Vorrichtung zum Anzeigen der Höhe oder Menge einer Flüssigkeit in einem Behälter
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzeigen der Höhe oder Menge einer Flüssigkeit in einem Behälter, insbesondere einer Flüssigkeit, deren Dichte geringer ist als die des Wassers.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue und verbesserte Flüssigkeitsmessvorrichtung zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, leicht in einen die zu messende Flüssigkeit enthaltenden Behälter eingebaut werden kann und betriebssichere Angaben über die Höhe der Flüssigkeit im Behälter liefert.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einem eine Zeigerwelle mit Zeiger und Skala aufnehmenden Gehäuse mit einem sich nach unten erstreckenden Haltearm, an dessen unteren Teil einerseits ein an seinem freien Ende einen aus verhältnismässig leichtem Werkstoff bestehenden Schwimmkörper tragender langer Hebel und anderseits ein aus seinem freien Ende einen aus verhältnismässig schwerem Werkstoff bestehenden Tauchkörper tragender kurzer Hebel angelenkt ist, wobei letzterer sich mit seinem angelenkten Ende gegen eine Schulter am angelenkten Ende des langen Hebels abstützt, der Kraftschluss an der Schulter durch die Gewichte der beiden Körper bewirkt wird und der lange Hebel iiber eine an ihn angelenkte Verbindungsstange mit einem Kurbelarm der Zeigerwelle im Sinne der Zeigerbeeinflussung zusammenarbeitet.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt durch einen mit der Anzeigevorrichtung versehenen Behälter.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht des auf die Flüssigkeitshöhe ansprechenden Teiles des in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Mechanismus.
Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht, aus der hervorgeht, wie der Schwimmkörper des Messmechanismus an das freie Ende des mit ihm verbundenen Hebels angelenkt ist,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie die entsprechenden Hebel an dem nach unten ragenden Haltearm und an der Verbindungsstange des Messmechanismus angelenkt sind, wobei die Teile einzeln unmittelbar vor ihrem Zusammenbau dargestellt sind,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Tauchkörpers und der damit verbundenen Querstifte, wie sie beim Messmechanismus nach Fig. 1 verwendet sind,
Fig. 6 ein Vertikalschnitt durch das Gehäuse des Mechanismus nach Fig. 1, in grösserem Massstab, und
Fig. 7 eine Vorderansicht des in Fig. 6 gezeigten Gehäuses, im gleichen Massstab.
In den Zeichnungen ist allgemein mit 11 eine Flüssigkeitsmessvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung bezeichnet, die sich zum Einbau in den die betreffende Flüssigkeit enthaltenden Behälter eignet, beispielsweise in einen Tank 12 mit einer Flüssigkeit 13, deren Dichte geringer ist als die des Wassers, z. B. mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff, wie Butan oder dergleichen. Der Behälter 12 ist von üblicher Konstruktion und mit einem Hals 14 versehen, der im wesentlichen in der Mitte der oberen Wand sitzt und, wie in Fig. 1 deutlich gezeigt, mit einem Innengewinde versehen ist.
Die Messvorrichtung 11 enthält ein Lagerteil 15 in Form eines im wesentlichen rechtwinkligen Gehäuses (vgl. die Fig. 6 und 7), das einen nach unten ragenden, mit einem Aussengewinde versehenen Stutzen 16 aufweist, der in den Hals 14 des Tanks 12 einschraubbar ist und dadurch das Befestigen der Messvorrichtung am Tank ermöglicht.
Wie später erläutert wird, ist der Mechanismus so angeordnet, dass er durch den Hals 14 in den Tank eingeführt werden kann, bevor der nach unten ragende Stutzen 16 in das Innengewinde des Halses 14 eingeschraubt wird.
Das Gehäuse 15 weist in seiner oberen Wand die mit einem Innengewinde versehene Öffnung 18 auf, mit der eine entsprechende Leitung 19 verbunden werden kann, durch die das Gas oder der Dampf der Flüssigkeit im Tank 12 abgelassen und durch entsprechende Ventile zu einer Anlage weitergeleitet werden kann, in der er verwertet wird.
Das Gehäuse 15 ist mit einem durchsichtigen Fenster 20 versehen, das in der Vorderwand des Gehäuses abdichtend befestigt ist und eine geeichte Skala 21 und einen drehbaren Zeiger 22 enthält, der an einer horizontalen Welle 23 befestigt ist; diese ist konzentrisch zur Skala 21 geführt und drehbar in einer geeigneten Tragwand 24 gelagert, die in der Vorderwand des Gehäuses 15 hinter der Skalascheibe 21 befestigt ist.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Vorderwand des Gehäuses 15 mit einer zylindrischen, abgesetzten Bohrung 25 versehen, die etwas weiter ist als die die Skalenscheibe 21 aufnehmende Bohrung; das durchsichtige Kreisfenster 20 sitzt dicht in der Bohrung 25 zwischen den Dichtungsringen 26 und 27, und zwar mittels eines in den äusseren Teil der zylindrischen Bohrung 25 eingeschraubten Klemmringes 28.
Am inneren Ende der Zeigerwelle 23 ist ein Kurbelarm 29 befestigt, an dessen eines Ende eine Verbindungsstange 30 angelenkt ist, die durch den abwärts ragenden Leitungsstutzen 16 des Gehäuses 15 nach unten führt. Wie aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich, bewirkt die Bewegung des oberen Endes der Verbindungsstange 30 eine Drehung des Kurbelarmes 29 und veranlasst die Zeigerwelle 23, sich in gleicher Weise zu drehen und dabei den Zeiger 22 über die Skalenscheibe 21 mitzunehmen, wodurch der Zeiger in einer noch zu beschreibenden Weise eine Flüssigkeitshöhe in Übereinstimmung mit der Bewegung der Verbindungsstange 30 anzeigt.
Der nach unten ragende Stutzen 16 ist mit einem Aussengewinde 31 versehen, das, wie oben beschrieben, mit dem Innengewinde im Hals 14 des Tanks 12 verschraubbar ist. Der nach unten ragende Stutzen weist ferner ein Innengewinde 32 auf, welches ein rohrförmiges, mit Gewinde versehenes Tragglied 34 aufnimmt, welches mit dem schräg nach unten ragenden, im wesentlichen einen halbbogenförmigen Querschnitt aufweisenden Haltearm 35 aus einem Stück besteht. An seinem unteren Ende weist der Haltearm 35 parallele, mit Öffnungen versehene Fingerelemente 36, 36 auf, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind.
Mit 37 ist ein verhältnismässig kurzer Hebel bezeichnet, welcher an seinem einen Ende einen verbreiterten Teil 38 trägt, der hohl ist, so dass er sich an seinem oberen und vorderen Ende öffnet, während sich seine Seitenteile in die Länge erstrecken und ein Paar paralleler, gelochter Ansätze 39, 39 bilden und seine untere Wand in eine Querkante 40 ausläuft.
Die Ansätze 39, 39 können zwischen die Fingerelemente 36, 36 eingeführt werden, so dass die Öffnungen in den Ansätzen mit den Öffnungen 41, 41 der Fingerelemente zur Deckung gebracht werden können, um einen Querstift 42 aufzunehmen, wie in Fig. 4 gezeigt.
Mit 43 ist ein verhältnismässig langer Hebel bezeichnet, der an seinem einen Ende einen mit Öffnungen versehenen Ansatz 44 aufweist, der zwischen die Ansätze 39, 39 einführbar ist, so dass seine Öffnungen mit den Öffnungen in den Ansätzen 39, 39 und mit den Öffnungen 41, 41 zur Deckung gebracht werden können, um den Querstift 42 aufzunehmen.
Der Endteil des langen Hebels 43 ist unterhalb des Ansatzes 44 mit einer Schulter 45 versehen, die mit der Querkante 40 des verbreiterten Endteiles 38 des kurzen Hebels 37 zu einem noch zu beschreibenden Zweck in Eingriff gebracht werden kann.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Verbindungsstange 30 einen Knick 46 auf, so dass der untere Teil 47 der Stange abgebogen ist und im wesentlichen parallel zum abgebogenen Teil 35 des Tragglieds 34 verläuft. Auf diese Weise befindet sich der abgebogene Teil 47 neben dem konkaven Kanal des Haltearmes 35 und kann jederzeit darin aufgenommen werden, beispielsweise während des Einbaues der Messvorrichtung in den Tank 12. Der abgebogene Stangenteil 47 weist an seinem unteren Ende ein Paar parallel verlaufender, mit Öffnungen versehener Fingerelemente 48, 48 auf, zwischen denen das Ende des Hebels 43 aufgenommen werden kann, welches mit einer Öffnung 49 versehen ist; letztere kann mit den Öffnungen 50, 50 der Fingerelemente 48, 48 zur Deckung gebracht werden, um einen Querstift 51 aufzunehmen, mittels welchem der Hebel 43 an die Verbindungsstange 30 angelenkt werden kann.
In der zusammengebauten Lage der Teile sind die Fingerelemente 48, 48 an den Hebel 43 an dessen Öffnung 49 angelenkt, die sich in einer verhältnismässig geringen Entfernung von der Stiftbohrung im Ansatz 44 des Hebels befindet.
Wie in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet, kann der Hebel 43 zeitweise in eine Lage gedreht sein, in der er sich mit dem Haltearm 35 deckt, und dabei kann der kurze Hebel 37 nach oben in eine Lage gedreht sein, in der er nahe am Haltearm 35 liegt und eine Querschnittsfläche aufweist, die klein genug ist, um beim Einbau der Messvorrichtung in den Tank den Durchgang durch den Hals 14 zu ermöglichen.
Mit 52 ist ein Schwimmkörper bezeichnet, der im wesentlichen zylindrisch geformt und aus verhältnismässig leichtem Metall, z. B. Magnesium oder dergleichen hergestellt ist. Dieser Schwimmkörper 52 weist einen Längsschlitz 53 auf, der von solcher Länge ist, dass er sich axial durch den Schwimmkörper hindurch bis über dessen Mittelpunkt hinaus erstreckt, wie deutlich in Fig. 1 gezeigt ist; dabei nimmt der Schlitz 53 das flache Ende 54 des verhältnismässig kurzen Hebels 43 auf. Dieses flache Ende 54 ist mit tels eines Querstiftes 55 an den Schwimmkörper 52 angelenkt, wobei letzterer gegenüber dem Hebel 43 frei drehbar ist. So kann der Schwimmkörper 52 zeitweise in eine Lage gedreht sein, in der er mit dem Hebel 43 in Deckung ist, um seine Einführung durch den Hals 14 beim Einbau der Messvorrichtung in den Tank 12 zu ermöglichen.
Der Querstift 55 fällt im wesentlichen mit einer Schwerachse des Schwimmkörpers 52 zusammen, so dass letzterer im Betriebszustand stets eine horizontale Lage einzunehmen bestrebt ist.
Mit 56 ist ein aus geeignetem Schwermetall, z. B. Blei oder dergleichen, bestehender Tauchkörper bezeichnet, der gemäss Fig. 5 die Form eines länglichen Stabes mit einer oberen konkaven Oberfläche 57 aufweist. Der Tauchkörper 56 besitzt einen senkrechten mittleren Schlitz 58, der sich über eine wesentliche Entfernung in Längsrichtung durch den Tauchkörper erstreckt und in einer verbreiterten, rechteckigen Öffnung 59 im mittleren Teil des Tauchkörpers endet.
Der verhältnismässig kurze Hebel 37 erstreckt sich in die Öffnung 59 und ist darin mittels eines Querstiftes 60 an den Tauchkörper 56 angelenkt.
Der Hebel 37 ist gleitend im Schlitz 58 aufgenommen und bildet einen abgewinkelten Endteil 61, der von der Öffnung 59 aufgenommen wird, so dass der Tauchkörper 56 zeitweise so zusammengeklappt werden kann, dass er nahe am Haltearm 35 liegt, wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist; so weist er den geringsten Querschnitt auf und gestattet dadurch, den Messmechanismus beim Einbau, wie oben erwähnt, durch den Hals 14 eines Tanks hindurchzuführen.
Die durch den Querstift 60 bewirkte Gelenkverbindung befindet sich - wie in Fig. 1 gezeigt - über dem Schwerpunkt des Tauchkörpers 56, so dass der letztere normalerweise die in Fig. 1 veranschaulichte vertikale Lage einzunehmen trachtet. Ein im wesentlichen U-förmiges Füllstück oder ein Einsatz 63' ist iii der Öffnung 59 befestigt und besteht aus Stahl oder einem ähnlichen verschleissfesten Material, um die Wände der Öffnung 59 gegen Abnützung zu schützen. Ein quer verlaufender Befestigungsstift 63 erstreckt sich durch die Wände der Öffnung 59 und durch die Seiten des Einsatzes 63' und sichert diesen in der besagten Öffnung.
Der Apparat wird durch Zusammenklappen der Teile zu dem in Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten kompakten Gebilde in einen Tank 12 eingebaut, wobei der Schwimmkörper 52 zuerst durch den Hals 14 eingeführt werden kann, Seite an Seite mit dem Hebel 43, dann der Hebel 37 und der Tauchkörper 56, angelegt an den Haltearm 35, um durch den Hals 14 eingeführt werden zu können. Das Aussengewinde 31 an dem nach unten ragenden Rohrstutzen 16 des Gehäuses 15 wird sodann mit dem Innengewinde im Hals 14 verschraubt, um einen festen und dichten Anschluss des Stutzens 16 im Hals zu ge währleisten.
Im Betrieb- stösst der er verhältnismässig kurze He- bel 37 gegen die Schulter 45 des langen Hebels 43 an seiner Querkante 40, und der verhältnismässig schwere Tauchkörper 56 nimmt eine vertikale Lage ein und arbeitet mit dem verhältnismässig leichten Schwimmkörper 52 dergestalt zusammen, dass die Lage der Verbindungsstange 30 entsprechend der Höhe der Flüssigkeit 13 im Tank eingestellt wird.
Der Tauchkörper 56 wird zusammen mit dem auf den Schwimmkörper 52 wirkenden Auftrieb die auf den Schwimmkörper 52 wirkende Schwerkraft ausgleichen und dadurch den Schwimmkörper 52 in einer Lage halten, die von der Tiefe der Flüssigkeit 13 im Tank abhängt. So wird, wie in Fig. 1 gezeigt, der Schwimmkörper 52 eine Lage einnehmen, in der er unter den Flüssigkeitsspiegel getaucht ist, wobei diese Lage vom Ausgleich der entsprechenden Gewichte des Schwimmkörpers 52 und des Tauchkörpers 56 durch die auf diese Teile wirkenden Auftriebskräfte herrührt. Da sich der Hebel 43 in Übereinstimmung mit der Bewegung des Schwimmkörpers 52 bewegt, wird die Verbindungsstange 30 entsprechend denLageveränderungen des Schwimmkörpers 52 eingestellt.
Die Bewegung der Verbindungsstange 30 wird durch den Kurbelarm 29 auf die Zeigerwelle 23 übertragen, wodurch sich der Zeiger 22 entsprechend der Bewegung der Verbindungsstange 30 dreht und auf der Skalenscheibe 21 die Höhe der Flüssigkeit 13 im Tank anzeigt. Die Skalenscheibe ist zweckmässig entsprechend der Art der im Tank befindlichen Flüssigkeit und den bekannten Reaktionseigenschaften des Messmechanismus geeicht.
Durch Verwendung eines Materials von verhältnismässig geringer Dichte für den Schwimmkörper 52 und eines Materials von verhältnismässig grosser Dichte für den Tauchkörper 56 kann ein vergleichsweise grosses Verschiebungsverhältnis zwischen dem Schwimmkörper 52 und dem Tauchkörper 56 erhalten werden. So wie ein verhältnismässig leichtes Metall, z. B. Magnesium oder dergleichen, für den Schwimmkörper 52 verwendet werden kann, können im Rahmen der Erfindung auch andere Werkstoffe mit vergleichsweise geringer Dichte verwendet werden. In ähnlicher Weise können statt eines verhältnismässig schweren Metalls, wie Blei, für den Tauchkörper 56 auch andere vergleichsweise dichte Werkstoffe als zweckmässig befunden und im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Wie sich klar ergibt, kann die Form des Tauchkörpers 56 anders gewählt werden, um eine gewünschte Querschnittsfläche zu erhalten; analog kann die Form des Schwimmkörpers 52 geändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Wie leicht einzusehen ist, bestimmt die Querschnittsfläche des Tauchkörpers 56 das Volumen der dadurch verdrängten Flüssigkeit und stellt so einen Faktor dar bei der Bestimmung der auf die Schulter 45 wirkenden Auftriebskraft. Andere durch das System des Apparates bedingte Faktoren sind die Dichte des für den Schwimmkörper 52 gewählten Werkstoffes, die Dichte der Flüssigkeit 13, das Verhältnis der Länge des langen Hebels 43 zur Länge des kurzen Hebels 37 und die Lage des Querstiftes 51 in bezug auf den Querstift 42 der Hebel.
Wie oben erwähnt, eignet sich der Apparat insbesondere zum Messen von Flüssigkeiten mit einer Dichte, die im wesentlichen geringer ist als diejenige des Wassers, z. B. von flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie Propan, Butan u. ä.
Während in der vorausgehenden Beschreibung eine spezielle Ausführungsform einer verbesserten Flüssigkeitsmessvorrichtung offenbart wurde, können selbstverständlich im Rahmen der Erfindung verschiedene dem Fachmann geläufige Abänderungen vorgenommen werden.