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WO2018104236A1 - Füllstandssensor - Google Patents

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Publication number
WO2018104236A1
WO2018104236A1 PCT/EP2017/081386 EP2017081386W WO2018104236A1 WO 2018104236 A1 WO2018104236 A1 WO 2018104236A1 EP 2017081386 W EP2017081386 W EP 2017081386W WO 2018104236 A1 WO2018104236 A1 WO 2018104236A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring
measuring sensor
sensor
sensors
signal
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/081386
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Kaibel
Holger Bönicke
Klaus-Peter Bannas
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.)
Prominent GmbH
Original Assignee
Prominent GmbH
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 Prominent GmbH filed Critical Prominent GmbH
Priority to US16/349,324 priority Critical patent/US11022474B2/en
Priority to CN201780075004.8A priority patent/CN110036262B/zh
Publication of WO2018104236A1 publication Critical patent/WO2018104236A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01F23/26—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 capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263—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 capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
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    • G01F23/268—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 capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes
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    • G01F23/26—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 capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device for determining the filling level of a filling material in a container.
  • Level gauges for measuring the level of liquids and bulk solids are known.
  • measuring methods are known, which are tailored to the physical properties of the filling.
  • mechanical level gauges e.g. a corresponding float, measuring instruments that perform a conductivity measurement, measuring instruments that perform a capacitive measurement, optical measuring devices, ultrasonic measuring devices, microwave measuring devices, etc. known.
  • the buoyancy and thus the position of the float depends on the density of the liquid in the canister. An exact statement about the level can therefore only be made if the density of the liquid is known.
  • a pump such as a Dosiermembranpumpe
  • the most diverse liquids are provided in a predetermined amount. Prerequisite for the provision is that the liquid to be dosed of the pump is available in sufficient quantity.
  • Dosing diaphragm pumps are used for a variety of different fluids with different physical properties.
  • the pumps usually have a suction port, which is connected to a corresponding fluid reservoir.
  • the liquid reservoir can be formed for example by a liquid canister, in which the liquid to be metered is contained and in which a suction lance is arranged, via which liquid can be sucked by the pump.
  • the meter In order to determine the level within the canister, however, the exact knowledge of the physical properties of the liquid to be dispensed is necessary. Therefore, the meter must be individually tailored to the liquid to be dosed. This is expensive and often can not be done by the end user. Incorrect measurements are therefore the rule rather than the exception.
  • the measuring device has at least a first measuring sensor, a second measuring sensor and a third measuring sensor, wherein the measuring sensors each emit a measuring sensor signal and are spaced apart in a height direction, so that the first measuring sensor in the height direction above the other measuring sensors is arranged, the second measuring sensor is arranged in height direction between the two other measuring sensors and the third measuring sensor is arranged lower in height than the two other measuring sensors, wherein a read-out device is provided with at least three measuring inputs for reading the measuring sensor signals, each Measuring sensor signal of material properties of an adjacent to the respective measuring sensor arranged filling depends, wherein a calibration device is provided, which is a calculation of a measuring sensor, which in the height direction not at the top or is positioned at the bottom, detects detected level based on a detected measuring sensor signal of the measuring sensor arranged further up and / or the measuring sensor arranged further down.
  • the height direction is vertical. However, in the case of moving containers, the height direction can also be outside the vertical.
  • the height direction is through acting on the contents resulting force, eg. As the sum of weight and centrifugal force determined.
  • the measuring device is self-calibrating.
  • the invention is based on the assumption that each measuring sensor has a detection range and supplies a measuring signal which depends on the proportion of the detection range which is arranged below the filling level in the container. If one knows the measured signal value for a measuring sensor arranged completely outside the filling material and the measuring signal value for a measuring sensor arranged completely within the filling material, the exact filling level height can be determined from the measuring signal of a measuring sensor arranged only partially within the measuring means with the aid of an interpolation.
  • the measuring device on three measuring sensors, which are arranged at different heights to each other.
  • the self-calibration takes place, for example, as soon as the fill level is within the detection range of the middle measuring sensor, so that this middle measuring sensor detects a varying measuring signal.
  • the fill level decreases over time, so that always that measuring sensor provides a varying measurement signal, in the detection range of which the surface of the filling material lies.
  • the second measuring sensor detects a varying signal
  • the first measuring sensor which lies above the second measuring sensor in the height direction
  • the third measuring sensor which lies lower in height than the second measuring sensor
  • the second measuring sensor will be arranged only partially within the filling material, while another part protrudes beyond the filling level of the filling material.
  • a container in which the filling level of a filling material is measured could have a height of 30 cm.
  • the first measuring sensor could be positioned so that its detection area covers the top 10 cm of the container.
  • the second measuring sensor could cover the range between 10 cm and 20 cm, while the third measuring sensor covers the bottom 10 cm.
  • the container is completely filled with filling material, all three measuring sensors are covered with filling material and should, in the event that the measuring sensors are identical, essentially detect the same measurement signal. If the filling level of the filling material now drops, the first measuring sensor will receive a varying measuring signal that differs from the measuring signal of the second and third sensor.
  • the measuring signal of the second or third sensor can be used as a calibration value for a measuring sensor arranged completely within the filling material.
  • the use of a single measuring signal for example the measuring signal of the third measuring sensor, is sufficient here, but it is also possible to determine a plurality of measuring signals and to average the results.
  • the missing calibration value can be measured and replaced by the previously used calibration value.
  • a measuring signal of 1 V is detected for a measuring sensor which is arranged completely outside the filling material and a measuring signal of 2 V is detected for a measuring sensor which is arranged completely inside the filling material
  • these two values can be used as calibration values, to derive a level information from the varying measurement signal.
  • a measuring signal of 1.5 V is detected at the second measuring sensor, it can be assumed - based on a linear interpolation - that this measuring sensor is arranged halfway inside the filling material and the filling level is 15 cm (10 cm + 50 % x 10 cm). It is not necessarily a linear interpolation be made.
  • the type of interpolation depends on the measuring sensor used, since not all measuring sensors have a linear dependence of the measuring signal on the filling level.
  • the measuring device can be used.
  • the measuring device can use a stored average calibration value or the last known calibration value. The accuracy of the measurement will be then be reduced as long as the level is in the range of the highest measuring sensor.
  • the calibration value for a measuring sensor arranged outside the filling level and the calibration value for a measuring sensor arranged completely within the filling level can be determined with the measuring device according to the invention and the measuring signal converted into a fill level height by suitable interpolation become.
  • the device described works independently of the filling material used, since the corresponding calibration values are redetermined each time.
  • the measuring sensors are capacitive measuring sensors, each having a measuring electrode, with which the capacitance between the measuring electrode and a reference electrode can be measured, wherein particularly preferably all measuring sensors use the same reference electrode.
  • other measuring sensors such as e.g. resistive, inductive or optical sensors are used.
  • the change in the electrical capacitance between the electrodes is detected when they are surrounded by a medium. This change is determined by the dielectric constant of the contents.
  • the fill level with capacitive measuring sensors can also be determined if the dielectric constant is unknown or changes during the measurement, eg due to a temperature change.
  • the fact that the corresponding calibration values for a measuring sensor arranged completely within the filling level and a measuring sensor arranged completely outside the filling level can be updated during the measurement does not necessitate the knowledge of the electricity constant.
  • a gradual change in the dielectric constant is not the proposed measurement method in question.
  • the measurement signals obtained thereby change since current calibration values are always available, the fill level can still be determined exactly.
  • all measuring sensors are arranged on a line one behind the other.
  • the measuring sensors are not vertically above each other, but, for example, in different corners of the container, as long as the individual measuring sensors are arranged at different heights. If the measuring sensors are arranged in a line, for example on a container wall, the influence of a possibly incomplete container on the measurement result is lower. At best, all measuring sensors are arranged vertically one above the other.
  • the individual measuring sensors are arranged in such a way that the measuring ranges detected by the individual measuring sensors adjoin one another in the vertical direction.
  • the measuring ranges recorded by the measuring sensors should cover the entire possible filling level in the container.
  • the calibration device is embodied such that it calculates a fill level detected by a measurement sensor that is not positioned at the top or bottom, based on an averaging of the measurement sensor signals of the measurement sensors located further down in the height direction and / or based on a Averaging the Meßsensorsignale the high altitude arranged in the measuring sensors takes place. Furthermore, it is advantageous if, during the averaging, the measuring sensor signal of the measuring sensor which is directly upwardly adjacent in the height direction is not taken into account, whereby preferably also the measuring sensor signal of the measuring sensor immediately adjacent in the vertical direction is not taken into account in the averaging.
  • the measuring sensor which is no longer at least partially disposed within the filling material, can still be wetted with it, in particular when using a liquid filling material, which can falsify the measurement. Therefore, the measuring signal of this measuring sensor can be disregarded in the calibration value determination, in particular if sufficient measuring sensors lying above are available.
  • At least two segment sensors are provided, which are arranged spaced apart in height direction, wherein each segment sensor has a segment detection area which covers in the height direction the measurement coverage areas of at least two measurement sensors, wherein the read-out device has at least two segment measurement inputs for reading out the segment sensor signals , wherein at least two measuring sensors whose measuring range are in different segment detection ranges are connected to the same measuring input of the read-out device, and a control device is provided, which determines at a detected change of a signal at a measuring input of the read-out device, at which segment measuring input also detects a varying signal and derives therefrom the information which measuring sensor has caused the change of the signal at the measuring input.
  • the measuring device can be implemented more cost-effectively if the smallest possible electrical capacitances have to be measured. However, this only succeeds if many measuring sensors are used, since then the expected electrical capacity is lower. However, with each additional measuring sensor, the read-out device must be extended in such a way that it can read out the additional measuring sensor.
  • the readout device Normally, the readout device must provide its own measuring input for each measuring sensor.
  • segment sensors according to the invention which have a segment detection area covering a plurality of measuring ranges of the measuring sensors, it is possible to read the measuring signals of several measuring sensors with the same measuring input of the read-out device.
  • the readout device then only measures a combined measurement signal. If a variation, i. If a change in the fill level is detected, it can not be determined at first based on the signal detected at this measuring input which of the measuring sensors connected to this measuring input is responsible for the variation of the measuring signal.
  • the variance of the differences between the measurement signals for the fully wetted state and the completely unwetted state is significantly smaller than the variance of the measurement signals for the fully wetted state or the variance of the measurement signals for the completely unwetted state.
  • the calibration device may use the difference between the measurement signal for the fully wetted state and the measurement signal for the completely unwetted state of a measurement sensor as the calibration value.
  • the average difference between the measurement signal for the completely wetted state and the measurement signal for the completely unwetted state of all measurement sensors for which this information is present can also be used as the calibration value.
  • the respective measurement signals for the completely unwetted state can be measured and stored.
  • the measurement signals for the completely wetted state can be measured and stored for all measuring sensors arranged below this measuring sensor. If the filling level continues to drop, eventually a measuring sensor will change from the completely wetted state to the completely unwetted state, so that then the measuring signal for the completely unwetted state as well as the measuring signal for the completely wetted state will be present for this sensor and the difference calculated and can be stored.
  • the sensors can, for example, be attached to the container wall.
  • each container would have to be equipped with a corresponding measuring device.
  • either the measuring device would have to be mounted in each container or the container would already be manufactured with a corresponding measuring device.
  • an intake pipe is provided for sucking product with a Basal Guka sucking of product, on which a measuring device of the described is arranged.
  • Such intake manifolds are often used when certain metered media are pumped, such as a pump.
  • a Dosiermembranpumpe to be supplied to a conveyor system in a certain dosage.
  • a Dosiergutvorrat usually provided in the form of a plastic canister, provided in which an intake pipe is attached to suck the dosing.
  • the intake pipe has a corresponding measuring device, it can be provided with a corresponding processing device, such as a measuring device.
  • a processing device such as a measuring device.
  • the Dosiermembranpumpe be connected so that the processing device knows the actual level within the Vorratska nister and timely signals an exchange of the canister or the pump and thus the dosage off to prevent dosing of air.
  • the intake pipe has a measuring channel extending parallel to the filling material channel, wherein the measuring device is arranged in the measuring channel.
  • a check valve may be arranged, which is arranged such that, when the pressure in the Artgutkanal is less than an ambient pressure, opens the channel entrance, and if the pressure in the Medgutkanal is greater than the ambient pressure, closes the channel entrance.
  • a suction part is arranged at the channel inlet-side end of the suction pipe and connected to the channel inlet, in which at least one opening extending from the peripheral surface of the suction pipe to the product channel is provided, preferably a plurality extending from the peripheral surface of the suction pipe to the product channel extending openings are provided in the suction part.
  • the intake part can be attached to the intake pipe as a separate component or formed integrally therewith.
  • the measuring device extends on the intake manifold side beyond the intake pipe and indeed best parallel to the intake.
  • the suction part may have a stop for the measuring device, which is arranged such that the movement of the measuring device is limited within the measuring channel.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a measuring sensor arrangement of a first embodiment according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a measuring sensor arrangement of a second embodiment according to the invention
  • FIG. 3 shows a perspective view of an intake pipe according to the invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the embodiment shown in FIG. 3;
  • Figure 5 is a detail sectional view of the embodiment of Figures 3 and 4 and
  • FIG. 6 is an enlarged exploded view of the detail of FIG. 5.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a measuring sensor arrangement.
  • the measuring sensor arrangement comprises 24 measuring electrodes 1-24, which are arranged in a row parallel to a ground electrode 100.
  • the individual measuring electrodes are arranged at different heights.
  • the measuring electrodes are arranged vertically one above the other.
  • This measuring arrangement can be used to determine a level in a container.
  • a liquid surface in the region of the measuring electrode 13 is indicated in FIG. 1 and the filling level height h is indicated.
  • the measuring electrodes best have an electrode area between 30 and 50 mm 2 .
  • the electrical capacitances between each of the measuring electrodes 1-24 and the ground electrode 100 are measured. This can be done via an integrated circuit.
  • circuits are known which are used for the evaluation of capacitive keys.
  • the evaluation of the measurement signals can also be realized via other circuits, such as analog evaluation circuits, however, the use of the known ICs allows a huge cost savings and a significant reduction in the required installation space, since these ICs are available in very large quantities at low prices.
  • the known ICs provide the capacitance values and optionally further information via a digital bus. This has the advantage that several ICs and thus several sensors can be connected to the bus. The sensors can thus be connected in series in a very flexible manner, whereby different lengths for different canister heights can be realized in a simple manner and the measured capacitance values are not falsified by the length of the lines.
  • the senor further has an evaluation unit which contains a microcontroller which can store the calibration values.
  • all sensors are designed in the same way, so that all sensors in the unwetted state, that is, when they are arranged outside the filling material, have substantially the same measured value.
  • completely wetted measuring sensors that is to say measuring sensors which are arranged completely inside the filling material.
  • a calibration can take place as soon as a change in the filling level and thus a change in the capacitance of only one sensor electrode, for example the measuring electrode 13 in FIG.
  • measuring electrodes 1-12 are positioned above the filling material and therefore unwetted, while the measuring electrodes 14-24 are all positioned completely within the filling material and therefore wetted.
  • any measuring signal of the measuring electrodes 1-12 can now be used as the calibration value for the unwetted state and any measuring signal of the measuring electrodes 14-24 can be used as the calibration value for the completely wetted state.
  • the measurement signals of the measurement electrodes 1-12 or the measurement signals of the measurement electrodes 14-24 can also be detected and the average value used as the calibration value for the completely unwetted or completely wetted state.
  • the measuring signals of the immediately adjacent measuring electrode can not be used for the averaging.
  • the capacitance measurement is determined in many sensors by the length of the line between the measuring sensor and reading device. Therefore, the measured value may depend on the distance between the measuring sensor and the read-out device. This measurement variation is thus not caused by the level and therefore undesirable.
  • the dependence of the measured values on the line length can be reduced by positioning the read-out device as close as possible to the measuring sensors. Alternatively or in combination, corresponding compensation capacities can be provided. However, this is expensive and expensive.
  • the line length influences the measured value
  • the influence of the line length on the difference between two measured values for example the difference between the measured signal value in the fully wetted state and the measured signal value in the completely unwetted state
  • the actual calibration also runs during operation.
  • the measuring device is positioned in a container.
  • the measured values of the measuring sensors are stored above and below.
  • the measured values of the electrodes above the fill level eg electrode 1 are stored as the calibration value for the respective measurement sensor for the completely unwetted state.
  • Each measuring sensor thus has its individual calibration value for the completely unwetted state.
  • the measured values of the electrodes arranged below the filling level are stored as the calibration value for the respective measuring sensor for the completely wetted state.
  • Each measuring sensor thus has its individual calibration value for the completely wetted state.
  • the difference between the measured signal value in the fully wetted state and the measured signal value in the completely unwetted state is approximately the same for each measuring sensor, can be determined from the individual calibration value for the fully wetted state calculate the individual calibration value for the completely unwetted state, if this difference is known.
  • a predefined difference for approximate determination of the level height can be used.
  • a predefined difference for example, an average difference value or the last used difference value can be used.
  • the measuring signal for the completely unwetted state can be recorded for the measuring sensor above the filling level (eg electrode 3) and stored as a calibration value , so that the difference can be determined.
  • precalculated individual calibration values can be replaced by the measured values for the completely unwetted state.
  • the difference can be determined again.
  • the new difference value can be used as a new global difference value and the calculation of the previously not measured calibration values is repeated with the new difference value.
  • the previously calculated difference values can also be averaged and the result of the averaging can be calculated as a new global difference value.
  • the first alternative has the advantage that a change in the difference due to a change in the contents is detected immediately.
  • the second alternative has the advantage that a possible variable is averaged out in the differences between the measurement signal value for the completely unwetted state and the measurement signal value for the completely wetted state.
  • Another algorithm of the readout device can monitor in parallel the behavior of the values in their entirety.
  • Initial calibration can also be done very easily by slowly dipping the uncalibrated measuring device into the product. As soon as the read-out device detects that a signal value change is taking place at the lowermost measuring sensor, the calibration values for the completely unwetted state are already stored for the higher-order measuring sensors. The remaining values are saved during further immersion.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a measuring arrangement according to the invention.
  • a ground electrode 100 is again provided, in addition to the 24 measuring electrodes are arranged again.
  • these are designated here by the numbers 1-8.
  • the numbers indicate here with which measuring input the measuring electrodes of an evaluation device are connected.
  • All three provided with the reference numeral 1 measuring electrodes are connected to the first measuring input of the read-out device.
  • All three measuring electrodes with the reference number 2 are connected to the second measuring input of the read-out device and so on.
  • three segment electrodes A, B, C are arranged here. For clarity, as in Figure 1, the level height h has been indicated.
  • the sum of the measuring signals of the three measuring electrodes is received here. If the fill level changes, the measurement signal of that measuring sensor in whose detection range the fill level change took place changes. In the example shown, this is the middle of the three measuring electrodes provided with the reference number 5.
  • the read-out device now only detects that a change of the measuring signal has taken place at the fifth measuring input and can not distinguish whether this measuring signal originates from the uppermost, the middle or the lower measuring sensor provided with the reference number 5. Therefore, a readout of the segment electrodes A, B and C is performed. Since the variation of the measuring signal is detected by the segment electrode B, the evaluation unit can now determine which of the measuring electrodes provided with the reference number 5 produced a varying measuring signal.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a filling level sensor which is integrated in a corresponding suction lance.
  • the sensor arrangement shown in Figures 1 and 2 may be mounted on a printed circuit board, which is protected by a shrink tube.
  • the corresponding measuring arrangement 104 is integrated in the suction lance. Alternatively, it is also possible to integrate or fasten the sensor on the outside of the container or in the container wall.
  • the suction lance shown in Figure 3 has a profile 101 in which a channel is provided for sucking the filling material. Furthermore, an open channel is provided in the profile 101, in which the measuring electronics 104 is arranged. At the lower end of the suction lance, a valve body 103 is arranged, the exact structure will be explained. At the upper end of the suction lance a union nut 102 is provided with a hose nozzle 106 can be mounted with the interposition of a crimping ring 107. Furthermore, the suction lance on a closure lid 105 which can be used in place of the canister closure lid. The storage canister is therefore opened by unscrewing its cover and instead the closure lid 105 is mounted with integrated suction lance in the opening of the canister.
  • the channel closed for receiving the measuring electronics.
  • the use of a closed channel has the additional advantage that the measuring electronics can be cast using a potting compound. On the shrink tube can then be dispensed with.
  • FIG. 4 shows an exploded view of the suction lance, from which the positioning of the individual parts can be seen.
  • the profile 101 is fastened by means of the adjusting nut 109 on the closure lid 105 or through the closure lid 105 projecting adjusting sleeve 1 10, which in turn via the clamping ring 1 12 and the clamping ring nut 1 13 on the suction head 108th is attached.
  • the suction head is connected via the seal 1 1 1 with the hose nozzle 106.
  • the valve body 103 is screwed to the suction lance, so that the channel formed by the suction lance is in fluid communication with the valve body 103.
  • valve ball 135 In the valve body 103, the valve ball 135 is arranged, which is held by a valve ball seat 134.
  • the valve ball seat is held in the valve body 103 by the clipped cap 133.
  • the cap 133 has a stop 136 pointing radially outward, against which the measuring sensor 104 abuts.
  • the valve ball 135 forms, together with the valve ball seat 134, a check valve which prevents backflow of conveying fluid from the profile 101 back into the container. However, if delivery fluid is sucked in via the hose nozzle 106, the valve ball 135 will detach from the valve ball seat 134 and open a flow passage.
  • the valve body 103 has frontally a series of slots 137 which extend from the outside of the valve body 103 to the inside. These slots 137 form a sieve-like structure in the mounted state, can be sucked through the conveyor fluid laterally into the suction lance.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Bestimmen des Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter. Um eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfach und kostengünstig zu realisieren ist und eine weitgehend kontinuierliche Bestimmung des Füllstandes eines unbekannten Füllgutes in einem Behälter erlaubt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Messvorrichtung zumindest drei Messsensoren aufweist, die in einer Höhenrichtung voneinander beabstandet sind, wobei eine Auslesevorrichtung mit mindestens drei Messeingängen zum Auslesen der Messsensorsignale vorgesehen ist, wobei jedes Messsensorsignal von Materialeigenschaften eines benachbart zu dem jeweiligen Messsensor angeordneten Füllgutes abhängt, wobei eine Kalibriereinrichtung vorgesehen ist, welche eine Berechnung eines von einem Messsensor, welcher in Höhenrichtung nicht ganz oben oder ganz unten positioniert ist, erfassten Füllstandes auf Basis des Messsensorsignales des weiter oben angeordneten Messsensors und/oder des weiter unten angeordneten Messsensors vornimmt.

Description

Füllstandssensor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Bestimmen des Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter. Füllstandsmessgeräte zum Messen des Füllstandes von Flüssigkeiten und Schüttgütern sind bekannt. Es sind verschiedenste Messverfahren bekannt, die auf die physikalischen Eigenschaften des Füllgutes abgestimmt sind. So sind mechanische Füllstandsmessgeräte, wie z.B. ein entsprechender Schwimmer, Messgeräte, die eine Leitfähigkeitsmessung durchführen, Messgeräte, die eine kapazitive Messung durchführen, optische Messgeräte, Ultraschallmessgeräte, Mikrowellenmessgeräte usw. bekannt.
Die meisten Messverfahren sind relativ aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus müssen die physikalischen Eigenschaften des Füllgutes bekannt sein.
Soll jedoch bspw. der Füllstand einer unbekannten Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsvorratsbehäl- ter, wie z.B. einem Kanister, bestimmt werden, so sind die meisten bekannten Messverfahren nur mit hohem Aufwand zu implementieren und nicht geeignet, um den Füllstand in handelsüblichen Vorratskanistern zu messen.
Zur Messung des Füllstandes in Vorratskanistern ist es bereits bekannt, ein Schwimmerelement an einer in dem Kanister angeordneten Sauglanze zu befestigen, der am unteren Ende der Sauglanze befestigt ist und mit dem aufgrund der Auftriebskräfte des Schwimmerelementes in der Flüssigkeit ein Unterschreiten eines Minimalwertes der Füllmenge zuverlässig detektiert werden kann.
Eine kontinuierliche Messung des Füllstandes ist mit der beschriebenen Sauglanze nicht möglich.
Darüber hinaus hängt der Auftrieb und damit die Position des Schwimmers von der Dichte der im Kanister befindlichen Flüssigkeit ab. Eine exakte Aussage über den Füllstand kann daher nur getroffen werden, wenn die Dichte der Flüssigkeit bekannt ist. Es gibt eine Vielzahl von Dosieranlagen, bei denen mit Hilfe einer Pumpe, wie z.B. einer Dosiermembranpumpe, die unterschiedlichsten Flüssigkeiten in vorgegebener Menge bereitgestellt werden. Voraussetzung für die Bereitstellung ist, dass die zu dosierende Flüssigkeit der Pumpe in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Dosiermembranpumpen werden für eine Vielzahl von unterschiedlichen Flüssigkeiten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften verwendet.
Diese Pumpen weisen in der Regel einen Sauganschluss auf, welcher mit einem entsprechenden Flüssigkeitsvorrat verbunden ist. Der Flüssigkeitsvorrat kann beispielsweise durch einen Flüssigkeitskanister gebildet werden, in dem die zu dosierende Flüssigkeit enthalten ist und in der eine Sauglanze angeordnet ist, über die von der Pumpe Flüssigkeit angesaugt werden kann. Um die Füllstandshöhe innerhalb des Kanisters zu bestimmen, ist jedoch die genaue Kenntnis der physikalischen Eigenschaften der zu dosierenden Flüssigkeit notwendig. Daher muss das Messgerät jeweils individuell auf die zu dosierende Flüssigkeit abgestimmt werden. Dies ist aufwendig und häufig von dem Endanwender nicht zu bewerkstelligen. Falschmessungen sind daher eher die Re- gel als die Ausnahme.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfach und kostengünstig zu realisieren ist und eine weitgehend kontinuierliche Bestimmung des Füllstandes eines unbekannten Füllgutes in einem Behälter erlaubt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Messvorrichtung zumindest einen ersten Messsensor, einen zweiten Messsensor und einen dritten Messsensor aufweist, wobei die Messsensoren jeweils ein Messsensorsignal abgeben und in einer Höhenrichtung voneinander be- abstandet sind, sodass der erste Messsensor in Höhenrichtung weiter oben als die anderen Messsensoren angeordnet ist, der zweite Messsensor in Höhenrichtung zwischen den beiden anderen Messsensoren angeordnet ist und der dritte Messsensor in Höhenrichtung weiter unten als die beiden anderen Messsensoren angeordnet ist, wobei eine Auslesevorrichtung mit mindestens drei Messeingängen zum Auslesen der Messsensorsignale vorgesehen ist, wobei jedes Messsensor- signal von Materialeigenschaften eines benachbart zu dem jeweiligen Messsensor angeordneten Füllgutes abhängt, wobei eine Kalibriereinrichtung vorgesehen ist, welche eine Berechnung eines von einem Messsensor, welcher in Höhenrichtung nicht ganz oben oder ganz unten positioniert ist, erfassten Füllstandes auf Basis eines erfassten Messsensorsignals des weiter oben angeordneten Messsensors und/oder des weiter unten angeordneten Messsensors vornimmt.
Bei ruhenden Behältern verläuft die Höhenrichtung vertikal. Allerdings kann im Falle von bewegten Behältern die Höhenrichtung auch außerhalb der Vertikalen liegen. Die Höhenrichtung wird durch die auf das Füllgut wirkende resultierende Kraft, z. B. die Summe aus Gewichtskraft und Zentrifugalkraft, bestimmt.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist selbstkalibrierend. Der Erfindung liegt die Annahme zu Grunde, dass jeder Messsensor einen Erfassungsbereich aufweist und ein Messsignal liefert, das von dem Anteil des Erfassungsbereiches abhängt, der unterhalb der Füllstandshöhe im Behälter angeordnet ist. Kennt man den Messsignalwert für einen vollständig außerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor und den Messsignalwert für einen vollständig innerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensors so lässt sich aus dem Messsignal eines nur teilweise innerhalb des Fü II- gutes angeordneten Messsensor mit Hilfe einer Interpolation die exakte Füllstandshöhe ermitteln.
Im einfachsten Fall weist die Mess Vorrichtung drei Messsensoren auf, die in unterschiedlichen Höhen zueinander angeordnet sind. Die Selbstkalibrierung erfolgt beispielsweise, sobald der Füllstand im Erfassungsbereich des mittleren Messsensors liegt, sodass dieser mittlere Messsensor ein variierendes Messsignal detektiert. Hierbei wird angenommen, dass der Füllstand im Laufe der Zeit abnimmt, so dass immer derjenige Messsensor ein variierendes Messsignal bereitstellt, in dessen Erfassungsbereich die Oberfläche des Füllgutes liegt.
Erfasst der zweite Messsensor ein variierendes Signal kann davon ausgegangen werden, dass der erste Messsensor, der in Höhenrichtung oberhalb des zweiten Messsensors liegt, oberhalb des Füllstands liegt, während der dritte Messsensor, der in Höhenrichtung weiter unten als der zweite Messsensor liegt, vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet ist. Damit liegen zwei Kalibrierwerte vor, nämlich ein Kalibrierwert für den Fall, dass der Sensor vollständig außerhalb des Füllgutes angeordnet ist, und ein Kalibrierwert für den Fall, dass der Sensor vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet ist. Der zweite Messsensor wird nur teilweise innerhalb des Füllgutes angeordnet sein, während ein anderer Teil über den Füllstand des Füllgutes hinausragt.
Es ist dann möglich, aufgrund des mittels des zweiten Messsensors detektierten Signales und der beiden Kalibrierwerte eine Berechnung des exakten Füllstandes durchzuführen.
Beispielsweise könnte ein Behälter, in dem der Füllstand eines Füllgutes gemessen wird, eine Höhe von 30 cm aufweisen. Der erste Messsensor könnte so positioniert sein, dass sein Erfassungsbereich die obersten 10 cm des Behälters erfasst. Der zweite Messsensor könnte den Bereich zwischen 10 cm und 20 cm erfassen, während der dritte Messsensor die untersten 10 cm erfasst.
Ist nun der Behälter vollständig mit Füllgut befüllt, so sind alle drei Messsensoren mit Füllgut bedeckt und sollten, für den Fall, dass die Messsensoren identisch ausgebildet sind, im Wesentlichen das gleiche Messsignal detektieren. Sinkt nun der Füllstand des Füllgutes ab, so wird der erste Messsensor ein variierendes Messsignal empfangen, dass sich von dem Messsignal des zweiten und dritten Sensors unterscheidet. Das Messsignal des zweiten oder dritten Sensors kann als Kalibrierwert für einen vollständig innerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor verwendet wer- den.
Grundsätzlich genügt hier die Verwendung eines einzigen Messsignals, bspw. des Messsignals des dritten Messsensors, es können jedoch auch mehrere Messsignale ermittelt und die Ergebnisse gemittelt werden.
In dieser Situation kann keine Selbstkalibration stattfinden, da der Kalibrierwert für einen vollständig außerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor nicht automatisch ermittelt werden kann.
Allerdings wäre es möglich, den Kalibrierwert für einen vollständig außerhalb des Füllgutes ange- ordneten Messsensor, bevor der Behälter mit Füllgut befüllt oder bevor der Messsensor im Behälter angeordnet wird, zu ermitteln.
Sobald der Füllstand soweit abgesunken ist, dass der erste Messsensor vollständig außerhalb des Füllgutes liegt, kann der fehlende Kalibrierwert gemessen werden und den vorher verwendeten Kalibrierwert ersetzen.
Wird beispielsweise für einen Messsensor, der vollständig außerhalb des Füllgutes angeordnet ist, ein Messsignal von 1 V erfasst und für einen Messsensor, der vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet ist, ein Messsignal von 2 V erfasst, so können diese beiden Werte als Kalibrierwerte verwendet werden, um eine Füllstandsinformation aus dem variierenden Messsignal abzuleiten. Wird beispielsweise an dem zweiten Messsensor ein Messsignal von 1 ,5 V erfasst, so kann man - basierend auf einer linearen Interpolation - davon ausgehen, dass dieser Messsensor zur Hälfte innerhalb des Füllgutes angeordnet ist und der Füllstand bei 15 cm liegt (10 cm + 50% x 10 cm). Es muss nicht unbedingt eine lineare Interpolation vorgenommen werden. Die Art der Interpolation hängt von dem verwendeten Messsensor ab, da nicht alle Messsensoren eine lineare Abhängigkeit des Messsignals von der Füllstandshöhe aufweisen.
Selbst wenn der Anwender den Schritt des Bestimmens des Kalibrierwertes für einen vollständig außerhalb des Füllgutes angeordneten Messsensor auslässt, kann die Messvorrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann die Messvorrichtung so lange der Füllstand sich im Erfassungsbereich des am weitesten oben angeordneten Messsensors befindet, einen abgespeicherten mittleren Kalibrierwert oder den zuletzt bekannten Kalibrierwert verwenden. Die Genauigkeit der Messung wird dann so lange vermindert sein, wie sich der Füllstand im Bereich des obersten Messsensors befindet. Sobald der Füllstand in den Erfassungsbereich eines tiefergelegenen Messsensors absinkt, kann mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung der Kalibrierwert für einen außerhalb des Füllstandes angeordneten Messsensors und der Kalibrierwert für einen vollständig innerhalb des Füll- Standes angeordneten Messsensors bestimmt werden und das Messsignal durch geeignete Interpolation in eine Füllstandshöhe umgerechnet werden.
Die beschriebene Vorrichtung arbeite unabhängig von dem verwendeten Füllgutmaterial, da die entsprechenden Kalibrierwerte jedes Mal neu bestimmt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Messsensoren kapazitive Messsensoren, die jeweils eine Messelektrode aufweisen, mit denen die Kapazität zwischen der Messelektrode und einer Referenzelektrode gemessen werden kann, wobei besonders bevorzugt alle Messsensoren dieselbe Referenzelektrode verwenden. Alternativ könnten auch andere Messsensoren, wie z.B. resistive, induktive oder optische Sensoren verwendet werden.
Mit Hilfe der kapazitiven Messsensoren wird die Änderung der elektrischen Kapazität zwischen den Elektroden detektiert, wenn diese von einem Medium umgeben werden. Diese Änderung wird von der Dielektrizitätskonstante des Füllgutes bestimmt.
Da diese Messung erfolgen kann, wenn eine der beiden Messelektroden geerdet ist, können alle Messsensoren dieselbe Referenzelektrode verwenden. Üblicherweise werden kapazitive Messsensoren zur kontinuierlichen Füllstandsmessung nur dann eingesetzt, wenn die Dielektrizitätskonstante des Füllgutes bekannt und innerhalb der zu erwartenden Messbedingungen konstant bleibt.
Mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann der Füllstand mit kapazitiven Messsensoren jedoch auch dann bestimmt werden, wenn die Dielektrizitätskonstante unbekannt ist oder sich während der Messung, z.B. aufgrund einer Temperaturveränderung, verändert. Dadurch, dass die ent- sprechenden Kalibrierwerte für einen vollständig innerhalb des Füllstandes angeordneten Messsensors und einen vollständig außerhalb des Füllstandes angeordneten Messsensors während der Messung aktualisiert werden können, ist die Kenntnis der Elektrizitätskonstante nicht notwendig. Auch eine allmähliche Änderung der Dielektrizitätskonstante stellt das vorgeschlagene Messverfahren nicht in Frage. Zwar ändern sich dadurch die erhaltenen Messsignale, da jedoch jederzeit aktuelle Kalibrierwerte zur Verfügung stehen, kann trotzdem der Füllstand exakt bestimmt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind alle Messsensoren auf einer Linie hintereinander angeordnet. Zwar ist es möglich, die Messsensoren nicht vertikal übereinander anzuordnen, sondern bspw. in verschiedenen Ecken des Behälters, so lange die einzelnen Messsensoren in unterschiedlicher Höhe angeordnet sind. Wenn die Messsensoren auf einer Linie angeordnet, bspw. an einer Behälterwand, so ist der Einfluss eines möglicherweise nicht vollständig geradestehenden Behälters auf das Messergebnis geringer. Am besten sind alle Messsensoren vertikal übereinander angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Messsensoren derart angeord- net, dass die von den einzelnen Messsensoren erfassten Messbereiche sich in Höhenrichtung aneinander anschließen. Um eine kontinuierliche Füllstandsmessung zu gewährleisten sollten die von den Messsensoren erfassten Messbereiche die gesamte mögliche Füllstandshöhe in dem Behälter abdecken. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn sich die erfassten Messbereiche nicht überlappen. Für den Fall, dass sich die erfassten Messbereiche überlappen, ist es von Vorteil, wenn mehr als 3 Messsensoren vorgesehen sind, da diejenigen Messsensoren, in deren erfassten Messbereich sich die aktuelle Füllstandshöhe befindet, nicht für die Kalibriermessung verwendet werden können.
Mit Vorteil ist die Kalibriereinrichtung derart ausgebildet, dass sie eine Berechnung eines von ei- nem Messsensor, der nicht ganz oben oder ganz unten positioniert ist, erfassten Füllstandes auf Basis einer Mittelung der Messsensorsignale der in Höhenrichtung weiter unten angeordneten Messsensoren und/oder auf Basis einer Mittelung der Messsensorsignale der in Höhenrichtung weit oben angeordneten Messsensoren vornimmt. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn bei der Mittelung das Messsensorsignal des in Höhenrichtung nach oben unmittelbar benachbarten Messsensors nicht berücksichtigt wird, wobei vorzugsweise auch das Messsensorsignal des in Höhenrichtung nach unten unmittelbar benachbarten Messsensors bei der Mittelung nicht berücksichtigt wird. Der Messsensor, der gerade nicht mehr zumindest teilweise innerhalb des Füllgutes angeordnet ist, kann insbesondere bei der Verwen- dung eines flüssigen Füllgutes noch mit diesem benetzt sein, was die Messung verfälschen kann. Daher kann, insbesondere dann, wenn genügend darüber liegende Messsensoren zur Verfügung stehen, das Messsignal dieses Messsensors bei der Kalibrierwertbestimmung unberücksichtigt bleiben. Generell ist es von Vorteil, wenn die unmittelbar benachbarten Messsensoren bei der Bestimmung der Kalibrierwerte nicht berücksichtigt werden, da es in der Praxis schwierig ist, eine Überlappung der Erfassungsbereiche benachbarter Messsensoren vollständig zu vermeiden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Segmentsensoren vorgesehen, welche in Höhenrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Segmentsensor einen Segmenterfassungsbereich hat, der in Höhenrichtung die Messerfassungsbereiche von mindestens zwei Messsensoren abdeckt, wobei die Ausleseeinrichtung mindestens zwei Seg- mentmesseingänge zum Auslesen der Segmentsensorsignale aufweist, wobei zumindest zwei Messsensoren, deren Messerfassungsbereich in unterschiedlichen Segmenterfassungsbereichen liegen mit demselben Messeingang der Ausleseeinrichtung verbunden sind, und eine Kontrollvorrichtung vorgesehen ist, welche bei einer erfassten Veränderung eines Signales an einem Messeingang der Ausleseeinrichtung bestimmt, an welchem Segmentmesseingang ebenfalls ein vari- ierendes Signal erfasst wird und daraus die Information ableitet, welcher Messsensor die Veränderung des Signals an dem Messeingang verursacht hat.
Grundsätzlich lässt sich die Messvorrichtung kostengünstiger realisieren, wenn möglichst geringe elektrische Kapazitäten ausgemessen werden müssen. Dies gelingt jedoch nur, wenn viele Mess- sensoren verwendet werden, da dann die zu erwartende elektrische Kapazität geringer ist. Mit jedem zusätzlichen Messsensor muss jedoch auch die Auslesevorrichtung derart erweitert werden, dass sie den zusätzlichen Messsensor auslesen kann.
Normalerweise muss die Auslesevorrichtung für jeden Messsensor einen eigenen Messeingang bereitstellen.
Dies kann jedoch die Auslesevorrichtung aufwendig und damit teuer machen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Segmentsensoren, die einen Segmenterfassungsbereich haben, die mehrere Messerfassungsbereiche von den Messsensoren abdecken, ist es möglich, die Mess- Signale mehrerer Messsensoren mit demselben Messeingang der Ausleseeinrichtung auszulesen. Die Auslesevorrichtung misst dann jedoch lediglich ein kombiniertes Messsignal. Wird an diesem Messeingang eine Variation, d.h. eine Veränderung des Füllstandes festgestellt, so kann anhand des an diesem Messeingang erfassten Signals zunächst nicht festgestellt werden, welcher der an diesem Messeingang angeschlossener Messsensor für die Variation des Messsignals verantwort- lieh ist.
Dies erfolgt jedoch mit Hilfe der parallelen Erfassung der Segmentsensoren. Mit Hilfe der Segmentsensoren kann erfasst werden, in welchem Segment, dass von einem Segmentsensor erfasst wird, eine Veränderung des Messsignales stattfindet. Derjenige Messsensor, der in dem entspre- chenden Segment angeordnet ist, ist dann für die Variation des Messsignals verantwortlich, sodass mit Hilfe der Segmentsensoren die tatsächliche Füllstandshöhe bestimmt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Messsensoren gleich ausgebildet. Es ist dann unter gleichen Bedingung mit nahezu gleichen Messsignalen zu rechnen, d.h. alle vollständig benetzten Messsensoren liefern nahezu gleiche Messsignalwerte. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es trotz gleicher Abmessungen der einzelnen Messsensoren kleine Variationen in den erhaltenen Messwerten geben kann. So gibt es Sensoren, die im unbenetzten Zustand ein überdurchschnittlich hohes Messsignal liefern. Allerdings hat sich gezeigt, dass diese Messsensoren auch im vollständig benetzten Zustand einen überdurchschnittlich hohen Messwert liefern, die Differenz zwischen dem Messwert im vollständig benetzten Zustand und dem Messwert im vollständig unbenetzten Zustand jedoch im Wesentlichen konstant bleibt.
Mit anderen Worten ist die Varianz der Differenzen zwischen den Messsignalen für den vollständig benetzten Zustand und den vollständig unbenetzten Zustand deutlich kleiner als die Varianz der Messsignale für den vollständig benetzten Zustand oder die Varianz der Messsignale für den voll- ständig unbenetzten Zustand.
Daher kann in einer bevorzugten Ausführungsform die Kalibriereinrichtung die Differenz zwischen dem Messsignal für den vollständig benetzten Zustand und dem Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand eines Messsensors als Kalibrierwert verwenden. Alternativ kann auch die mittlere Differenz zwischen dem Messsignal für den vollständig benetzten Zustand und dem Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand aller Messsensoren, für welche diese Information vorliegt als Kalibrierwert verwendet werden. Sobald an einem Messsensor eine Signalveränderung detektiert wird, wird davon ausgegangen, dass sich der Füllstand im Erfassungsbereich dieses Messsensors befindet.
Daher können für alle oberhalb dieses Messsensors angeordneten Messsensoren die jeweiligen Messsignale für den vollständig unbenetzten Zustand gemessen und gespeichert werden. In gleicher Weise können für alle unterhalb dieses Messsensors angeordneten Messsensoren die jeweiligen Messsignale für den vollständig benetzten Zustand gemessen und gespeichert werden. Sinkt der Füllstand weiter ab, wird irgendwann ein Messsensor von dem vollständig benetzten Zustand in den vollständig unbenetzten Zustand übergehen, so dass dann für diesen Sensor sowohl das Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand als auch das Messsignal für den vollständig benetzten Zustand vorliegt und die Differenz errechnet und gespeichert werden kann. Sobald diese Differenz bekannt ist, können für die tiefer liegenden Messsensoren die zu erwartenden Messsig- nale für den unbenutzten Zustand errechnet werden (= gemessenes Messsignal für den vollständig benetzten Zustand ±gemessene Differenz) und diese zusammen mit dem gemessenen Messsignal für den vollständig benetzten Zustand als Kalibrierwerte verwendet werden. Wie bereits eingangs erwähnt, können die Sensoren bspw. an der Behälterwand angebracht werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass jeder Behälter mit einer entsprechenden Mess Vorrichtung ausgestattet werden müsste. Dazu müsste entweder die Messvorrichtung in jedem Behälter mon- tiert werden oder der Behälter bereits mit einer entsprechenden Messvorrichtung hergestellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass ein Ansaugrohr zum Ansaugen von Füllgut mit einem sich entlang des Ansaugrohres erstreckenden Füllgutkanals in einem Kanaleingang zum Ansaugen von Füllgut und einem Kanalausgang zur Abgabe von Füllgut bereitgestellt wird, an dem eine Messvorrichtung der beschriebenen angeordnet ist. Solche Ansaugrohre werden häufig verwendet, wenn bestimmte Dosiermedien über eine Pumpe, wie z.B. eine Dosiermembranpumpe, einem Fördersystem in einer bestimmten Dosierung zugeführt werden sollen. Hierzu wird ein Dosiergutvorrat, in der Regel in Form eines Kunststoffkanisters, bereit- gestellt, in dem ein Ansaugrohr befestigt wird, um das Dosiermedium anzusaugen.
Weist das Ansaugrohr eine entsprechende Messvorrichtung auf, kann diese mit einer entsprechenden Verarbeitungseinrichtung, wie z.B. der Dosiermembranpumpe verbunden werden, sodass die Verarbeitungseinrichtung den tatsächlichen Füllstand innerhalb des Vorratska nisters kennt und rechtzeitig einen Austausch des Kanisters signalisiert oder die Pumpe und damit die Dosierung abschaltet, um ein Dosieren von Luft zu verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ansaugrohr ein sich parallel zu dem Füllgutkanal erstreckenden Messkanal auf, wobei die Messvorrichtung in dem Messkanal angeordnet ist. Dabei kann in dem Füllgutkanal ein Rückschlagventil angeordnet sein, welches derart angeordnet ist, dass es, wenn der Druck im Füllgutkanal geringer als ein Umgebungsdruck ist, den Kanaleingang öffnet, und, wenn der Druck im Füllgutkanal größer als der Umgebungsdruck ist, den Kanaleingang verschließt. Mit Vorteil ist am kanaleingangseitigen Ende des Ansaugrohrs ein Ansaugteil angeordnet und mit dem Kanaleingang verbunden, in dem zumindest ein sich von der Umfangsfläche des Ansaugrohrs bis zu dem Füllgutkanal erstreckende Öffnung vorgesehen ist, wobei vorzugsweise eine Vielzahl sich von der Umfangsfläche des Ansaugrohrs bis zu dem Füllgutkanal erstreckende Öffnungen in dem Ansaugteil vorgesehen sind.
Durch diese Öffnungen wird das Füllgut seitlich in das Ansaugrohr bzw. den Füllgutkanal angesaugt, sodass das Ansaugrohr bis zum Boden des Behälters geführt werden kann und dennoch sichergestellt ist, dass Füllgut angesaugt werden kann. Das Ansaugteil kann als separates Bauteil am Ansaugrohr befestigt werden oder mit diesem einstückig ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Mess Vorrichtung kanaleingang- seitig über das Ansaugrohr hinaus und zwar am besten parallel zu dem Ansaugteil. Dabei kann das Ansaugteil einen Anschlag für die Messvorrichtung aufweisen, der derart angeordnet ist, dass die Bewegung der Messvorrichtung innerhalb des Messkanals begrenzt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie der zugehörigen Figuren. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Messsensoranordnung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Messsensoranordnung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ansaugrohrs,
Figur 4 eine perspektivische Explosionsansicht der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform,
Figur 5 eine Detailschnittansicht der Ausführungsform der Figuren 3 und 4 und
Figur 6 eine vergrößerte Explosionsansicht des Details von Figur 5.
In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer Messsensoranordnung gezeigt. Die Messsensoranordnung umfasst in dem gezeigten Beispiel 24 Messelektroden 1-24, die in einer Reihe parallel zu einer Ground-Elektrode 100 angeordnet sind. Die einzelnen Messelektroden sind in unterschied li- chen Höhen angeordnet. Am besten werden die Messelektroden vertikal übereinander angeordnet. Diese Messanordnung kann zur Bestimmung eines Füllstandes in einem Behälter verwendet werden. Beispielhaft ist in Figur 1 eine Flüssigkeitsoberfläche im Bereich der Messelektrode 13 angedeutet und die Füllstandshöhe h eingezeichnet. Versuche haben gezeigt, dass die Messelektroden am besten eine Elektrodenfläche zwischen 30 und 50 mm2 aufweisen.
Zur Bestimmung der Füllstandshöhe h werden die elektrischen Kapazitäten zwischen jeder der Messelektroden 1-24 und der Ground-Elektrode 100 gemessen. Dies kann über einen integrierten Schaltkreis erfolgen. Beispielsweise sind Schaltkreise bekannt, die für die Auswertung von kapazitiven Tasten verwendet werden. Die Auswertung der Messsignale kann auch über andere Schaltungen, wie zum Beispiel analoge Auswerteschaltungen, realisiert werden, jedoch ermöglicht die Nutzung der bekannten ICs eine enorme Kostenersparnis und eine erhebliche Verringerung des benötigten Bauraums, da diese ICs in sehr großen Stückzahlen zu niedrigen Preisen zur Verfügung stehen. Die bekannten ICs stellen die Kapazitätswerte und gegebenenfalls weitere Informationen über einen digitalen Bus zur Verfügung. Dies hat den Vorteil, dass an den Bus mehrere ICs und somit mehrere Sensoren angeschlossen werden können. Die Sensoren können dadurch in sehr flexibler Art hintereinander geschaltet werden, wodurch auf einfache Weise unterschiedliche Längen für unterschiedliche Kanisterhöhen realisiert werden können und die gemessenen Kapazitätswerte nicht durch die Länge der Leitungen verfälscht werden.
Der Sensor weist in der gezeigten Ausführungsform weiterhin eine Auswerteeinheit auf, die einen MikroController enthält, welcher die Kalibrierwerte speichern kann.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind alle Sensoren in gleicher Weise ausgebildet, sodass alle Sensoren im unbenetzten Zustand, das heißt, wenn sie außerhalb des Füllgutes angeordnet sind, im Wesentlichen den gleichen Messwert haben. Das Gleiche gilt auch für vollständig benetzte Messsensoren, das heißt Messsensoren, die vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnet sind. Auch diese liefern allesamt im Wesentlichen das gleiche Messsignal.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform kann eine Kalibrierung erfolgen, sobald eine Änderung des Füllstandes und somit eine Änderung der Kapazität von nur einer Sensorelektrode, zum Bei- spiel der Messelektrode 13 in Figur 1 , erfasst wird.
Man kann dann annehmen, dass die Messelektroden 1-12 oberhalb des Füllgutes positioniert und daher unbenetzt sind, während die Messelektroden 14-24 allesamt vollständig innerhalb des Füllgutes positioniert und daher benetzt sind.
Es kann nun ein beliebiges Messsignal der Messelektroden 1-12 als Kalibrierwert für den unbenetzten Zustand und ein beliebiges Messsignal der Messelektroden 14-24 als Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand verwendet werden. Um den Einfluss von Herstellungstoleranzen auf das Messsignal beziehungsweise den Kalibrierwert zu verringern, können die Messsignale der Messelektroden 1-12 beziehungsweise die Messsignale der Messelektroden 14-24 auch allesamt erfasst und der Mittelwert als Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten beziehungsweise vollständig benetzten Zustand verwendet werden.
Da möglicherweise unmittelbar benachbarte Messelektroden, das heißt die Messelektrode 12 und die Messelektrode 14, von der Füllgutsgrenze im Erfassungsbereich der Messelektrode 13 beein- flusst werden, können in einer bevorzugten Ausführungsform die Messsignale der unmittelbar benachbarten Messelektrode nicht für die Mittelung herangezogen werden. Die Kapazitätsmessung wird bei vielen Sensoren durch die Länge der Leitung zwischen Messsensor und Ausleseeinrichtung bestimmt. Daher kann der Messwert vom Abstand zwischen Messsensor und Ausleseeinrichtung abhängen. Diese Messwertvariation ist somit nicht durch den Füllstand verursacht und daher unerwünscht. Die Abhängigkeit der Messwerte von der Leitungslänge kann reduziert werden, in dem die Ausleseeinrichtung möglichst dicht an den Messsensoren positioniert wird. Alternativ oder in Kombination können entsprechende Kompensationskapazitäten vorgesehen werden. Dies ist jedoch aufwendig und teuer.
Die Leitungslänge beeinflusst zwar den Messwert, der Einfluss der Leitungslänge auf die Differenz zweier Messwerte, beispielsweise auf die Differenz zwischen dem Messsignalwert im vollständig mit Füllgut benetzten Zustand und dem Messsignalwertes im vollständig unbenetzten Zustand, ist jedoch sehr gering. Daher kann die beschriebene Kalibrierung modifiziert werden, um den Einfluss der Leitungslängen zu reduzieren. Die eigentliche Kalibrierung läuft auch dann im Betrieb ab. Die Messvorrichtung wird in einem Behälter positioniert. Sobald die Änderung eines Messsignalwertes eines Messsensors (z.B. der Messelektrode 2) erfasst wird, werden die Messwerte der Messsensoren ober- und unterhalb gespeichert. Dabei werden die Messwerte der Elektroden oberhalb des Füllstandes (z. B. Elektrode 1 ) als Kalibrierwert für den jeweiligen Messsensor für den vollständig unbenetzten Zustand gespei- chert. Jeder Messsensor hat somit seinen individuellen Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten Zustand.
Die Messwerte der unterhalb des Füllstandes angeordneten Elektroden werden als Kalibrierwert für den jeweiligen Messsensor für den vollständig benetzten Zustand gespeichert. Jeder Mess- sensor hat somit seinen individuellen Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand.
In diesem Moment liegt jedoch mit Ausnahme von demjenigen Sensor, in dessen Erfassungsbereich sich der Füllstand befindet, für jeden Messsensor entweder der individuelle Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand oder der individuelle Kalibrierwert für den vollständig unbenetz- ten Zustand vor. Der jeweilige andere individuelle Kalibrierwert ist noch unbekannt. Für den Sensor, in dessen Erfassungsbereich sich der Füllstand befindet, liegt noch gar kein Kalibrierwert vor. Erst wenn der Füllstand weiter abgesunken ist, so dass sich der Füllstand im Erfassungsbereich des benachbarten Messsensors (z.B. Elektrode 3) bewegt hat, kann für diesen Messsensor der fehlende Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten Zustand erfasst und gespeichert werden.
Da wie oben ausgeführt wurde, die Differenz zwischen dem Messsignalwert im vollständig mit Füllgut benetzten Zustand und dem Messsignalwertes im vollständig unbenetzten Zustand für jeden Messsensor jedoch annähernd gleich ist, lässt sich aus dem individuellen Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand der individuelle Kalibrierwert für den vollständig unbenetzten Zustand berechnen, wenn diese Differenz bekannt ist.
Solange diese Differenz nicht bekannt ist, ist daher keine kalibrierte Füllstandsmessung möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann jedoch eine vordefinierte Differenz zur näherungsweisen Bestimmung der Füllstandshöhe verwendet werden. Als vordefinierte Differenz kann beispielsweise ein durchschnittlicher Differenzwert oder der zuletzt verwendete Differenzwert benutzt werden.
Sobald sich der Behälter weiter entleert und der Füllstand in den Erfassungsbereich des übernächsten Messsensors (z.B. Elektrode 4) fällt, kann für den Messsensor oberhalb des Füllstandes (z. B. Elektrode 3) das Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand erfasst und als Kalibrierwert abgespeichert werden. Für diesen Sensor liegt somit sowohl der Kalibrierwert für den voll- ständig unbenetzten Zustand als auch der Kalibrierwert für den vollständig benetzten Zustand vor, so dass die Differenz bestimmt werden kann.
Sobald diese Differenz für einen Messsensor bestimmt worden ist, kann diese zur Berechnung der fehlenden Kalibrierwerte verwendet werden. Es gilt:
Figure imgf000015_0001
= DifferenzGlobal
Bei der weiteren Messung, d.h. wenn der Füllstand weiter absinkt, können vorherberechnete individuelle Kalibrierwerte durch die gemessenen Werte für den vollständig unbenetzten Zustand er- setzt werden. Jedes Mal, wenn eine Elektrode das Füllgut verlässt, also in den unbenetzten Zustand übergeht, wird ihr Kalibrierwert für den unbenetzten Zustand durch den Messsignalwert ersetzt. Sobald für einen weiteren Messsensor sowohl das Messsignal für den vollständig benetzten Zustand als auch das Messsignal für den vollständig unbenetzten Zustand vorliegt, kann die Differenz wieder bestimmt werden. Der neue Differenzwert kann als neuer globaler Differenzwert ver- wendet werden und die Berechnung der bislang nicht gemessenen Kalibrierwerte wird mit dem neuen Differenzwert wiederholt. Alternativ können die bislang errechneten Differenzwerte auch ge- mittelt werden und das Ergebnis der Mittelung als neuer globaler Differenzwert berechnet werden. Die erste Alternative hat den Vorteil, dass eine Änderung der Differenz aufgrund einer Änderung des Füllgutes sofort erfasst wird. Die zweite Alternative hat den Vorteil, dass eine eventuelle Vari- anz in den Differenzen zwischen dem Messsignalwert für den vollständig unbenetzten Zustand und dem Messsignalwert für den vollständig benetzten Zustand ausgemittelt wird. Ein weiterer Algorithmus der Auslesevorrichtung kann parallel dazu das Verhalten der Werte in ihrer Gesamtheit überwachen.
Sollten sich alle Werte der Elektroden gleichzeitig in gleicher Art ändern, z.B. um denselben Wert ansteigen, werden alle Kalibrierwerten von der Ausleseeinrichtung in gleicher weise verändert, da sich vermutlich ein Umwelteinfluss (z.B. die Temperatur) geändert hat.
Sollten sich hingegen nur die Messsignalwerte unterhalb des Füllstandes um den gleichen Wert ändern, wird der Wert für die globale Differenz um den gleichen Wert geändert, da sich vermutlich die Arte des Füllgutes geändert hat.
Die Erstkalibrierung kann auch sehr einfach erfolgen, indem die nicht kalibrierte Messvorrichtung langsam in das Füllgut eingetaucht wird. Sobald die Auslesevorrichtung detektiert, dass eine Signalwertveränderung am untersten Messsensor stattfindet, werden für die darüber liegenden Mess- sensoren bereits die Kalibrierwerte für den vollständig unbenetzten Zustand abgespeichert. Die restlichen Werte werden beim weiteren Eintauchen gespeichert.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung gezeigt. Auch hier ist wieder eine Ground-Elektrode 100 vorgesehen, neben der wieder 24 Messelektroden angeordnet sind. Diese sind hier jedoch mit den Ziffern 1-8 bezeichnet. Die Ziffern verdeutlichen hier, mit welchem Messeingang die Messelektroden einer Auswerteeinrichtung verbunden sind. Alle drei mit der Bezugszahl 1 versehenen Messelektroden sind mit dem ersten Messeingang der Auslesevorrichtung verbunden. Alle drei Messelektroden mit der Bezugszahl 2 sind mit dem zweiten Messeingang der Ausleseeinrichtung verbunden und so weiter. Zusätzlich sind hier noch drei Segmentelektroden A, B, C angeordnet. Zur Verdeutlichung ist wie in Figur 1 die Füllstandshöhe h angedeutet worden.
Da an jedem Messeingang eine Mehrzahl, im vorliegenden Beispiel drei, Messelektroden angeschlossen sind, wird hier die Summe der Messsignale der drei Messelektroden empfangen. Ändert sich die Füllstandshöhe, so ändert sich das Messsignal desjenigen Messsensors, in dessen Erfassungsbereich die Füllstandshöhenänderung stattfand. Im gezeigten Beispiel ist das der mittlere der drei mit der Bezugszahl 5 versehenen Messelektroden.
Die Ausleseeinrichtung erfasst nun lediglich, dass am fünften Messeingang eine Veränderung des Messsignals stattgefunden hat und kann nun nicht unterscheiden, ob dieses Messsignal von dem obersten, dem mittleren oder dem untersten mit der Bezugszahl 5 versehenen Messsensor herrührt. Daher wird noch eine Auslesung der Segmentelektroden A, B und C durchgeführt. Da die Variation des Messsignals von der Segmentelektrode B erfasst wird, kann nun die Auswerteeinheit bestimmen, welche der mit der Bezugszahl 5 versehene Messelektrode ein variierendes Messsignal erzeugte.
Durch diese Anordnung können die Anzahl der notwendigen Messeingänge deutlich reduziert werden. Im gezeigten Beispiel kann die Anzahl der Messeingänge auf 1 1 (8+3) reduziert werden, während in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel 24 Messeingänge notwendig sind. In Figur 3 ist eine Ausführungsform eines Füllstandssensors gezeigt, der in eine entsprechende Sauglanze integriert ist. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Sensoranordnung kann auf einer Leiterplatte montiert sein, die durch einen Schrumpfschlauch geschützt ist. Die entsprechende Messanordnung 104 ist in die Sauglanze integriert. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Sensor außen am Behälter oder auch in die Behälterwand zu integrieren oder zu befestigen.
Die in Figur 3 gezeigte Sauglanze weist ein Profil 101 auf, in dem ein Kanal zum Ansaugen des Füllgutes vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein offener Kanal in dem Profil 101 vorgesehen, in wel- chem die Messelektronik 104 angeordnet ist. Am unteren Ende der Sauglanze ist ein Ventilkörper 103 angeordnet, dessen genauer Aufbau noch erläutert wird. Am oberen Ende der Sauglanze ist eine Überwurfmutter 102 vorgesehen, mit der eine Schlauchtülle 106 unter Zwischenschaltung eines Quetschrings 107 montiert werden kann. Des Weiteren weist die Sauglanze einen Verschlussdeckel 105 auf, der anstelle des Kanisterverschlussdeckels verwendet werden kann. Der Vorrats- kanister wird daher geöffnet, indem sein Verschlussdecke abgeschraubt wird und stattdessen der Verschlussdeckel 105 mit integrierter Sauglanze in die Öffnung des Kanisters positioniert wird. Es ist alternativ möglich, auch den Kanal zur Aufnahme der Messelektronik geschlossen auszuführen. In diesem Fall ist es von Vorteil, die Kanalwände entsprechend dünn auszubilden, da die Kapazitätsmessung durch das außerhalb des Kanals anliegende Füllgut beeinflusst werden soll. Die Ver- wendung eines geschlossenen Kanals hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Messelektronik mit Hilfe einer Vergussmasse eingegossen werden kann. Auf den Schrumpfschlauch kann dann verzichtet werden.
In Figur 4 ist eine Explosionsansicht der Sauglanze gezeigt, aus der die Positionierung der einzel- nen Teile zu entnehmen ist. Das Profil 101 wird mithilfe der Stellmutter 109 am Verschlussdeckel 105 beziehungsweise der durch den Verschlussdeckel 105 hindurchragenden Stellhülse 1 10 befestigt, welche wiederum über den Klemmring 1 12 und die Klemmringmutter 1 13 am Saugkopf 108 befestigt ist. Der Saugkopf ist über die Dichtung 1 1 1 mit der Schlauchtülle 106 verbunden. Im Fußbereich der Sauglanze ist der Ventilkörper 103 mit der Sauglanze verschraubt, sodass der von der Sauglanze gebildete Kanal mit dem Ventilkörper 103 in Fluidkommunikation steht. Im Ventilkörper 103 ist die Ventilkugel 135 angeordnet, welche durch einen Ventilkugelsitz 134 gehalten wird. Der Ventilkugelsitz wird durch die aufgeclipste Kappe 133 im Ventilkörper 103 gehalten. Die Kappe 133 weist einen radial nach außen weisenden Anschlag 136 auf, an dem der Messsensor 104 anliegt. Die Ventilkugel 135 bildet zusammen mit dem Ventilkugelsitz 134 ein Rückschlagventil, das ein Zurückströmen von Förderfluid aus dem Profil 101 zurück in den Behälter verhindert. Wird jedoch über die Schlauchtülle 106 Förderfluid angesaugt, so wird die Ventilkugel 135 sich von dem Ven- tilkugelsitz 134 lösen und einen Strömungsdurchgang öffnen.
Der Ventilkörper 103 hat stirnseitig eine Reihe von Schlitzen 137, die sich von der Außenseite des Ventilkörpers 103 bis nach innen erstrecken. Diese Schlitze 137 bilden im montierten Zustand eine siebartige Struktur, über die Förderfluid seitlich in die Sauglanze eingesaugt werden kann.
Bezugszeichen l iste
A, B, C Segmentelektroden
h Füllstandshöhe
1-24 Messelektroden
100 Ground-Elektrode
101 Profil
102 Überwurfmutter
103 Ventilkörper
104 Messanordnung
105 Verschlussdeckel
106 Schlauchtülle
107 Quetsch ring
108 Saugkopf
109 Stellmutter
110 Stellhülse
111 Dichtung
112 Klemmring
113 Klemmringmutter
133 Kappe
134 Ventilkugelsitz
135 Ventilkugel
136 Anschlag
137 Schlitze

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Messvorrichtung zum Bestimmen des Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter, wobei die Messvorrichtung zumindest einen ersten Messsensor, einen zweiten Messsensor und einen dritten Messsensor aufweist, wobei die Messsensoren jeweils ein Messsensorsignal abgeben und in einer Höhenrichtung voneinander beabstandet sind, so dass der erste Messsensor in Höhenrichtung weiter oben als die anderen Messsensoren angeordnet ist, der zweite Messsensor in Höhenrichtung zwischen den beiden anderen Messsensoren angeordnet ist und der dritte Messsensor in Höhenrichtung weiter unten als die beiden anderen Messsensoren angeordnet ist, wobei eine Auslesevorrichtung mit mindestens drei Messeingängen zum Auslesen der Messsensorsignale vorgesehen ist, wobei jedes Messsensorsignal von Materialeigenschaften eines benachbart zu dem jeweiligen Messsensor angeordneten Füllgutes abhängt, wobei eine Kalibriereinrichtung vorgesehen ist, welche eine Berechnung eines von einem Messsensor, welcher in Höhenrichtung nicht ganz oben oder ganz unten positioniert ist, erfassten Füllstandes auf Basis des Messsensorsignales des weiter oben angeordneten Messsensors und/oder des weiter unten angeordneten Messsensors vornimmt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messsensoren kapazitive Messsensoren sind, die jeweils eine Messelektrode aufweisen, mit denen die Kapazität zwischen der Messelektrode und einer Referenzelektrode gemessen werden kann, wobei vorzugsweise alle Messsensoren dieselbe Referenzelektrode verwenden.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Messsensoren in Höhenrichtung auf einer Linie hintereinander angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Messsensoren derart angeordnet sind, dass die von den einzelnen Messsensoren erfassten Messbereiche sich in Höhenrichtung aneinander anschließen.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung, wenn die Ausleseeinrichtung die Veränderung von einem Messsensorsignal von nur einem Messsensor erfasst, bestimmt, dass die Füllstandshöhe sich im Messerfassungsbereich dieses Messsensors befindet, dass alle unter- halb dieses Messsensors angeordneten Messsensoren vollständig unterhalb des Füllstands und alle oberhalb dieses Messsensors angeordneten Messsensoren vollständig oberhalb des Füllstands angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als drei Messsensoren vorgesehen sind und die Kalibriereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie eine Berechnung eines von einem Messsensor, der nicht ganz oben oder ganz unten positioniert ist, erfassten Füllstandes auf Basis einer Mittelung der Messsensorsignale der in Höhenrichtung weiter oben angeordneten Messsensoren und auf Basis einer Mittelung der Messsensorsignale der in Höhenrichtung weiter unten angeordneten Messsensoren vornimmt.
Messvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Mittelung das Messsensorsignal des in Höhenrichtung nach oben unmittelbar benachbarten Messsensors nicht berücksichtigt wird, wobei vorzugsweise auch das Messsensorsignal des in Höhenrichtung nach unten unmittelbar benachbarten Messsensors bei der Mittelung nicht berücksichtigt wird.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung, sobald die Ausleseeinrichtung für einen Messsensor sowohl ein Messsignal in einem vollständig unterhalb des Füllstands positionierten Zustand als auch ein Messsignal in einem vollständig oberhalb des Füllstand positionierten Zustand erfasst hat, aus den beiden erfassten Werten eine Differenz bildet und diese Differenz zur Berechnung des Füllstandes aus dem erfassten Messsignal des Messsensors, in dessen Erfassungsbereich der Füllstand liegt, verwendet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Segmentsensoren vorgesehen sind, welche in Höhenrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Segmentsensor einen Segmenterfassungsbereich hat, der in Höhenrichtung die Messerfassungsbereiche von mindestens zwei Messsensoren abdeckt, wobei die Ausleseeinrichtung mindestens zwei Segmentmesseingänge zum Auslesen der Segmentsensorsignale aufweist, wobei zumindest zwei Messsensoren, deren Messerfassungsbereich in unterschiedlichen Segmenterfassungsbereichen liegen, mit demselben Messeingang der Ausleseeinrichtung verbunden sind, und eine Kontrollvorrichtung vorgesehen ist, welche bei einer erfassten Veränderung eines Signales an einem Messeingang der Ausleseeinrichtung bestimmt, an welchem Segmentmesseingang ebenfalls ein verändertes Signal erfasst wird und daraus die Information ableitet, welcher Messsensor die Veränderung des Signals an dem Messeingang verursacht hat.
Ansaugrohr zum Ansaugen von Füllgut mit einem sich entlang des Ansaugrohres erstreckenden Füllgutkanal mit einem Kanaleingang zum Ansaugen von Füllgut und einem Kanalausgang zur Abgabe von Füllgut und einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Ansaugrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich parallel zu dem Füllgutkanal erstreckender Messkanal vorgesehen ist, wobei die Messvorrichtung in dem Messkanal angeordnet ist.
Ansaugrohr nach Anspruch 10 oder 1 1 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Füllgutkanal ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches derart angeordnet ist, dass es, wenn der Druck im Füllgutkanal geringer als ein Umgebungsdruck ist, den Kanaleingang öffnet, und, wenn der Druck im Füllgutkanal größer als der Umgebungsdruck ist, den Kanaleingang verschließt.
Ansaugrohr nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Kanaleingangsseitigen Ende des Ansaugrohrs ein Ansaugteil angeordnet und mit dem Kanaleingang verbunden ist, in dem zumindest eine sich von der Umfangsfläche des Ansaugrohrs bis zu dem Füllgutkanal erstreckende Öffnung vorgesehen ist, wobei vorzugsweise eine Vielzahl sich von der Umfangsfläche des Ansaugrohrs bis zu dem Füllgutkanal erstreckende Öffnungen in dem Ansaugteil vorgesehen sind.
Ansaugrohr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung sich Kanaleingangsseitig über das Ansaugrohr hinaus erstreckt.
15. Ansaugrohr nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugteil einen Anschlag für die Messvorrichtung aufweist, der derart angeordnet ist, dass die Bewegung der Messvorrichtung innerhalb des Messkanals begrenzt wird.
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