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DE1194598B - Device for scanning liquid levels - Google Patents

Device for scanning liquid levels

Info

Publication number
DE1194598B
DE1194598B DEM35748A DEM0035748A DE1194598B DE 1194598 B DE1194598 B DE 1194598B DE M35748 A DEM35748 A DE M35748A DE M0035748 A DEM0035748 A DE M0035748A DE 1194598 B DE1194598 B DE 1194598B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
rope
electrodes
follow
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEM35748A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Ferdinand V Grundherr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ELEK SCHER MESSGERAETE FAB
Metrawatt AG
Original Assignee
ELEK SCHER MESSGERAETE FAB
Metrawatt AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ELEK SCHER MESSGERAETE FAB, Metrawatt AG filed Critical ELEK SCHER MESSGERAETE FAB
Priority to DEM35748A priority Critical patent/DE1194598B/en
Publication of DE1194598B publication Critical patent/DE1194598B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating 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
    • G01F23/24—Indicating 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 variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/245—Indicating 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 variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid with a probe moved by an auxiliary power, e.g. meter, to follow automatically the level

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

Einrichtung zur Abtastung von Flüssigkeitsständen Zusatz zum Patent: 1 119531 Im Patent 1 119 531 ist eine Einrichtung zur Messung des Flüssigkeitsstandes durch Abtastung des Flüssigkeitsspiegels mittels mehrerer Elektroden beschrieben. Der die Elektroden enthaltende Abtastkopf ist dabei so ausgebildet, daß drei verschieden lange Elektroden vorgesehen sind, die vorzugsweise konzentrisch liegen und die von einem Wechselstrom gespeist werden. Bei einer solchen Anordnung ist es zur Lösung der gestellten Aufgabe notwendig, daß außer dem eigentlichen Tragseil drei oder vier voneinander isolierte Leitungen vorhanden sein müssen.Device for scanning liquid levels Addition to the patent: 1 119531 In patent 1 119 531 there is a device for measuring the liquid level described by scanning the liquid level by means of several electrodes. The scanning head containing the electrodes is designed so that three different long electrodes are provided, which are preferably concentric and of be fed with an alternating current. With such an arrangement it is the solution the task required that, in addition to the actual suspension rope, three or four isolated lines must be present.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche Flüssigkeitsstand-Meßeinrichtungen, bei denen zur Abtastung des Flüssigkeitsspiegels Elektroden verwendet werden, die durch eine selbsttätige Nachlaufsteuerung den Änderungen des Flüssigkeitsspiegels folgen und auf mechanischem oder elektrischem Wege eine Anzeigevorrichtung betätigen. The present invention relates to such liquid level measuring devices, in which electrodes are used to scan the liquid level, which the changes in the liquid level through an automatic follow-up control follow and operate a display device by mechanical or electrical means.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtasteinrichtung, vorzugsweise nach dem Patent 1 119 531, zu schaffen, die wesentlich einfacher aufgebaut ist und welche die eingangs beschriebenen Mängel weitgehend ausschaltet. The invention is based on the object of providing a scanning device preferably according to patent 1,119,531, to create which is much more simply constructed and which largely eliminates the deficiencies described above.

Bei den bekannten Einrichtungen ist nämlich der Aufwand an technischen Mitteln dann sehr groß, wenn es sich um die Erfassung großer Pegelstandsänderungen oder um die Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit handelt. Bei den bekannten, selbsttätigen Nachlaufsteuerungen mit Abtastelektroden ist es nämlich notwendig, mindestens zwei Elektroden zu verwenden und ein mehradriges Kabel zur Verbindung des Abtastgebers mit der Aufwickelvorrichtung vorzusehen. Diese muß in der Lage sein, die Gesamtlänge des Kabels aufzunehmen, und sie muß so gestaltet werden, daß ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Länge des aufgewickelten Kabels und dem zurückgelegten Winkelweg gewährleistet ist. In the case of the known devices, the expenditure on technical Means very large when it comes to recording large changes in the water level or to achieve a high measurement accuracy. With the known, automatic It is necessary to have at least two tracking controls with scanning electrodes Electrodes and a multi-core cable to connect the transducer to be provided with the winder. This must be able to cover the total length of the cable, and it must be designed in such a way that there is a clear connection between the length of the coiled cable and the angular path covered is.

Die Längenänderung, die durch die Seildehnung (etwa in Abhängigkeit von Temperaturschwankungen) oder infolge der Veränderung des Kabeldurchmessers (beispielsweise als Folge der Elastizität des benutzten Isoliermaterials) entsteht, kann nicht oder nur durch komplizierte Einrichtungen ausgeglichen werden. Es sind zwar bereits Kabel aus Spezialmaterial bekannt, die gegenüber Temperatureinflüssen weitgehend unabhängig sind (z. B. sogenannte INVAR-Seile), aber es ist äußerst unwirtschaftlich, speziell für den vorgesehenen Verwendungszweck solche Seile mit Isolation herzustellen. Bei den benötigten geringen Fabrikationslängen lohnt es sich nicht, die Fertigung für ein solches Kabel umzustellen. The change in length caused by the rope elongation (e.g. as a function of temperature fluctuations) or as a result of the change in the cable diameter (for example as a result of the elasticity of the insulating material used) can not or can only be compensated for by complicated facilities. There are already cables known from special material that is largely independent of temperature influences (e.g. so-called INVAR ropes), but it is extremely uneconomical, especially to manufacture such ropes with insulation for the intended purpose. at the required short production lengths, it is not worth the production for to convert such a cable.

Die im folgenden näher beschriebene Erfindung vermeidet die genannten Nachteile bei einer Einrichtung zur Abtastung von Flüssigkeitsständen der eingangs beschriebenen Art, insbesondere nach Patent 1 119531 dadurch, daß das den Abtastkopf tragende Meßseil als Einleiterseil ausgebildet ist und gleichzeitig als Leitung für den im Steuerkreis benutzten Wechselstrom dient. Die Elektroden sind in einer besonderen Schaltung an ein Einleiterseil angeschlossen, das vorzugsweise aus einem temperaturunempfindlichen Material besteht und das in blankem Zustand (ohne Isolation) verwendet wird. Die Elektroden sind dabei so angeordnet, daß bei fallendem Wasserspiegel eine völlige Unterbrechung des Stromflusses entsteht, daß bei unveränderlichem Wasserspiegel eine Elektrode eingetaucht ist, die nicht direkt, sondern über einen großen Vorwiderstand mit dem Einleiterseil verbunden ist, und die zweite, etwas höher sitzende Elektrode über einen Gleichrichter mit dem Seil verbunden ist, so daß bei steigendem Wasserspiegel an Stelle des normalerweise fließenden schwachen Wechselstromes ein pulsierender Gleichstromanteil übertragen wird. Dieser wird zur Steuerung eines für diese Stromart empfindlichen Gleichstromrelais benutzt. The invention described in more detail below avoids the aforementioned Disadvantages of a device for scanning liquid levels of the initially type described, in particular according to patent 1 119531 in that the scanning head load-bearing measuring rope is designed as a single conductor and at the same time as a line for the alternating current used in the control circuit. The electrodes are in one special circuit connected to a single conductor, which preferably consists of a temperature-insensitive material and that in bare condition (without insulation) is used. The electrodes are arranged so that when the water level falls a complete interruption of the current flow arises that with a constant water level an electrode is immersed, which is not directly but via a large series resistor with connected to the single conductor, and the second, slightly higher electrode is connected to the rope via a rectifier, so that when the water level rises Instead of the weak alternating current that normally flows, a pulsating one DC component is transmitted. This is used to control one for this type of current sensitive DC relay used.

Ein besonderer Vorteil der neuen Anordnung ist es, daß im normalen Betrieb nur Wechselstrom fließt. A particular advantage of the new arrangement is that in the normal Operation only flows alternating current.

Dadurch wird eine elektrolytische Zerstörung der Elektroden und des sie umgebenden Materials verhindert. Nur für die kurze Zeit der Dauer des Aufwärtsbefehls wird ein Gleichstromanteil übertragen.This causes electrolytic destruction of the electrodes and the it prevents surrounding material. Only for the brief duration of the up command a direct current component is transmitted.

Claims (7)

Können aus steuerungstechnischen Gründen, beispielsweise wegen des einzuhaltenden Isolationswiderstandes, keine hohen Vorwiderstände mit parallelgeschaltetem Gleichrichter zum Einbau verwendet werden, so kann dieselbe Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß in bestimmten Zeiträumen (etwa alle 10 Minuten) automatisch ein Aufwärtsbefehl gegeben wird, bis eine völlige Unterbrechung des Stromkreises eintritt. Daraufhin wird wiederum selbsttätig ein Abwärtsbefehl ausgelöst, wobei die Bewegung so lange aufrechterhalten wird, bis die Elektrode, die in diesem Falle nur mit einem Kontakt ausgerüstet ist, eine erneute Berührung mit dem Flüssigkeitsspiegel erfährt. Mit einer solchen Einrichtung ist es demnach möglich, eine Nachlaufsteuerung im absatzweisen Betrieb mit einer einzelnen Elektrode und einem blanken Verbindungsseil auszuführen, bei der keine besonderen Ansprüche an den Isolationswiderstand der gesamten Anordnung gestellt werden. Can for control reasons, for example because of the insulation resistance to be observed, no high series resistances with parallel-connected Rectifiers are used for incorporation, so this can do the same job as well solved that in certain time periods (about every 10 minutes) automatically Up command is given until a complete break in the circuit occurs. A downward command is then automatically triggered, with the movement is maintained until the electrode, in this case only with one Contact is equipped, experiences a renewed contact with the liquid level. With such a device, it is therefore possible to have a follow-up control in the intermittent operation with a single electrode and a bare connecting cord where there are no special demands on the insulation resistance of the entire arrangement. Für die hier beschriebenen Einrichtungen ist die Verwendung einer zweiten Aufwickelvorrichtung für das eigentliche Meßseil unnötig. Es kann vielmehr ein Meßkabel aus temperaturunempfindlichem Material (INVAR), das vorzugsweise auch noch korrosionsfest sein kann, verwendet werden. Auf dem Seil sind in gleichmáßigen Abständen Knöpfe oder andere den Durchmesser erhöhende Teile aufgepreßt, die in Schlitze des die eigentliche Meßeinrichtung antreibenden Rades eingreifen. Damit wird ein Durchgleiten des Seiles auch im jahrelangen Betrieb praktisch ausgeschlossen. For the facilities described here, the use of a second winding device for the actual measuring rope unnecessary. Rather, it can a measuring cable made of temperature-insensitive material (INVAR), which is preferably also can still be corrosion-resistant. On the rope are in even Spaced buttons or other parts increasing the diameter pressed on, which are in Engage slots of the actual measuring device driving wheel. In order to a sliding of the rope is practically impossible even after years of operation. In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment shown schematically. F i g. 1 zeigt in vereinfachter Form den mechanischen Teil der Abtasteinrichtung und die elektrische Steuer- und Antriebsvorrichtung; Fig. 2 stellt ein Diagramm dar, in dem die im Einleiterseil fließenden Steuerströme in Abhängigkeit von der Stellung des Abtastkopfes ersichtlich sind. F i g. 1 shows in simplified form the mechanical part of the scanning device and the electrical control and drive device; Fig. 2 shows a diagram represents, in which the control currents flowing in the discharge rope as a function of the Position of the scanning head can be seen. Über dem vom Nachlaufmotor angetriebenen Rad 1 gleitet das blanke Seil 2, das aus temperaturunempfindlichem Material besteht und auf dem in gleichmäßigen Abständen Knöpfe 3 aufgepreßt sind. The bare wheel slides over the wheel 1 driven by the trailing motor Rope 2, which is made of temperature-insensitive material and on which in uniform Distances buttons 3 are pressed on. Das Gewicht des Seiles 2 und des Abtastkopfes4 wird im wesentlichen durch das Gegengewicht 5 ausgeglichen. Das elektrisch leitende Antriebsrad 1 ist auf der Achse 6 mit Hilfe eines isolierten Stückes 7 befestigt und trägt einen Schleifring 8, der mit dem Netzteil 15 einer Wechselstromquelle in Verbindung steht. Der Abtastkopf 4 trägt an seiner Unterseite die verschieden langen Elektroden 9 und 10. Die etwas tiefer liegende Elektrode 9 ist über den hoch- ohmigen Widerstand 11 und die zweite Elektrode 10 über den Gleichrichter 12 mit dem Einleiterseil 2 verbunden. Durch die Berührung der Elektroden 9, 10 mit dem beobachteten Wasserspiegel wird eine Erdverbindung gebildet und der Stromschluß über das einpolig geerdete Netzanschlußgerät 15 hergestellt. Je nach der Stellung der Elektroden 9, 10 fließen im Einleiterseil 2 und in dem Schaltgerät 14 verschiedenartige Steuerströme, die in F i g. 2 an Hand eines Diagramms (t = Zeitablauf) versinnbildlicht sind. Hat z. B. nur die Elektrode 9 Kontakt mit der Wasserfläche, so fließt über den hochohmigen Widerstand 11 innerhalb des Steuerkreises ein schwacher Wechselstrom l, der über Relais, die sich im Schaltgerät 14 befinden, den Nachlaufmotor 13 stillsetzt. Diese Abtastphase ist im Diagramm in den beiden Abschnitten die mit »halt« bezeichnet sind, zu erkennen. Sinkt nun beispielsweise der Wasserspiegel, so taucht die Elektrode 9 aus dem Wasserspiegel aus, so daß der Steuerstromkreis völlig unterbrochen ist. Das im Schaltgerät 14 befindliche Relais schaltet dann den Nachlaufmotor 13 in eine solche Drehrichtung, daß der Abtastgeber 4 dem Wasserspiegel »ab« nachläuft.The weight of the rope 2 and the scanning head 4 is substantially balanced by the counterweight 5. The electrically conductive drive wheel 1 is attached to the axis 6 by means of an insulated piece 7 and carries a slip ring 8, which is connected to the power supply 15 of an AC power source. The readhead 4 carries electrodes 9 and 10 of different lengths on its underside. The something deeper electrode 9 is above the high- ohmic resistor 11 and the second Electrode 10 is connected to single conductor cable 2 via rectifier 12. By the contact of the electrodes 9, 10 with the observed water level becomes a Earth connection established and the current connection via the single-pole earthed power supply unit 15 manufactured. Depending on the position of the electrodes 9, 10 flow in the single conductor 2 and various control currents in the switching device 14, which are shown in FIG. 2 on hand of a diagram (t = time lapse) are symbolized. Has z. B. only the electrode 9 contact with the water surface, then flows through the high resistance 11 within of the control circuit a weak alternating current l, which is transmitted via relays, which are located in the switching device 14 are located, the follow-up motor 13 stops. This sampling phase is in the diagram can be seen in the two sections marked with "stop". Sinking now for example the water level, the electrode 9 emerges from the water level off so that the control circuit is completely interrupted. The switchgear 14 located relay then switches the follow-up motor 13 in such a direction of rotation, that the sensor 4 follows the water level "down". Tritt dagegen der Fall ein, daß der Wasserspiegel steigt, wird außer der im Ruhezustand stromführenden Elektrode 9 auch noch die Elektrode 10 Verbindung mit der Flüssigkeit erhalten. Infolgedessen fließt im Einleiterseil und im Steuerstromkreis ein pulsierender Gleichstromanteil, der im Diagramm gemäß Fig.2 auf der rechten Seite durch den Abschnitt »auf« dargestellt ist. Durch diesen Gleichstromanteil wird über Relais der Nachlaufmotor 13 in umgekehrte Drehrichtung gepolt. An der Antriebsachse 18 des Nachlaufmotors 13 ist noch das Getriebe 16 vorgesehen, das mit einer digitalen Anzeigevorrichtung 17 gekuppelt ist, die beispielsweise aus einem üblichen Rollenzählwerk bestehen kann. If, on the other hand, the case occurs that the water level rises, except the electrode 9, which carries current in the idle state, also connects the electrode 10 get with the liquid. As a result, flows in the single conductor and in the control circuit a pulsating direct current component, which in the diagram according to Fig. 2 on the right Page is represented by the section »on«. Through this direct current component the follow-up motor 13 is polarized in the opposite direction of rotation via the relay. At the Drive axle 18 of the trailing motor 13 is also provided with the transmission 16, which is coupled to a digital display device 17, for example from a common roller counter can exist. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Abtastung von Flüssigkeitsständen, bei der eine oder mehrere Elektroden mit Hilfe eines Nachlaufmotors dem Flüssigkeitsspiegel nachgeführt wird, insbesondere nach Patent 1 119 531, dadurch gekennzeichn e t, daß das den Abtastkopf (4) tragende Meßseil (2) als Einleiterseil ausgebildet ist und gleichzeitig als Leitung für den im Steuerkreis benutzten Wechselstrom dient. Claims: 1. Device for scanning liquid levels, in which one or more electrodes lift the liquid level with the help of a follow-up motor is tracked, in particular according to patent 1 119 531, characterized thereby, that the measuring cable (2) carrying the scanning head (4) is designed as a single-conductor cable and at the same time serves as a line for the alternating current used in the control circuit. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkopf (4) mit zwei Elektroden (9,10) versehen ist, wobei die tiefer liegende Elektrode (9) über einen Vorwiderstand (11) und die andere Elektrode (10) über einen Gleichrichter (12) mit dem Einleiterseil (2) in Verbindung steht. 2. Device according to claim 1, characterized in that the scanning head (4) is provided with two electrodes (9,10), the deeper electrode (9) via a series resistor (11) and the other electrode (10) via a rectifier (12) is in connection with the single conductor rope (2). 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkopf (4) nur eine Elektrode trägt und die Nachlaufeinrichtung so geschaltet ist, daß in gleichmäßigen Zeiträumen ein Aufwärtsbefehl für den Abtastkopf gegeben wird, bis eine Unterbrechung des Stromkreises eintritt, worauf selbsttätig ein Abwärtssteuerbefehl ausgelöst wird. 3. Device according to claim 1, characterized in that the scanning head (4) carries only one electrode and the follow-up device is switched so that an upward command for the scanning head is given at regular intervals, until an interruption of the circuit occurs, whereupon automatically a downward control command is triggered. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Einleiterseil (2) in gleichmäßigen Abständen Knöpfe (3) befestigt sind, die in entsprechende Ausnehmungen des Antriebsrades (1) eingreifen. 4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that on the single conductor (2) in even Spaced buttons (3) attached which engage in corresponding recesses in the drive wheel (1). 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der einen Elektrode (9) verbundene Vorwiderstand (11) hochohmig ist. 5. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the series resistor (11) connected to one electrode (9) has a high resistance. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung der Steuereinrichtung (14), daß bei völliger Unterbrechung des Steuerstromkreises eine Abwärtsbewegung, beim Fließen eines Wechselstromes ein Stillstand und beim Fließen eines pulsierenden Gleichstromanteils eine Aufwärtsbewegung der Elektroden erfolgt (F i g. 2). 6. Device according to claim 1 and 2, characterized by such Circuit of the Control device (14) that in the event of a complete interruption of the control circuit a downward movement, a standstill when an alternating current flows and when If a pulsating direct current component flows, the electrodes move upwards takes place (Fig. 2). 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einleiterseil (2) aus temperaturunabhängigem Material besteht. 7. Device according to claim 1, characterized in that the lead rope (2) consists of temperature-independent material.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3969941A (en) * 1973-11-08 1976-07-20 E. Rapp Electronik Gmbh Level detector for liquids and other flowable masses
DE2603022A1 (en) * 1975-03-12 1976-09-23 Harrison F Edwards DEVICE FOR INDICATING THE PRESENCE OR ABSENCE OF DIELECTRIC AND / OR CONDUCTIVE LIQUIDS IN A TANK
DE2847138A1 (en) * 1978-10-30 1980-05-14 Continental Gummi Werke Ag Level indicator for conducting carbon powder containers - uses contact plate detector on probe flexed to displace deposits

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