DE3942239C2

DE3942239C2 -

Info

Publication number: DE3942239C2
Application number: DE19893942239
Authority: DE
Inventors: Burkhard 8263 Burghausen De Grune; Helmut 8261 Emmerting De Huber; Erwin Dipl.-Ing. Einwanger (Fh), 8261 Winhoering, De; Dieter 8269 Burgkirchen De Duschl
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1993-09-23
Also published as: DE3942239A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Füllhöhe mit gasförmigem, flüssigem und/oder festem Füllgut beschickten Behälters, wobei das Füllgut in dem genannten Behälter eine Phasengrenze ausbildet.

Stand der Technik

Solche Vorrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Aus der DE-PS 8 19 923 ist eine Einrichtung zur Messung der Standhöhe in Speichern bekannt, wobei eine Abtastvorrichtung mit glocken förmigen Auslegern mittels eines Seils durch Abspulen von der Seiltrommel in den Speicher herabgelassen wird. Beim Aufsitzen der Abtastvorrichtung auf dem Füllgut wird das Seil entlastet und eine Zugfeder an der Seiltrommel betätigt einen elektrischen Schalter. Bei spezifisch leichtem, locke rem Füllgut kann jedoch dieses Meßprinzip zu erheblichen Meßfehlern führen, da in diesem Fall das Seil erst nach re lativ tiefem Eintauchen in das Füllgut merklich entlastet wird. DE-OS 26 11 729 beschreibt ein Verfahren und eine Vor richtung zum Messen der Höhe der Grenzfläche zwischen zwei fluiden Medien. Meßgröße ist hierbei die Ver änderung der Lichtintensität eines von einer Lichtquelle durch die fluiden Medien auf einen Photosensor auftreffenden Lichtstrahls beim Durchgang durch die Phasengrenze der bei den fluiden Medien. Vorgeschlagen wird u. a. ein entsprechen der Tauchstab. Eine Messung mit einem solchen Tauchstab ist mit Fehlern behaftet, wenn er nicht exakt senkrecht in das mit Füllgut beschickte Gefäß eingetaucht wird. Aus der DD-PS 77 075 ist eine Einrichtung zur Messung der Standhöhe von fließendem Schüttgut in Behältern bekannt, bei dem eine an einem Meßseil hängende Meßsonde auf die Schüttgutoberfläche herabgelassen wird, wobei das Meßseil hinter der Seiltrommel, von der das Meßseil abgespult wird, über eine Meßrolle läuft. In der US 46 73 819 ist eine Sonde mit einer Lichtquelle und einer lichtempfindlichen Vorrichtung zur Messung der Höhe einer Schlammschicht bekannt, wobei die Sonde an einem Kabel herabgelassen wird, dessen Länge durch an dem Kabel angebrachte Markierungen gemessen wird.

Bei den vorstehenden Vorrichtungen kann es zu Meßfehlern kommen, die durch Verhaken der Sonde im Behälter oder Abreißen des Seils verursacht werden.

Aufgabe

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Vorrichtung zur Ermittlung der Füllhöhe eines mit Füllgut beschickten Behälters zu entwickeln, die es erlaubt, den Füllstand von spezifisch leichtem, leicht fließendem Füllgut oder die Phasengrenze von zwei Medien mit geringen Dichteunterschieden zu ermitteln und dabei Fehler vermeidet, die durch Verhaken der Sonde im Behälter oder durch Abreißen des Seils hervorgerufen werden.

Beschreibung der Erfindung

Die vorstehend geschilderte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Ermittlung der Füllhöhe eines mit Füllgut beschickten Behälters bestehend aus einer Sonde, einem Seil, an dem die Sonde in den Behälter herabgelassen werden kann und einer Zuführvorrichtung für das Seil, wobei zwischen der Zuführvorrichtung und der Oberfläche des Füllguts sich eine Rolle befindet, mit den Merkmalen, daß das Seil durch das volle Gewicht der Sonde über die Rolle gespannt ist und die Rolle so schwergängig ist, daß sie beim Herablassen des Seils nur dann durch das über sie laufende Seil in eine der Drehbewegung des Seils proportionale Drehbewegung versetzt wird, wenn das Seil durch das volle Gewicht der Sonde gespannt ist, daß die Sonde einen Sender und Empfänger für elektromagnetische Strahlung enthält, die so angeordnet sind, daß der vom Sender ausgesandte Strahl elektromagnetischer Strahlung beim Einsinken in das Füllgut geschwächt wird, daß die Rolle eine ihre Drehbewegung proportionale Meß- und/oder Anzeigevorrichtung besitzt oder damit verbunden ist und daß die über den Empfänger beim Einsinken in das Füllgut registrierte Intensitätsveränderung die Messung und/oder Anzeige der Füllhöhe auslöst.

Vorzugsweise ist die Zuführvorrichtung für das Seil eine Seiltrommel.

Vorzugsweise befinden sich Rolle und Zuführvorrichtung au ßerhalb des mit Füllgut beschickten Behälters.

Vorzugsweise ist das Seil ein elektrisches Kabel, insbesondere ein Flachkabel, durch das die Sonde mit der für die Detektion des Einsinkens in das Füllgut notwendigen Energie versorgt wird.

Vorzugsweise wird das Seil durch eine Vorrichtung (Arretie rungsvorrichtung) bei maximaler und minimaler Füllstandshöhe arretiert.

Vorzugsweise wird die Zuführvorrichtung für das Seil, also insbesondere die Seiltrommel, durch einen Motor angetrieben. Insbesondere wird durch die Arretiervorrichtung die Drehung der Seiltrommel angehalten oder deren Drehrichtung umge kehrt.

Wenn das Seil entlastet wird, so dreht sich die Rolle nicht. Da ja an der Rolle die Füllhöhe über die Länge des abgespul ten Seils ermittelt wird, wird nur diejenige Füllhöhe ange zeigt, die dem unter dem vollen Gewicht der Sonde über die Rolle gelaufenen Seil entspricht. Es werden somit Fehler vermieden, die bei dem oben geschilderten Stand der Technik dadurch hervorgerufen werden, daß die Sonde nicht anspricht, daß die Sonde sich im Behälter verhakt oder daß das Seil abreißt.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit an sich bekannten Schalt-, Anzeige-, Regel- und/oder Datenverarbeitungsanlagen ausgestattet, welche unter anderem die folgenden Funktionen wahrnehmen:

- Anzeige und datentechnische Erfassung des aktuellen Füllstands,
- Abschalten der Seilzuführvorrichtung bei Störungen, insbesondere wenn sich die Rolle nicht mehr synchron mit der Zuführgeschwindigkeit des Seils bewegt,
- Anhalten der Zuführvorrichtung bei maximaler Füllhöhe, d. h. wenn die Sonde ihre höchste Position im Behälter erreicht hat.

Im folgenden wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschildert, die in Fig. 1 illustriert ist.

Besondere Ausführungsform

Durch einen Motor (1) wird eine Kabeltrommel (2) angetrie ben. Auf diese Weise wird die Sonde (3), welche an dem Kabel (4) hängt in dem mit Füllgut beschickten Behälter (5) auf und ab bewegt. Das Kabel (4) läuft über die Rolle (6) welche das Kabel spannt und sich beim Hochziehen oder Ablassen der Sonde dreht, sofern das Gewicht der Sonde das Kabel straff hält. Die Sonde (3) enthält einen Sender (7) und einen Empfänger (8) für elektromagneti sche Strahlung, insbesondere für kohärente elektromagneti sche Strahlung, wie sie von einem Laser emittiert wird. Bevorzugt als Strahlung ist sichtbares Licht. Zwischen Sen der (7) und Empfänger (8) durchläuft der Strahl eine gewisse, vorzugsweise einstellbare Weglänge. Die durch die Bewegung des Kabels (4) verursachte Drehbewegung der Rolle (6) wird zur Bestimmung der Füllstandshöhe des Füllguts im Behälter (5) ausgenutzt. Dies kann u. a. verwirklicht werden, indem man die Rolle (6) mit mindestens einer Schlitzscheibe aus stattet oder mit einer solchen Schlitzscheibe kraftschlüssig verbindet. Das durch die Rotation der Schlitzscheibe am Schlitzinitiator (9) ausgelöste Signal kann beispielsweise durch die Rechnereinheit (10) in die entsprechende momentane Füllhöhe umgerechnet werden. Statt durch eine Schlitzscheibe in Kombination mit einem Schlitzinitiator kann ein ent sprechendes Signal auch durch einen an der Rolle (6) ange brachten Strichcode in Kombination mit einem Strichcodeleser, durch Nockenschalter usw. erzeugt werden. Mit der Rechner einheit (10) können Anzeigevorrichtungen und Regelvorrich tungen (beispielsweise für die Befüllung des Behälters (5)) gekoppelt sein. An der Kabeltrommel (2) befinden sich die Signalgeber (11) und (12), die bei minimaler Aufwicklung des Kabels (4) - d. h. bei Auftreffen der Sonde an der minimalen Füllstandshöhe - bzw. bei maximaler Aufwicklung des Kabels (4) ansprechen. Die durch die Signalgeber für minimalen Füllstand (11) und für maximalen Füllstand (12) erzeugten Signale werden durch die Rechnereinheit (10) verarbeitet und u. a. dazu benutzt, um den Motor (1) über den Motorleistungs teil (13) zu steuern (u. a. durch die Signale "Sonde auf wärts", "Sonde abwärts" und "Sonde stop"). Dies verhindert u. a., daß die Sonde (3) hart auf dem leeren Behälterboden oder auf dem Deckel des Behälters (5) auftrifft. Entspre chend kann der Motor (1) auch ausgeschaltet werden, sobald der Schlitzinitiator (9) keine Bewegung der Schlitzscheibe an der Rolle (6) mehr vermeldet (Störfall). Zur Übertragung der vom Empfänger (8) der Sonde (3) erzeugten Signale, also elektrischen Signale, ist an der Kabeltrommel (2) ein Schleifringübertrager angebracht, über die die Signale je nach Ausstattung des Rechners direkt oder über eine Auswerte-Elektronik (14) der Rechnereinheit (10) zugeführt werden.

Am Deckel (15) des Behälters (5) können Vorrichtungen zum Abdichten des Behälters (5) gegenüber dem Kabel (4) und/oder Vorrichtungen zum Reinigen des Kabels (4) von Füllgut, bei spielsweise Absaugdüsen, vorgesehen werden.

Zur Messung der Füllhöhe wird mittels des Motors (1) das Ka bel (4) von der Kabeltrommel (2) abgewickelt. Beim Einsinken in das Füllgut wird der vom Sender (7) ausgesandte Strahl elektromagnetischer Strahlung geschwächt. Die über den Emp fänger registrierte Intensitätsveränderung löst in der Rech nereinheit den Befehl aus, die momentane Höhe der Sonde im Behälter (5), also die Füllstandshöhe des Füllguts, anzuzei gen und den Motor (1) über den Motorleistungsteil (13) abzu schalten bzw. zum Heben der Sonde (3). Wird der Behälter (5) befüllt, so kann die Sonde auf maximaler Füllstandshöhe be lassen werden. Sobald die Sonde (3) beim Befüllen von Füll gut bedeckt wird (Behälter gefüllt), kann durch die vom Empfänger (8) registrierte Intensitätsschwächung mittels der Rechnereinheit die Befüllung unterbrochen werden. Entspre chend kann bei der Entleerung des Behälters die Sonde (3) der Füllstandshöhe des Füllgutes nachgeführt werden; bei An sprechen des Signalgebers (11) an der Kabeltrommel (2) (Be hälter geleert) kann die Entleerung unterbrochen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich sehr für die Bestimmung des Füllstands eines mit Füllgut niedriger Schüttdichte beschickten Behäl ters. Beispiel für solch ein Füllgut niedriger Schüttdichte ist hochdisperse Kieselsäure. Diese hat im allgemeinen Schüttdichten von 5 bis 60 Kg/m³.

Erklärung der Bezugszeichen von Fig. 1

(1) Motor
(2) Kabeltrommel
(3) Sonde
(4) Kabel
(5) Behälter
(6) Rolle
(7) Sender
(8) Empfänger
(9) Schlitzinitiator
(10) Rechnereinheit
(11) Signalgeber für minimale Kabelaufwicklung
(12) Signalgeber für maximale Kabelaufwicklung
(13) Motorleistungsteil
(14) Auswerte-Elektronik
(15) Deckel des Behälters (5)

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Füllhöhe eines mit Füllgut beschickten Behälters bestehend aus einer Sonde, einem Seil, an dem die Sonde in den Behälter herabgelassen werden kann und einer Zuführvorrichtung für das Seil, wobei zwischen der Zuführvorrichtung und der Oberfläche des Füllguts sich eine Rolle befindet, mit den Merkmalen, daß das Seil durch das volle Gewicht der Sonde über die Rolle gespannt ist und die Rolle so schwergängig ist, daß sie beim Herablassen des Seils nur dann durch das über sie laufende Seil in eine der Drehbewegung des Seils proportionale Drehbewegung versetzt wird, wenn das Seil durch das volle Gewicht der Sonde gespannt ist, daß die Sonde einen Sender und Empfänger für elektromagnetische Strahlung enthält, die so angeordnet sind, daß der vom Sender ausgesandte Strahl elektromagnetischer Strahlung beim Einsinken in das Füllgut geschwächt wird, daß die Rolle eine ihrer Drehbewegung proportionale Meß- und/oder Anzeigevorrichtung besitzt oder damit verbunden ist und daß die über den Empfänger beim Einsinken in das Füllgut registrierte Intensitätsveränderung die Messung und/oder Anzeige der Füllhöhe auslöst.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zuführvorrichtung für das Seil eine Seiltrommel ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich Rolle und Zuführvorrichtung außerhalb des mit Füllgut beschickten Behälters befinden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Seil ein elektrisches Kabel ist, durch das die Sonde mit der für die Detektion des Einsinkens in das Füllgut notwendigen Energie versorgt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Seil durch eine Vorrichtung bei maximaler und minimaler Füllstandshöhe arretiert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5, wobei die Seiltrommel durch einen Motor angetrieben wird und die Arretiervorrichtung die Drehung der Seiltrommel anhält oder deren Drehrichtung umkehrt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Füllgut eine niedrige Schüttdichte aufweist.