NO753056L - - Google Patents

Description

Anordning for indikering av niv&overskridelse.

Oppfinnelsen vedrører en anordning for varsling av overskridelsen

av et nivå ved fylling av vanntanker og lignende ned faste og/eller flytende stoffer, idet denne anordning omfatter et måleorgan.

Kjente nivåindikatorer er måleglass, flottører og indikatorer basert på fotoceller. Måleglass er en passiv indikator som krever at overskridelsen av et gitt nivå overvåkes manuelt, hvilket har den ulempe at det kan bare angi væskenivåer. Flottørlndikatorer gir mulighet for en aktiv reaksjon på nivåovcrskridolse. Den mekaniske indikering kan finne sted på mange måter ved hjelp av annsysterner. Også i dette tilfelle er det en ulempe at nivåene til faste stoffer ikke kan indi-keres. Fotocelle-indikatorer er fri for den siste ulempe, men de har den ulempe at det kreves to elementer som er anbragt i avstand fra hverandre, dvs. lyskilden og lysmottåkeren. Dette krever ekstra ledning. Pulver har en meget uheldig virkning på denne indikator. Særlig omhu og nøyaktighet ved monteringen i en vanligvis fast stilling reduserer denne indikator til et instrument med begrenset bruk med liten fleksibilitet.

Oppfinnelsen har til formål å frembringe en aktiv anordning for indikering av nivåoverskridelse, som kan drives både med faste stoffer og væskeformete stoffer, samtidig som den krever så lite ledning som mulig og danner en enkelt enhet som lettvint kan plasseres hvor som helst og som ikke er ømfintlig overfor støv og lite ømfintlig overfor materialpartikler som henger seg fast.

Dette kan oppnås ved en anordning som er utformet i overensstemmelse med patentkrav 1»

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere under henvisning til teg-ningene, hvor

fig. X viser et blokkdiagram av en utførelsesform av anordningen,

fig. 2 viser en skisse av en utførelsesform av den fastgjorte føler,

fig. S viser et blokkdiagram av logikkrets-kretsen og koblings- og gj englvelsesanordningen,

fig. 4 viser en skisse av en utførelsesform av to parallellkoblete måleorganer,

flg. 5, 6 og 7 viser snitt gjennom forskjellige utførelsesformer av anordningen ifølge oppfinnelsen,

fig. 8 viser en ytterligere utførelsesform av føleren.

I flg. 1 betegner henvisningstall 8 et måleorgan som er dannet av en føler 1 koblet til en oscillator 2, hvis utgang er koblet til inn-gangen til/en likerettende og forsterkende krets 3. Utgangen fra kretsen 3 er koblet gjennom en likestrøms-separator 4 til en loglkk-krets 5, som i sin tur er koblet til en bryter- og gjengiveranordning 6. fin likestrøraskilde 7 forsyner kretsen med de nødvendige spenninger.

Denne anordning virker på følgende måte: Dersom det skjer en forandring av mediet i den umiddelbare nerhet til don føler som er plassert i målerommet, f.eks. ved at mediet erstattes med et annet medium,

vil fysikalske størrelser følgelig forandres på stedet, f.eks. den spesifikke masse, varmeledningskoeffisienten, den elektriske lednings-evnen samt den magnetiske ledningsevne. Bn føler som er egnet for å oppfatte forandringer i enhver av disse fysikalske størrelser, f.eks. en temperaturømfintlig motstand, et kapasitivt element eller et induk-tivt element, er innesluttet i en oscillatorkrets. Måleelementet, føleren, er fortrinnsvis tilkoblet en aktiv oscillator, som er innstilt slik at det ved en gitt minste forandring i verdien til elementet, settes i drift. Oscillatoren vil, når den er virksom, frembringe på

sin utgang en vekselspenning som mates til en likerettende eller forsterkende krets som blir virksom når det på dens inngang opptrer en vekselspenning med en viss minimumsamplitude. Den likerettende og forsterkende krets er utformet slik at nærværet av en tilstrekkelig høy vekselspenning på dens inngang forårsaker en høyere likestrøm gjennom tilførselsledningene til likestrømskilden. Denne strømforandring overføres gjennom en likestrømsseparator til en logikk-krets som om-danner informasjonen som finnes 1 strømforandringen til styresignaler som styrer bryte- og gjengivelsesanordningen slik at et varslings- og/

eller alarmsystem settes i virksomhet. LikestTøarskiIden 7 mater måleorganet 8 gjennom primærdelen til likestrømseparatoren. Signal-overføringen finner således sted gjennom måleorganets tilførsels-linjer for likestrøm.

Ved en foretrukket utførelsesform omfatter måleorganet en kapasitiv føler for registrering av forandringer i den dielektrlske konstant (dvs. de dielektrlske tap i det omgivende medium). Siden kapasitansen til en kondensator er proporsjonal med den dielektrlske konstant til mediet mellom elektrodene, vil en forandring i den dielektrlske konstant forårsake en kapasitansforandring. Når en forutbestemt verdi for denne kåpasitans overskrides, vil oscillatoren 2 begynne å oscil-lere.

Fig. 2 viser en utførelsesform av en kapasitiv føler. En elektrisk isolerende bærer 10 er forsynt med to konsentriske, elektrisk ledende, plane ringer, dvs. en ytr©ring 12 og en indre ring eller riktigere

en rund plate 11. Med slik plassering av elektrodene oppnås en maksi-mal ømfintlighet overfor forandringer i de dielektrlske egenskaper til materialen©i følerens umiddelbare nærhet. En plate 13 på en side av bæreren 10 danner en skjerra mellom den kapasitiv© føler og oscillatoren.

Det måleorgan som er beskrevet ovenfor er fortrinnsvis innleiret i plast, slik at det er meget motstandsdyktig mot støt eller slag og overfor trykk- eller temperaturvariasjoner samt overfor angrep fra aggressive miljøer uten uheldig innvirkning på følsomheten. Dessuten oppnås en tilfredsstillende elektrisk isolering, hvilket er viktig ved målinger 1 åpne omgivelser»

I fig. 3 betegner henvisningstall 20 en likestrømsregulator som er forsynt med spennings- og strømbegrensere (ikke vist) av hensyn til den sikkerhet som kreves i mange sammenhenger, samt med et par inn-gangskleamer for tilkobling til en likestrØmskilde, ot par utgangsklemmer for tilførsel av den nødvendige matespenning til nåloorganet, samt utgangsklemmer for avgivelse av de forskjellige spenninger som er antydet med pluss 1 og ♦ 2 og som kreves i logikk-kretsen og i bryte- og gjengivelsesanordningen. fin ♦ tre utgangsklemme er koblet til primasrsiden av likestrømseparatoren eller signal- overføringsorganet, som ved en foretrukket utførelsesform dannes av en lysavglvende diode 22, idet sekundærdelen dannes av en fototransistor 23. Mellom kollekteren og emitteren til fototransistoren 23 er det innskutt en motstand 24 som er koblet på emittersiden til den positive spenning ♦ 1 og på kollektorsiden gjennom en motstand 25 til den positive spenning + 2. Ved hjelp av en leder 26 er fototransistorens 23 kol-lektor koblet til en logikk-krets 35. Kretsen 35 omfatter i en ut-førelsesform hvor det f.eks. benyttes to måleorganer for å angi overskridelse av to nivåer, tre Schmitt-triggere 30, 31 og 32, hvis innganger er koblet over variable motstandere 27, 28 og 29 parallelt med lederen 26, idet de variable motstandere tjener til å innstille den riktige inngangsterskel til hver Schmitt-trigger. Inngangs-terskelen til Schmitt-triggeren 30 er innstilt slik at denne triggeren svarer på feil i systemet, dvs. på spenninger og/eller strømmer som forblir under dé gitte driftsgrenser. En pulsforsterker 33, som or koblet til Schmitt-triggerens 30 utgang, gir et styresignal for bryter- og gjeagivelsesanordningen 36 og et sperresignal for en flip-flop-krets 34. Schaitt-triggerne 31 og 32 er innstilt ved hjelp av da respektive variable motstander 28 og 29 slik at de reagereT på spenninger over lederen 26 son tilsvarer to forskjellige nivåor. Sohmitt-triggerne 31 og 32 er koblet til en krets 34 som omfatter en rokke flip-flopper som avgir styrepulser for bryte- og gjengivelsos-anordningen 36.

Driften av kretsen er illustrert i figuren. Jo høyere strøm som løper gjennom primærdelen 22 til omformingsorganet 21, desto lavere er spenningen over lederen 26. I hvilestillingen vil ingen av Schraitt-triggerne 30, 31 eller 32 reagere slik at intet styresignal vil føres frem til bryte- og gjengivelsesanordningen 36. Dersom, på grunn av en forstyrrelse, en strøm lavere enn den normale strøm flyter gjennom 22, vil Schmitt-triggeren 30 reagere og angi et feilsignal. Dersom et første måleorgan oppfatter overskridelsen av et første nivå, vil den tilhørende strøm som flyter gjennom 22 energisere Schmitt-triggeren 31 slik at det frembringe* et første styresignal som angir at det første nivå er nådd. Dersom et andre måleorgan iakttar overskridelsen av et andre nivå, vil den tilhørende strøm som flytor gjennom 22 kktxximxux aktivere Schmitt-triggeren 32 slik at det frombringes et andre styresignal som angir at det andre nivå ør nådd. Forekomsten av en feil vil forårsake at kretsen 33 avgir en sperrepuls til flip-flop-kretsen 34 for å hindre indikering av nivået. Bryte- og gjengivelsesanordningen omfatter en rekke audiovisuelle indikatorer, f.eks. signallamper og ringeklokker»et energiserende organ for innkobling av dette, samt dessuten, organer som er i stand til å avgi styresignaler til de ønskete anordninger som svarer til overvåking av nivåer, så som pumper, lukkeanordninger og lignende.

Pig. 4 viser en utførelsesform av to måleorganer 40 og 41 som er festet til en bærestang 46. Ved hjelp av en lett løsbar festeanord-ning 42 er måleorganet 40 festet til et rør 43 som er forbundet med en bærer 46. Rørets 43 akse danner en vinkel alfa med bærerens 46 akse 45. Årsaken til dette er, at når do benyttes i åer eller mindre klebende stoffer, så som råolje, vil denne feste seg mindre hurtig til måleorganet forutsatt at dette er plassert i en nedad hellende stilling i forhold til vaskenivået. Dersom bæreren er plassert verti-kalt, vil vinkelen alfa i praksis være omtrent 45°•

Por å hindre reaksjon fra aåloorganet når det påvirkes direkte av

den nedfallende fyllestråle, kan den forsynes med en delvis omgivende, svakt utadløpende hette som blottlegger den nedadrettede måleåpning.

Dersom det Ønskes kan man ta forholdsregler for å hindre uønskete indikoringer av nivåovorskrideise med måleorganet på grunn av skvett fra det ifyl1te stoff. Por dette formål må logikk-kretsen utvides med en tidskrets som holder signalinformasjonen i en forutbestemt tidsperiode og sammenligner den lagrete signallnformasjon mod den virkelige signallnformasjon på et forutbestemt tidspunkt i perioden, slik at don baro gir et styresignal i det tilfelle at det foreligger overensstemmelse i informasjonen som angir overskridelsen av et nivå.

Indikatoren ifølge oppfinnelsen, som er beskrevet ovenfor, må inn-stilles for et gitt roferansemedium, i praksis vanligvis luft. Materialer med en dielektrisitetskonstant som avviker tilstrekkelig fra dielektrisitetskonstanten til luft, som er omtrent 1, og som foreligger i tilstrekkelige mengder og er tilstrekkelig nar måleorganet, er i stand til å frembringe en reaksjon i måleorganet. Slike materialer er f.eks. olje, parafin, toluen, sement, kornvarer og for-stoffer. Klumpete materialer har også en virkning, forutsatt at klum-pene ikke er for store. Likeledes har klebrige stoffer en virkning. Dersom disse stoffer er meget klebrige, må måleorganet renses før

det kan brukes på nytt. En bærer i form av et rør, som kan monteres enkelt og hvortil det er festet ett eller flere måleorganer som er

parallellkoblet, slik at bare ett par tilkoblingsledninger må benyttes, gjør nivåindikatoren ifølge oppfinnelsen fleksibel og allsidig anvend-bar. Figurene 5, 6 og 7 viser spesielle utføreIsesformer av måleorganer som er egnet for bruk i spesielle omgivelser. Fig. S viser et måleorgan som er forsynt med en kappe av delvis metallisk og delvis isolerende materiale for bruk i rom som medfører permanent risiko for eksplosjon. Metallkappen 50 kan være av rustfritt stål. Overflaten til det Isolerende materiale bør ikke være for stor av hensyn til dannelsen av statiske ladninger, som kan resultere i gnister. Kappen SO er forsynt med en rund plate 51 av isolerende materiale, over hvilken det er skruet et hode 52, for eksempel av rustfritt stål, som har en liten, sirkelformet åpning 53 på høyde med en føler 55. Følgelig er det på følerens nivå en liten, udekket flate av isolerende materiale, f.eks. teflon, som er tilstrekkelig stor til å tillate føleren å reagere på de omgivende media og som er tilstrekkelig liten for å tilfredsstille de sikkerhetskrav som stilles i rom med permanent risiko for eksplosjon (kravet er: den udekkete flate må være mindre enn 25 cm ). Et harpiksdekket måleorgan 54 or innspent i kappen 50 før plassering i det beskyttende hylster.

Flg. 6 viser en variant av utførelsesformen i fig. 5. Når måleorganet benyttes i rom som ikke har en permanent, men bare en tilfeldig risiko for eksplosjon, er sikkerhetskravene mindre strenge (den udekkete flate må være mindre enn omtrent SO cm ) slik at bare en liten del trenger å være dekket. Et metallhylster 60 og et hode 61 av isolerende materiale danner kappen som opptar det plastdekkete måleorgan 54.

Fig*7 viser en ytterligere utførelsesform. Denne er særlig beregnet for bruk i rom hvor det kan forekomme ekstreme temperaturer, f .eks.

i veivhuset til en motor, i sylindre eller flasker som inneholder flytende gasser eller lignende. Bn føler 80, 81 er plassert i en større avstand fra de elektroniske deler på et kretskort 71 i måleorganet, og den kan strekke seg inn i raåleroraraet omgitt av et beskyttende hode 72, f.eks. av teflon, som er motstandsdyktig mot ekstreme omgivelsestemperaturer, idet måleorganet er skruet ved hjelp av et koblingsstykke 70 inn i veggen, mens den elektroniske del uten-for mål©rommet befinner seg på normal omgivelsestemperatur. Føleren

elektroder 30 og 81 er utformet slik at do passer til de herskende forhold (so også flg*8). Hverken denne utforming eller de ekstreme temperaturer vil innvirke uheldig på indikeringsegenskapene til det måleorgan som er beskrevet ovenfor. To kobberrør 80 og 81,hvis akser faller sammen, er plassert på linje og er isolert 1 forhold til hverandre med en isolerende og beskyttende sylinder 72. Rørene danner kondensatorelektrodene, som hver er individuelt koblet gjennom en ledning til den elektroniske del av måleanordningen.

Utførelsesformene som er beskrevet ovenfor og vist i figurene 5, 6,

7 og 8 er også meget egnet for bruk i meget aggressive omgivelser, særlig dersom det benyttes en beskyttende kappe, f.eks. fullstendig av teflon.

Det skulle være klart at det kan finnes en egnet kombinasjon av materialer for kappen, som kan benyttes i andre omgivelser enn de omgivelser som medfører eksplosjonsrlsiko, eller meget høye eller meget lave temperaturer.

Claims (16)

1. Anordning for indikering av nivåoverskridelse i beholdere, tanker og lignende, med faste og/eller flytende stoffer, omfattende et måleorgan, karakterisert ved at måleorganet er utformet slik at det ved en forandring i det omgivende medium er istand til å oppfatte en forandring i en fysikalsk størrelse til dette, idet ot signal avgis som reaksjon på donne forandring.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at måleorganet omfatter en kapasitiv føler som er istand til å reagere på forandringer i dielektrisitetskonstanten til et skift-ende omgivende medium.

3. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at den kapasitive føler omfatter to konsentriske, koplanare, ringformete plater.

4. Anordning i samsvar med krav 2 eller 3, karakterisert ved at måleorganet omfatter en oscillator, idet den variable kondensator i føleren er tilsluttet oscillatoren slik at oscillatoren bare kan starte når kondensatoren overstiger en bestemt terskelverdi.

5. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at måleorganet omfatter en likeretter- og forsterkerkrets som er utformet slik at det som reaksjon på svingninger i oscillatoren kan trekkes en høyere strøm fra strømkilden, idet størrelsen på den opp-tatte strøm kan utgjøre signallnformasjonen.

6. Anordning i samsvar med et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den omfatter et elektrisk isolert signalover-føringsorgan for overføring av signallnformasjon fra måleorganet til en loglkk-krets, idet likestrømmer fT a måleorganet separeres fra signallnformasjonen.

7. Anordning i samsvar med krav 6, karakterisert ved at overføringsorganet for signalet omfatter en lysavgivende diode og en fototransistor.

8. Anordning i samsvar mod et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at den omfatter en rekke parallellkoblete måleorganer for å angl overskridelsen av forskjellige nivå.

9. Anordning i samsvar med et av kravene 6 ti18, karakterisert ved at logikk-kretsen omfatter flere Schmitt-triggere for å gi styrepulser til et bryte- og gjengivelsesapparat som reaksjon på signaler som overføres fra signaloverføringsorganet, idet Schmitt-triggerne hver har en individuell, forutbestemt terskelverdi for å angi i det minste like mange forskjellige driftsbetingel-ser.

10. Anordning i samsvar med et av kravene ltil 9, karakterisert ved at måleorganet er innleiret i plast.

11. Anordning i samsvar med et av kravene 1 til 10, karakterisert ved at måleorganet er plassert skrått nedadrettet i forhold til et horisontalplan.

12. Anordning i samsvar med et av kravene 1 til 11, karakterisert ved at måleorganet har en beskyttende kappe, idet denne beskyttende kappe i det minste ved overdelen av eller rundt hele føleren eller en del av denne er fremstilt av elektrisk isolerende materiale, mens den øvrige del av kappen er fremstilt av elektrisk ledende materiale.

13. Anordning i samsvar med et av kravene 1 til 12, karakterisert ved at føleren er termisk Isolert fra den elektroniske del av måleorganet og omgitt av et beskyttende, elektrisk ikke-ledende belegg for å være istand til å reagere på nivåoverskridelse av materialer i rom hvor det kan herske temperaturer som er meget forskjellig fra driftstemperaturen til den elektroniske del av måleorganet.

14. Anordning i samsvar med krav 12,eller 13, karakterisert ved at det isolerende materiale er fremstilt av teflon.

15. Anordning i samsvar med krav 13, karakterisert ved at føleren er utformet mod to koaksiale, elektrisk isolerte rør av elektrisk ledende materiale, som er anbragt på linje.

16. Fremgangsmåte for varsling av nivåoverskridelse ved fylling av beholdere, tanker og lignende, med faste og/eller flyktige stoffer, karakterisert ved at en eller flere anordninger i samsvar med krav 1 til 15, er anbragt i et målerom, idet den to-eller tre-lederkabel som er tilført hver andrdning er koblet gjennom en likestrømseparator til en likestrømskilde og en logikk-krets.