[发明专利]用于确定和/或监控在容器中的液体的料位和密度和/或粘度的多变量传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定和/或监控在容器中的液体的预定料位和密度和/或粘度的设备。

背景技术

对于在容器中的液体或散货的料位测量，频繁使用所谓的振荡叉。在该情况下，存在多个不同形式的实施例，它们主要在振荡叉的形状和长度上不同。这样的振荡叉由两个杆构成，并且置于薄膜上，该薄膜被驱动单元激励得振荡。由此激励该两个杆以相反相位振荡。以振荡系统的谐振频率来进行激励。当振荡叉与被测介质接触时，振荡减弱。因为当振荡叉进入液体介质时必须移动的额外的质量，振荡频率降低。在诸如气体的具有低密度的介质的情况下，这种效果可忽略。在所有粘性液体介质的情况下，作为摩擦的结果出现振荡幅度的阻尼。根据介质来评估幅度改变和/或频率改变。另外，对于因为通过驱动来移动振荡杆以至振荡而导致的在驱动电压和接收电压之间的相移进行评估，因为这同样在介质中改变。

在容器中，经常应用两个这样的振荡叉，一个被置于容器的下部区中，并且一个被置于上部区中。在正常状态中，在上面安装的振荡叉在空气中振荡，并且提供溢出保护，而在下面安装的振荡叉在介质中以正常操作振荡，并且提供防止干运转的保护。这样的振荡叉在不形成积淀物的液体中和相对于振荡叉具有小微粒大小的散货中运行良好。在介质在振荡叉上形成积淀物的情况下，在某一积淀物厚度后，形成从一个杆达到另一个杆的桥。这些影响振荡系统，并且最后导致振荡杆不再振荡，因此不能再测量。

振荡叉也可以被应用来确定液体介质的密度和/或粘度。然而，为了能够明确地确定被测变量，必须保持边界条件不变，并且分别确定干扰变量。在确定密度和粘度的情况下这样的边界条件或干扰变量的示例是料位。在粘度的确定中，例如因为温度波动导致的介质的可变密度代表干扰变量。为了仍然能够确定粘度，保持密度不变，使用独立的测量装置确定密度，或选择测量方法，这补偿了对于密度的依赖性。后者经常与在电子方面很大的努力相关。经常地，不可能保持边界条件不变，使得至少需要第二测量装置来用于确定干扰变量。这要求至少一个另外的工艺连接件，该工艺连接件取决于应用领域不仅带来额外的成本，而且引入了卫生风险。

在由粗微粒构成的散货或包含粗微粒的液体的情况下，在该情况下微粒的直径大约等于在振荡叉的两个杆之间的距离，出现微粒阻塞在杆之间。这也导致振荡叉的故障。通常，在两种情况下，产生错误报告，这由于安全原因而关闭生产过程。

液体的料位测量的非电子振动原理是：其中，向容器内引入杆。该杆伸入容器内深处，并且其配备有多个所谓的浮标。浮标然后将它们本身布置在与液体的料位对应的确定高度。

由于在杆上的多个浮标的应用，使用这种设备，不仅可以确定料位，而且例如可以确定多相混合物的情况下的相界。然而，在这种方法的情况下的缺点是浮标容易磨损。

从公布DE 3215040 C2，已知用于电子振动料位测量的设备，该设备由测量管构成，该测量管被引入容器内，并且被位于测量管内部中的驱动器激励得振荡。测量管是圆柱形的，其中，底座是圆形或椭圆的。在这种设备的情况下微粒的阻塞不带来问题。然而，缺点是：为了激励测量管，需要较高的频率，这使得驱动器和电子部件变形。另外，仅可获得低振荡幅度。

发明内容

本发明的目的是提供用于电子振动料位测量的替代设备，在该情况下，排除了通过在被测介质中包含的微粒产生的可振荡单元的阻塞或桥，并且这另外使得能够确定至少一个另外的工艺变量。

通过包括具有测量管的设备的特征来实现该目的，该测量管被引入容器内，该测量管至少具有第一可振荡分段和第二可振荡分段，这些可振荡分段具有偏离圆形形状的横截面区域，在这些可振荡分段的内壁上，放置了驱动器/接收单元，这使得可振荡分段执行谐振振荡，并且提供了至少一个控制/评估单元，其评估振荡的频率和/或相位和/或幅度，并且从中确定达到了液体的预定料位和密度和/或粘度。

多变量传感器的优点是：通过分别形成在容器基底附近的测量管的端部和在盖子附近的测量管的端部形成的可振荡分段，可以仅使用一个装置来涵盖干运转保护和溢出保护两者。也能够以下述方式在测量管的中部设置另外的可振荡分段：借助于它，可以确定另外的料位，或可以进行似真查询。如果例如干运转保护警告发出信号并且中间分段仍然显示介质，则存在错误。而且，可以使用分段之一来监控料位，而另一个分段用于确定介质的密度。而且，在测量或已知的密度的情况下，仅使用一个可振荡分段来确定介质的粘度。因此，本发明的设备包含多变量传感器，该多变量传感器使得能够仅使用一个测量装置来确定大量的工艺变量。这特别有益，因为仅需要一个工艺连接件。