201606. lajstromszámú szabadalom • Szintmérő berendezés
1 HU 201606 A 2 A találmány olyan szintmérő berendezés, amely darabos, szemcsés és porszerű közegek szintjének diszkrét időpontokban történő mérésére szolgál. Közegbe merülő mechanikus mérőeleme lánc, vagy láncszerűen tagolt és a mérendő közegen kívül - a mérőelem hosszirányában elmozdulni képes függesztőelemhez kapcsolt. E függesztőelem olyan emelősüllyesztő szerkezethez kapcsolódik, amely süllyesztő irányú működéskor tolóerőt kifejteni nem képes, így a függesztőelemet és a hozzá kapcsolt mérőelemet súlyerejük süllyeszti mindaddig, amíg a függesztőelem a mérlegre támaszkodik. A lánc, vagy láncszerűen tagolt mérőelem a közegbe belenyúlik, így a közegfelszín alatti szakaszának helyzetét a közeg határozza meg, ennek súlyát a közeg megtartja. A függesztőelem súlya mellett csak a mérőelem közegszinttől függő hosszúságú (közeg-felszín feletti) szabadon függő szakaszának súlya terheli a mérleget, amely a közegszinttel közvetlen összefüggésben van és így a kapott mérőjel a közegszint mérésére alkalmas. A darabos, szemcsés és porszerű közegek szintmérésére ismert berendezések sokfélék. Nem részletezve az akusztikai, kapacitív és radiológiai elven működő berendezéseket, a mechankus elven működő berendezések is többfélék. Egyik csoportjuk a közegszint feletti térség magasságának hosszméréssel történő meghatározásával működik. A közegfelszínre lebocsátott súly rugalmas függesztőeleme jeladóval ellátott hosszmérő görgőt hajt. A mechanikus elven működő berendezések másik csoportja - mely a találmány tárgyát képező berendezéssel kapcsolatba hozható - erőmérés segítségével állapítja meg a közegszintet. Ilyen például a DE 3340716 Al (G 01F 23/04, 1985. 05. 23.) sz. szabadalmi leírásban ismertetett megoldás. E megoldás szerkezeti felépítéséből hiányzik a mérőelem diszkrét (mérési) időpontokban, történő süllyesztését végző szerkezeti egység, és mérőeleme úszótestekkel van felszerelve, ezért csak folyadékközegek szintjének mérésére alkalmas. Ez a leírás szerinti berendezésnek nem hátránya, mert nem is célja a darabos, szemcsés és porszerű közegek szintjének mérése. A találmány tárgyát képező berendezéssel legközelebbi kapcsolatba hozható az US 4 676 099 (G 01F 23/20, 1987. 06. 30.) sz. szabadalmi leírásban ismertetett megoldás. Ennek a berendezésnek a mérőeleme sodronykötél. A sodronykötél közegszint feletti szabadon függő szakaszának súlyát emelősüllyesztő szerkezet erőmérő berendezésre terheli, és a szintmérést így teszi lehetővé. A sodronykötélhez kapcsolható kábel segítségével más - a közegre vonatkozó - anyagállapotjelző (pl. hőmérséklet) mérésére is használható. A megoldás szerint a sodronykötél felfüggesztése is specifikált. A sodronykötelet ugyanis - mivel a közegszint alatti alsó szakasza a közegben van - a közegszint csökkenésekor jelentős húzóerő terheli, és ennek hatására az a felfüggesztési pontban igyekszik elfordulni. Ha az elfordulás lehetősége a felfüggesztési pontnál nem biztosított, akkor a sodronykötélben csavaró-feszültség is keletkezik. E megoldás a szükséges elfordulás lehetőségét talpcsapágy beépítésével teszi lehetővé, és így akadályozza meg jelentős csavarófeszültség keletkezését. A sodronykötél specifikált felfüggesztése a közegszint csökkenésekor fellépő oldalirányú (nem vertikális) erők kompenzálására is kiterjed. Ennek érdekében csúszógyűrű beépítésével a sodronykötél felfüggesztési pontját vertikálisan megvezeti, vagy az oldalirányú erők által megkívánt elmozdulást oldalirányban elcsúszó alátámasztással teszi lehetővé. Az oldalirányú erők felvételének fent említett megoldásai mellett gömbcsuklós felfüggesztést is javasol. Fenti megoldás olyan lehetséges változatot is közöl, melynél a felfüggesztett sodronykötél csak a közegfelszínig nyúlik le. Ez a berendezés a közegszint csökkenésekor a mérőelemként szolgáló sodronykötelet méréskor a közegszintig minden esetben utánasüllyeszti és az így növekvő hosszúságú sodronykötél növekvő súlya a csökkenő közegszintnek megfelelő mérőjelet ad. Ez a megoldás már a hosszmérés elvét is követi, azt súlymérés közvetítésével oldja meg. A fent említett szabadalmi leírás igénypontjai az előbbiekben leírt - sodronykötél felfüggesztésére vonatkozó - változatok (talpcsapágy beépítése, vertikális megvezetést biztosító csúszógyűrű beépítése, elcsúszó alátámasztás, gömbcsuklós alátámasztás, közegfelszínig lenyúló sodronykötél szabályozott utánaengedéssel) kombinációit tartalmazzák. Az előbbiekben részletezett megoldás legfőbb hátránya abban rejlik, hogy mérőeleme sodronykötél, amely az üzem közben fellépő nyújtóerő hatására elcsavarodni igyekszik. Ha az elcsavarodás lehetősége nem biztosított akkor benne csavarófeszültség keletkezik és emellett a sodronykötélközeggel érintkező elemi szálai jelentősen rongálódnak. A sodronykötél, mint mérőelem hátránya abban is jelentkezik, hogy az egymást követő mérések alkalmával a mérlegre terhelt szabadon függő felső szakasz hossza (így súlya is) a közeg által megtartott alsó résztől nem mindig egyformán és pontosan határolódik el. A közegrészecskék szintcsökkenéskori turbulens áramlása miatt ugyanis a közegfelszín közelében levő sodronykötél - szakasz ferdén is és vertikálisan is beállhat. A lehetséges különböző irányú beállások eredményeképpen a közeg a közegfelszín feletti sodronykötélszakaszból különböző hossszúságú részeket tarthat fenn - vagyis lehetetlenné teszi a felszín feletti szakasz súlyának pontos mérését, ami jelentésen rontja a berendezés mérési pontosságát. E hatás annál erősebben jelentkezik, minél nagyobb a sodronykötél nyomó- és hajlítási merevsége. Ez a hátrány az ismertetett megoldás azon változatainál nem jelentkezik, melyeknél a sodronykötél mérőelem a közegbe nem nyúlik bele. E változatoknál viszont hátrányos az, hogy a mérőberendzést a sodronykötél utánengedéséhez szükséges pótlólagos részegységekkel kell ellátni. Az ismertetett megoldás hátrányos tulajdonságait figyelembe véve- a találmány révén megoldandó feladatok:- egyszerű, ezáltal olcsó és üzembiztos szintmérő berendezés előállítása,- a mérési pontosság fokozása. A találmányhoz legközelebb álló - előbbiekben ismertetett - megoldást elemezve megállapítható, hogy csaknem valamennyi hátrányos tulajdonsága (mérőelemében nyújtóerő hatására csavarófeszültségek is fellépnek, mérőelemének nyomó- és hajlítási merevsége rontja a mérési pontosságot, mérőelemének elemi szálai könnyen rongálódnak) a sodronykötél, mint mérőelem alkalmazásával függ össze. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
