AT253806B - Einrichtung zur Messung des Höhenstandes einer elektrisch leitenden Flüssigkeit - Google Patents

Description

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  Einrichtung zur Messung des Höhenstandes einer elektrisch leitenden Flüssigkeit 
Zur Messung von Pegelständen von Stauseen u. dgl. wird bekanntlich ein mit Elektroden versehener Tastkörper verwendet, der von einem elektrisch leitenden Band oder Seil getragen wird. Je nachdem, ob keine oder beide der mit geringem gegenseitigem Höhenabstand angeordneten Tauchelektroden mit dem Spiegel der Flüssigkeitsoberfläche in Berührung stehen, wird der Tastkörper über das Tragseil mittels eines Stellmotors mehr oder weniger gesenkt oder gehoben, und somit die relative Lage des Tastkörpers zum Flüssigkeitsspiegel auch bei Niveauschwankungen konstant gehalten. 



   Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art sind an die Elektroden des Tastkörpers verschieden grosse Widerstände angeschlossen, die einen Teil des mit Gleichstrom betriebenen Steuerkreises für den Stellmotor bilden. Hiebei erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Stärke des Gleichstromes die Umsteuerung des Stellmotors auf Heben bzw. Senken. 



   Es ist ferner eine mit Wechselstrom betriebene Einrichtung bekannt, bei der die tiefer liegende Tauchelektrode über einen Vorwiderstand, die höher liegende Tauchelektrode hingegen über einen Gleichrichter mit dem als Stromleiter dienenden Tragseil des Abtastkörpers verbunden ist. Bei Eintauchen der tiefer liegenden Tauchelektrode fliesst bei dieser Einrichtung ein Wechseltrom und bei Eintauchen beider Tauchelektroden ein mit Gleichstrom überlagerter Wechselstrom. 



   Bei beiden genannten Einrichtungen kann durch eine unvorhersehbare elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Tragseil des Tastkörpers und der Wand seines Führungsschachtes ein Strom zustandekommen, der zu einer fehlerhaften Steuerung des Stellmotors führt. Beim Betrieb der genannten Einrichtungen können überdies durch den die Flüssigkeit durchsetzenden Gleichstrom unerwünschte elektrolytische Effekte ausgelöst werden, die ebenfalls zu Fehlsteuerungen Anlass geben können. 



   Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Messung des Höhenstandes einer elektrisch leitenden Flüssigkeit eines durch einen Messmotor in seiner Höhe verstellbaren Tastkörpers mit zwei in gerin- 
 EMI1.1 
 der Tastkörper auf eine solche Höhenlage (Normallage) eingestellt wird, dass von den beiden Tauchelektroden nur die untere in die Flüssigkeit eintaucht. 



   Zur Vermeidung der bei den bekannten Einrichtungen auftretenden Fehlsteuerungen durch elektrische Nebenschlüsse des Tragseiles oder durch elektrolytische Effekte ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein von einer Wechselspannungsquelle gespeister Schwingkreis an eine das Heben bzw. Senken des Tastkörpers in Abhängigkeit von der Verstimmung des Schwingkreises auslösende Einrichtung angeschlossen ist, und dass im Tastkörper ein unterteilter Blindwiderstand des Schwingkreises angeordnet ist, an dessen einem Ende die untere Tauchelektrode angeschlossen ist und an dessen Teilungsstelle die obere Tauchelektrode angeschlossen ist, wobei bei Kontaktgabe der unteren Tauchelektrode mit der Flüssigkeit der Schwingkreis auf Resonanz abgestimmt ist und bei Kontaktgabe beider Tauchelektroden der Schwingkreis in dem einen Sinn (z.

   B. induktiv), bei fehlender Kontaktgabe in dem andern Sinn (z. B. kapazitiv) verstimmt ist. 



   Dadurch, dass der Schwingkreis bei richtiger relativer Höhenlage des Tastkörpers zum Flüssigkeits- 

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 spiegel auf Resonanz abgestimmt ist, kann die Anzeige dieses Betriebszustandes durch einen galvanischen Nebenschluss nicht verfälscht werden ; die Signalisierung zum Heben bzw. Senken des Tastkörpers hängt nur vom Auftreten einer Blindkomponente des Schwingkreisstromes ab, die durch einen ohmschen Nebenschluss nicht beeinflusst werden kann. 



   Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schwingkreis als Parallelschwingkreis ausgebildet, dessen Kondensator mit einem Anschluss am Potential der Flüssigkeit liegt und mit dem andern Anschluss über das elektrisch leitende Tragseil mit einer im Tastkörper angeordneten unterteilten Schwingkreisspule verbunden ist. Von der Schwingkreisspule ist die Teilungsstelle mit der oberen Tauchelektrode und das nicht über das Tragseil mit dem Kondensator verbundene Anschlussende mit der unteren Tauchelektrode verbunden. 



   Es ist zweckmässig, den Scheinwiderstand des Kondensators dem Betrag nach dem Scheinwiderstand der unterteilten Schwingkreisspule gleichzusetzen. Die Windungszahlen der Teilwicklungen der Schwingkreisspule können zwischen dem mit dem Kondensator über das Tragseil verbundenen Anschlussende und der Teilungsstelle einerseits und zwischen dem mit der unteren Tauchelektrode verbundenen Anschlussende und der Teilungsstelle anderseits ein Verhältnis von etwa 2, 5 : l aufweisen.

   Demnach wird die obere Tauchelektrode des Tastkörpers an eine Teilungsstelle der Schwingkreisspule derart angeschlossen, dass die Stärke des induktiven Blindstromes bei Eintauchen der oberen Tauchelektrode in die Flüssigkeit etwa doppelt so gross ist wie der über den Kondensator fliessende Blindstrom ; als Schwingkreisstrom resultiert ein Wechselstrom mit induktiver Phasenlage, und dieser setzt über eine in Abhängigkeit von der Verstimmung des Schwingkreises auslösende Einrichtung den Stellmotor in   Aufwärtsrichtung   in Bewegung. Als eine das Heben bzw. Senken des Tastkörpers in Abhängigkeit von der Verstimmung des Schwingkreises auslösende Einrichtung ist ein Blindleistungsrelais vorgesehen.

   Es besteht aber auch die Möglichkeit, an Stelle des Blindleistungsrelais eine Schaltungsanordnung vorzusehen, die aus zwei Transformatoren mit je zwei Primärwicklungen zur Bildung der Summe und der Differenz des Speisestromes (Messstrom) des Schwingkreises und eines zur Speisespannung des Schwingkreises um 900 phasenverschobenen Stromes besteht. DiesenTransformatoren sind zur Gleichrichtung des Summen- und Differenzstromes Gleichrichteranordnungen sowie ein von der Differenz der beiden durch die Gleichrichtung gewonnenen Ströme beaufschlagtes polarisiertes Relais mit neutraler Kontaktstellung nachgeschaltet, das je nach seiner Kontaktstellung einen Stromkreis für das Heben bzw. Senken des Tastkörpers schliesst. 



   Ergänzend zur Wirkungsweise der Erfindung sei bemerkt, dass in keinem Betriebsfall ein Gleichstrom über den Tastkörper fliesst, der elektrolytische Effekte auslösen könnte. Bei dem Schwingkreis ist der Kondensator auf die im Tastkörper mit der unteren Tauchelektrode in leitender Verbindung stehende Schwingkreisspule derart auf eine Parallelresonanz abgestimmt, dass durch das Blindleistungsrelais kein Blindstrom fliesst, wenn der Tastkörper nur mit der tieferen Tauchelektrode eintaucht, und somit keine Steuerung des Stellmotors erfolgt, da das Blindleistungsrelais nur auf Ströme kapazitiver oder induktiver Phasenlage anspricht.

   Nebenschlüsse des Tragseiles mit der Schachtwand bewirken eine Überbrückung der Reaktanzen derart, dass ein Wechselstrom mit kapazitiver und induktiver Phasenlage nicht entstehen kann ; insbesondere bei Einsetzen von Seilpendelungen mit Berührung an der Schachtwand hat ein eventuell kurzzeitig auftretender Erdschlussstrom auf das Blindleistungerelais keine störende Wirkung. 



   An Hand der Zeichnungen sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und weitere Merkmale derselben erläutert. Es zeigen Fig. l eine Einrichtung für die Abtastung von Flüssigkeitsständen als prinzipielles Ausführungsbeispiel der   Erfindung ; Fig,   2 ein elektrisches Schaltbild, in dem die Erfindung mit einer Einrichtung dargestellt ist, die in Abhängigkeit von der Verstimmung des Schwingkreises den Stellmotor für das Heben bzw. Senken des Tastkörpers steuert ; Fig. 3 ein typisches Vektordiagramm für den Schwingkreis beim Eintauchen der oberen Tauchelektrode des   Tastkörpers ; Fig. 4   ein Vektordiagramm für die das Heben bzw. Senken des Tastkörpers auslösende Einrichtung bei dem in Fig. 3 festgelegten Tauchzustand des Tast-   körpers.   



   Bei der Ausführung nach der Fig. 1 ist ein blankes Band oder Seil 1 um ein Rad 2 gelegt, welches von dem Stellmotor 3 angetrieben ist. Durch ein Gegengewicht 4 werden im wesentlichen das Gewicht des Seiles 1 und des Tastkörpers 5 ausgeglichen. Das elektrisch leitende Antriebsrad 2 ist gegen die Antriebswelle des Stellmotors 3 elektrisch isoliert und trägt einen Schleifring 6, der einerseits mit dem Kondensator 7 mit der Kapazität C, anderseits mit der Klemme 8 einer Einrichtung 9 (Diskriminator) verbunden ist, die das Heben bzw. Senken des Tastkörpers in Abhängigkeit von der Verstimmung (induktive bzw. kapazitive Phasenverschiebung) des   Schwingkreises auslöst.   Der Tastkörper 5 besitzt an der Unterseite die Tauchelektroden 10 und 11.

   Die untere, etwas tiefer liegende Tauchelektrode 10 ist über eine Schwingkreisspule 12 mit der Induktivität L, die zweite Tauchelektrode 11 über eine Anzapfung 13 der Schwingkreisspule 12 mit der Induktivität   LI'   

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 - 3-Nr. 253806 mit dem als Stromleiter dienenden blanken Seil 1 verbunden. 



   Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des Schwingkreises gilt für die Blindwiderstände folgender Zusammenhang ; 
 EMI3.1 
 
 EMI3.2 
 

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11wiedergegeben. 



   Im Transformator   Tr,   entsteht die vektorielle Differenz : 
 EMI4.1 
 dagegen wird im Transformator   Tr2   die vektorielle Summe gebildet : 
 EMI4.2 
 
 EMI4.3 
 gengeschalteten Ströme J2 und   J1   in den Sekundärwicklungen entspricht einem Gleichstrom : 
 EMI4.4 
 Dieser Gleichstrom ist proportional dem Blindstromanteil des Speisestromes J und ist einem polarisierten elektromagnetischen Relais   R,   zugeführt, das entsprechend dem Gleichstrom bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes einen Schaltvorgang über seinen Umschaltkontakt   Kl auslöst der   Stellmotor 3 hebt den Tastkörper 5 so lange, bis nur mehr die untere Tauchelektrode 10 in die   Flussigkeit   eintaucht und kein Blindstrom im Steuerstromkreis mehr fliesst. 



   Bei Absinken des Flussigkeitsspiegels befinden sich beide Tauchelektroden 10, 11 oberhalb des Flussigkeitsspiegels und somit ist der Abtaststromkreis völlig   unterbrochen ; daher   fliesst durch die Einrichtung 9 ein Speisestrom J mit voreilender Phase gegenuber der Wechselspannung   Up. wobei nun   in dem elektromagnetischen Relais   R.   ein entgegengesetzt gerichteter Strom auftritt, der den Tastkörper 5 tiefer regelt. Die Einrichtung 9 liefert einen Gleichstrom für das elektromagnetische Relais, der dem Blindstromanteil des Speisestromes proportional ist und dessen Polarität seiner Phasenlage entspricht. 



   Zur Überwachung der erfindungsgemässen Abtasteinrichtung auf einen Spannungsausfall der Wechselstromquelle UR oder auf einen satten Erdschluss ist es zweckmässig, ein Wechselstromrelais Ü mit einem Vorwiderstand Rvl anzuordnen, an das die Spannung des Kondensators 7 angelegt ist. Hiebei ist zu beachten, dass das Wechselstromrelais Ü im wesentlichen nur einen Wirkstrom führen darf, da die Einrichtung 9 auf Blindströme ansprechen würde. 



   Für die Abtasteinrichtung von Flüssigkeitsständen gemäss der Erfindung unter der Benutzung der Blindkomponente des uber die Tauchelektroden fliessenden Stromes ist es in der Auswirkung gleichgültig, ob im Tastkörper die Schwingkreisspule mit einer Anzapfung und ausserhalb desselben der zum Schwingkreis zugehörige Kondensator angeordnet sind oder die Blindwiderstände vertauscht angewendet sind, da die Position der Schwingkreisspule bzw. des Kondensators für die Auswertung der Blindkomponente des Speisestromes in der als Diskriminator dienenden Einrichtung bedeutungslos ist. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : l. Einrichtung zur Messung des Höhenstandes einer elektrisch leitenden Flüssigkeit mittels eines durch einen Messmotor in seiner Höhenlage verstellbaren Tastkörpers mit zwei in geringem gegenseitigem Höhenunterschied angeordneten Tauchelektroden, deren Kontaktgabe bzw. Kontaktunterbrechung mit der Flüssigkeit zum Heben bzw. Senken des Tastkörpers derart ausgewertet wird, dass der Tastkörper auf eine solche Höhenlage (Normallage) eingestellt wird, dass von den beiden Tauchelektroden nur die untere in EMI4.5 le (14) gespeister Schwingkreis (7, 12) an eine das Heben bzw.

   Senken des Tastkörpers (5) in Abhängigkeit von der Verstimmung des Schwingkreises (7, 12) auslösende Einrichtung (9) angeschlossen ist, und dass im Tastkörper ein unterteilter Blindwiderstand (12) des Schwingkreises angeordnet ist, an dessen einem Ende die untere Tauchelektrode (10) angeschlossen ist und an dessen Teilungsstelle (13) die obere Tauchelektrode (11) angeschlossen ist, wobei bei Kontaktgabe der unteren Tauchelektrode (10) mit der Flüssigkeit der Schwingkreis (7, 12) auf Resonanz abgestimmt ist und bei Kontaktgabe beider Tauchelektroden (10, 11) der Schwingkreis (7, 12) in dem einen Sinn (z. B. induktiv), bei fehlender Kontaktgabe in dem andern Sinn (z. B. kapazitiv) verstimmt ist. <Desc/Clms Page number 5>

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis (7, 12) als Parallelschwingkreis ausgebildet ist, dessen Kondensator (7) mit einem Anschluss am Potential der Flüssigkeit liegt und mit dem andern Anschluss über das elektrisch leitende Tragseil (1) mit einer im Tastkörper (5) angeordneten, unterteilten Schwingkreisspule (12) verbunden ist und dass von der Schwingkreisspule (12) die Teilungsstelle (13) mit der oberen Tauchelektrode (11) und das nicht über das Tragseil (1) mit dem Kondensator (7) verbundene Anschlussende mit der unteren Tauchelektrode (10) verbunden ist.

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungszahlen der Teilwicklungen der Schwingkreisspule (12) zwischen dem mit dem Kondensator (7) über das Tragseil (1) verbundenen Anschlussende und der Teilungsstelle (13) einerseits und zwischen dem mit der unteren Tauchelektrode (10) verbundenen Anschlussende und der Teilungsstelle (13) anderseits ein Verhältnis von etwa 2, 5 : 1 aufweisen.

   4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Heben bzw. Senken des Tastkörpers (5) in Abhängigkeit von der Verstimmung des Schwingkreises (7, 12) auslösende Einrichtung (9) ein Blindleistungsrelais ist.

   S. EinrichtungnachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dassdiedasHebenbzw. Senken des Tastkörpers in Abhängigkeit von der Verstimmung des Schwingkreises auslösende Einrichtung (9) aus zwei, vorzugsweise aus Transformatoren (Tr. Tr ) mit je zwei Primärwicklungen versehenen Schaltungen zur Bildung der Summe und der Differenz des Speisestromes (Messstrom J) des Schwingkreises (7, 12) und eines zur Speisespannung des Schwingkreises (7, 12) um 900 phasenverschobenen Stromes besteht, denen Schaltungen zur Gleichrichtung (Gl, Gz) des Summen- und des Differenzstromes sowie ein von der Differenz der beiden durch die Gleichrichtung gewonnenen Ströme beaufschlagtes polarisiertes Relais (R,) mit neutraler Kontaktstellung nachgeschaltet sind,

   das je nach seiner Kontaktstellung einen Stromkreis für das Heben bzw. Senken des Tastkörpers (5) schliesst.