaar opgestelde, staaf-vormige, week-ijzeren delen die axiaal in het inwendige van de magneet-spoel zijn gelegen.

Voorts kunnen op geschikte wijze de twee trilstaven door een membraan zijn gevoerd, en is de tweede elektromechanische omzetter een 10 op het membraan bevestigd piëzo-elektrisch element.

Opgemerkt wordt hierbij nog dat een elektromechanische omzetter met een piëzo-elektrisch element op zichzelf bekend is uit het Franse octrooischrift 1.526.179. Aan de hand van fig. 2 van dat octrooischrift wordt een stelsel beschreven waarbij het piêzo-elektrische element 15 tussen een beugel en een trillend element, dat op een dunne wand rust, is ingeklemd. De trillingen die door deze inrichting worden opgewekt zijn longitudinale trillingen, terwijl daarentegen bij de inrichting volgens de uitvinding transversale trillingen in de piêzo-elektrische elementen worden opgewekt.

20 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.

Daarin toont:

Fig. 1 een doorsnede door een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding -; en fig. 2 een schematische voorstelling van de elektrische schakeling 25 van de inrichting volgens fig. 1.

Bij de in fig. 1 en 2 weergegeven uitvoeringsvorm zijn twee staven 21 aanwezig, die bijvoorbeeld bestaan uit roestvrij staal en evenwijdig aan elkaar op afstand van elkaar zijn ingeklemd. De inklem-inrichting en het bekrachtigingsstelsel zijn als volgt uitgevoerd. De 30 inkleminrichting bestaat uit een buisvormig huis 23, dat aan het j onderste uiteinde door een membraan 22 is afgesloten. In het inwendige * , van het huis is een steunlichaam 24 aangebracht. De staven 21 zijn star met het membraan 22 verbonden, doch steken voorbij dit membraan over een grote afstand door het holle inwendige van het steunlichaam 24 naar PpÈH 35 boven uit en zijn met de bovenste uiteinden daarvan aan een dwarswand 25 8103935 -4- bevestigd. Elk van de beide staven 21 is derhalve in twee op een afstand van elkaar gelegen punten met het membraan 22 en aan de wand 24 bevestigd. In het midden tussen deze beide bevestigingspunten is aan elke staaf 21 een staafvormig ankerdeel 26 uit weekijzer bevestigd. De ankerdelen 5 26 zijn praktisch over de gehele lengte daarvan omgeven door een elektromagnetische spoel 27, aan de beide kopzijden waarvan de ringvormige magneetj•ukken 28 en 29 zijn aangebracht. De magneetjukken 28 en 29 vormen tezamen met het magnetiseerbare materiaal van de huismantel 23 een, de spoel 27 omgevend, uitwendig magnetisch circuit.

10 Boven het membraan 22 is in het steunlichaam 24 een verwijde holle ruimte 30 aanwezig en in deze holle ruimte is tussen de beide staven 21 op het membraan 22 een piëzo-elektrisch element 31 bevestigd, bijvoorbeeld met een kunststofmassa 32 vastgekleefd. De beide elektroden van het piëzo-elektrische element 31 zijn via geleiders 33 met een als 15 een impedantie-aanpassingsorgaan uitgevoerde voorversterker 34 verbonden, die in een aan het bovenste uiteinde van het steunlichaam 24 aanwezige, holle ruimte 35 is onder gebracht. De voorversterker 34 is over de aders 36 van de kabel 37 met de ingang van een buiten het huis aangebrachte versterker 38 verbonden, aan de uitgang waarvan via leiding 20 39 de elektromagnetische spoel 27 is aangesloten.

De versterker 38 is zodanig uitgevoerd, dat deze aan de elektromagnetische spoel 27 gelijkstroompulsen toevoert. Het hierdoor ontstaande, wisselende magneetveld veroorzaakt, dat de uit weekijzer bestaande ankers 26 overeenkomstig het principe van een weekwijzer-25 instrument op grond van dezelfde poling elkaar afstoten. Daardoor wordt de op de zich tussen de beide legerpunten bevindende delen van de staven 21 een radiaal naar buiten gerichte kracht uitgeoefend. Wanneer de aan de spoel 27 toegevoerde gelijkstroompulsen dezelfde frequentie hebben als de eigen resonantiefrequentie van de staven worden de 30 staven tot eigen trillingen aangestoten. Bij deze trillingsbeweging veroorzaken de staven doorbuigingen van het membraan 22, waardoor aan de klemmen van het piëzo-elektrische element 31 een wisselspanning wordt opgewekt waarvan de frequentie weer overeenkomt met de eigen resonantiefrequentie van het mechanische trillingsstelsel. Deze 35 elektrische wisselspanning wordt over de voorversterker 34 aan de ingang 8103935

W V

-5- van de versterker 38 toegevoerd, zodat een zelfbekrachtigde terugkoppeling aanwezig is, die de staven 21 tot trillingen met een door het stelsel bepaalde maximale amplitude brengt, zolang de staven niet worden gedempt.

5 De trillingen verdwijnen zodra de staven 21 in een vulmateriaal worden gedompeld. Het ophouden van de trillingen wordt aan de uitgang van de versterker 38 bijvoorbeeld door een drempelwaardediscriminator bepaald.

Het stelsel werkt steeds met de eigen resonantiefrequentie van 10 de staven 21 zelfs wanneer de eigen resonantiefrequentie verandert zolang het variatiegebied binnen de bandbreedte van de versterker 38 is gelegen. De inrichting is derhalve sterk onafhankelijk van ver-vaardigingstoleranties en variërende omgevingsvoorwaarden.

8103935

Claims (3)

1. Inrichting voor het vaststellen van het bereiken van een vooraf bepaalde vulstand in een reservoir met een sonde die tenminste één in het reservoir reikende trilstaaf heeft/ waarvan één einde is ingespannen en het andere einde ter hoogte van de vooraf bepaalde vulstand 5 reikt/ een door een wisselspanning bekrachtigbare eerste elektro-mechanische omzetter die is ingericht om elke trilstaaf in een mechanische buigtrilling te brengen, een tweede elektromechanische omzetter om de mechanische buigtriHingen om te zetten in elektrische signalen waarvan de amplitude betrokken is op de amplitude van de 10 buigtrillingen, en een inrichting voor het inleiden van aanwijs- en/of schakelprocessen in afhankelijkheid van het uitgangssignaal van de tweede elektromechanische omzetter, terwijl voorzien is in een terugkoppeling van het uitgangssignaal van de tweede elektromechnische omzetter via een versterker naar de eerste elektromechanische omzetter 15 gekenmerkt door twee trilstaven (21) die door de eerste elektromechanische omzetter (26,27) parallel in onderling tegengestelde buigtrillingen kunnen worden gebracht, waarbij elk van de beide trilstaven (21) aan één einde in twee op een afstand van elkaar gelegen plaatsen (22,25) is gelegerd, terwijl tussen de twee legers aan elk van de twee trilstaven 20 een magnetiseerbaar anker (26) is aangebracht en de eerste elektromechanische omzetter een, het anker beïnvloedende magneetspoel (27) is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de twee ankers (26) parallel naast elkaar opgestelde, staafvormige, week-ijzeren delen zijn die axiaal in het inwendige van de magneetspoel (27) zijn 25 gelegen.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de twee trilstaven (21) door een membraan (22) zijn gevoerd, en de tweede elektromechanische omzetter een op het membraan (22) bevestigd piëzo-elektrisch element (31) is. 8103935