Flüssigkeits-Überwachungs-Detektor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsüberwachungs-Detektor, der insbesondere für Anwendungen im Kernreaktorbetrieb geeignet ist, beispielsweise zur automatischen Anzeige von Undichtigkeiten des Schwerwasser-Kreislaufes. Ganz allgemein ist der Flüssigkeitsüberwachungs-Detektor gemäss der Erfindung dazu bestimmt, das Auftreten oder das Niveau einer Flüssigkeit dort zu überwachen, wo eine unmittelbare visuelle Beobachtung ausgeschlossen ist. Des weiteren soll der Detektor unempfindlich gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit und Wasserdampf sein. Weitgehende Unempfindlichkeit gegen Vibrationen und Erschütterungen sowie-Beständigkeit gegenüber radioaktiven Strahlen sind weitere Eigenschaften, die der Detektor aufweisen sollte.
Es wurde gefunden, dass sich die genannten Aufgaben durch einen Flüssigkeitsüberwachungs-Detektor lösen lassen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Strahlenbündel zwischen einer Lichtquelle und einem photoelektrischen Wandler über mindestens eine Reflexionsfläche geführt ist, deren Reflexionseigenschaften durch die zu überwachende Flüssigkeit beeinflussbar sind.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen des Detektors ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in welcher rein beispielsweise einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht sind.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Leck-Detektors im Schnitt.
Fig. 2 ist eine analoge Darstellung einer anderen Ausbildungsform eines Leck-Detektors.
Fig. 3 veranschaulicht in perspektivischer Darstellung eine Variante zum Beispiel nach- Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Flüssigkeitsbehälter und einen Detektor zur Überwachung des Flüssigkeitsniveaus im Behälter im senkrechten Schnitt.
Fig. 5 ist eine analoge Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles für die Niveanüberwachung einer Flüssigkeit.
Der in Fig. 1 veranschaulichte Leck-Detektor weist ein Gehäuse 10 auf, in welchem ein optisches Prisma 11 mit der Querschnittsfläche eines rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreieckes befestigt ist.
Gegenüber der einen Kathetenfläche des Prismas 11 befindet sich im Gehäuse 10 eine Ausnehmung, in welcher eine als Lichtquelle dienende elektrische Glühlampe 12 untergebracht ist. Steht die Lampe 12 mit einer nicht gezeichneten elektrischen Stromquelle in Verbindung, so sendet sie durch eine Blendenöffnung 13 ein verhältnismässig dünnes Lichtstrahlenbündel senkrecht durch die benachbarte Kathetenfläche des Prismas hindurch zu seiner Hypothenusenfläche. Der anderen Kathetenfläche des Prismas 11 gegenüber ist in einer Ausnehmung des Gehäuses 10 ein photoelektrischer Wandler 14, beispielsweise ein Photowiderstand, dessen lichtempfindliche Zone dem Prisma 11 zugekehrt ist, angeordnet. Zwischen dem Wandler 14 und dem Prisma 11 ist im Gehäuse 10 eine Lichtdurchlassöffnung 15 vorhanden.
Der photoelektrische Wandler 14 steht mit einem nicht dargestellten elektrischen Stromkreis in Verbindung, wie dies bei lichtelektrischen Schranken oder Alarmvorrichtungen bekannt ist.
Parallel zur Hypothenusenfläche des Prismas 11 und in einigem Abstand davon verläuft die Innenfläche eines Deckels 16, der durch nicht gezeigte Mittel auf dem Gehäuse 10 befestigt ist und mittels nachgiebiger Dichtungen 17 das Prisma 11 im Ge häuse 10 festhält. Der Raum 18 zwischen der Hypothenusenfläche des Prismas 11 und dem Deckel 16 dient zur Aufnahme der durch den Detektor festzu stellenden Leckflüssigkeit, die über einen am Dekkel 16 ausgebildeten Gewindestutzen 19 und gegebenenfalls eine daran angeschlossene, nicht dargestellte Rohrleitung zugeführt wird.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise des beschriebenen Detektors ist wie folgt: Im Normalfall ist im Raum 18 keine Flüssigkeit, sondern Luft oder ein anderes gasförmiges Medium vorhanden. Das von der Glühlampe 12 durch die Blendenöffnung 13 ausgesandte Lichtstrahlenbündel wird an der Hypothenusenfläche des Prismas 11 innerhalb des letzteren durch Totalreflexion rechtwinklig umgelenkt und fällt anschliessend zur Gänze durch die Öffnung 15 hindurch auf die lichtempfindliche Zone des Wandlers 14, der im angeschlossenen Stromkreis eine vorbestimmte Stromstärke bewirkt, durch welche zum Beispiel ein Relais erregt wird.
Wenn durch den Gewindestutzen 19 hindurch Leckflüssigkeit in den Raum 18 eindringt und diese Flüssigkeit die Reflexionsstelle des Lichtstrahlenbündels an der Hypothenusenfläche des Prismas 11 bedeckt, werden die Reflexionseigenschaften des Prismas geändert, da der optische Brechungsindex der Flüssigkeit stark von jenem der Luft oder eines anderen Gases abweicht und angenähert mit dem Brechungsindex des Prismenglases übereinstimmt. Auf den photoelektrischen Wandler 14 fällt dann nicht mehr die gleiche Lichtmenge wie vorher, so dass sich die elektrische Stromstärke im angeschlossenen Stromkreis gegenüber vorher beträchtlich verringert.
Der Anker des im Stromkreis liegenden Relais fällt demzufolge in seine Ruhelage, wodurch ein elektrischer Signalgeber, beispielsweise eine Lampe oder eine Glocke, eingeschaltet wird, um das Personal auf das Auftreten von Leckflüssigkeit aufmerksam zu machen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist wieder in einem Gehäuse 20 ein optisches Prisma 21 mit der Querschnittsfläche eines rechtwinkligen, gleiche schenkligen Dreieckes vorhanden. Zum Unterschied vom ersten Beispiel sind nun eine als Lichtquelle dienende Glühlampe 22 und ein photo-elektrischer Wandler 24 beide gegenüber der Hypothenusenfläche des Prismas 21 angeordnet. Die Lampe 22 und der Wandler 24 befinden sich in voneinander getrennten Ausnehmungen des Gehäuses 20. Zwischen der Lampe 22 und dem Prisma 21 ist wieder eine Blendenöffnung 23 vorhanden, die das senkrecht durch die Hypothenusenfläche in das Prisma eintretende Lichtstrahlenbündel verhältnismässig eng begrenzt.
Eine Lichtdurchlassöffnung 25 befindet sich zwischen dem Prisma 21 und der lichtempfindlichen Zone des Wandlers 24. Auf dem Gehäuse 20 sitzt ein Deckel 26, der durch nicht dargestellte Mittel am Gehäuse befestigt ist und das Prisma 21 in seiner Lage festhält. Zwischen jeder Kathetenfläche des Prismas und der Innenfläche des Deckels 26 ist ein Raum 28 zur Aufnahme von Leckflüssigkeit vorhanden, die durch einen am Deckel 26 ausgebildeten Gewindestutzen 29 und im Deckel 26 eingearbeitete Bohrungen 30 in die Räume 28 eingeleitet wird.
Wenn in den Räumen 28 keine Flüssigkeit, sondern nur Luft oder ein Gas vorhanden ist, wird das von der Glühlampe 22 erzeugte und durch die Blendenöffnung 23 hindurch senkrecht zur Hypothenusenfläche in das Prisma 21 eindringende Lichtstrahlenbündel zuerst an der einen und nachher an der anderen Kathetenfläche des Prismas durch Totalreflexion je rechtwinklig umgelenkt, so dass das Strahlenbündel das Prisma wieder senkrecht zur Hypothenusenfläche verlässt und anschliessend durch die Öffnung 25 hindurch zur Gänze auf die lichtempfindliche Zone des Wandlers 24 fällt. Falls durch den Gewindestutzen 29 und die Bohrungen 30 Leckflüssigkeit in die Räume 28 eindringt, so werden die Reflexionseigenschaften der Kathetenflächen des Prismas allmählich gestört.
Dabei fällt ein immer geringer werdender Teil des Lichtstrahlenbündels auf den Wandler 24, so dass im angeschlossenen Stromkreis die elektrische Stromstärke erheblich abnimmt, wodurch ein Signalgeber in Betrieb gesetzt wird.
Die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsvariante unterscheidet sich von dem Beispiel nach Fig. 2 dadurch, dass ein Prisma 31 von etwa doppelter Länge und ein Paar Lichtquellen 22a und 22b sowie ein Paar zugehörige photoelektrische Wandler 24a und 24b vorhanden sind. Zudem ist ein Teil jeder Kathetenfläche des Prismas 31 mit einer lichtundurchlässigen Abdeckung 32a bzw. 32b versehen.
Das von der Lichtquelle 22a ausgehende und nach zweimaliger Totalreflexion an den Kathetenflächen des Prismas 31 auf den Wandler 24a fallende Strahlenbündel wird einmal an einer mit dem Belag 32a versehenen Teil der einen Kathetenfläche und das andere Mal an einem unbelegten Teil der zweiten
Kathetenfläche des Prismas je um 90 abgelenkt.
Demgegenüber erfährt das von der Lichtquelle 24b ausgehende Strahlenbündel zunächst eine Totalreflexion an einem mit dem Belag 32b versehenen Teil der zweiten Kathetenfläche und nachher eine Totalreflexion an dem unbelegten Teil der ersten Kathetenfläche des Prismas. Das Prisma 31 ist derart in ein nicht dargestelltes Gehäuse eingebaut, dass die beiden Kathetenflächen an voneinander getrennte Räume zur Aufnahme von Flüssigkeit angrenzen.
In Abänderung von Fig. 2 müsste der Deckel 26 zwei separate Gewindestutzen zum Zuführen von Flüssigkeit je in einen der genannten Räume aufweisen.
Die beiden photoelektrischen Wandler sind zweckmässig in einer elektrischen Differential-Schaltung an geordnet.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der Variante nach Fig. 3 ist wie folgt: Wenn keine der Kathetenflächen des Prismas 31 von Flüssigkeit benetzt ist, fällt jedes der Lichtstrahlenbündel nach zweimaliger Totalreflexion an den Kathetenflächen auf den zu gehörigen photoelektrischen Wandler 24a bzw. 24b.
Die angeschlossene Differential-Schaltung ist im Gleichgewicht. Gelangt Flüssigkeit nur in den einen Raum, welcher an die mit dem Belag 32a versehene Kathetenfläche angrenzt, so erleidet das Strahlenbündel von der Lichtquelle 22a zum photoelektrischen Wandler 24a keine Veränderung, weil der Belag 32a die Flüssigkeit von der dieses Strahlenbündel reflektierenden Zone der betreffenden Kathetenfläche fernhält. Das andere Strahlenbündel, das von der Lichtquelle 22b ausgeht, wird jedoch durch die Flüssigkeit beeinflusst, welche die zweite Reflexionsstelle dieses Strahlenbündels benetzt. Auf den photoelektrischen Wandler 24b fällt folglich weniger Licht, weshalb das Gleichgewicht der elektrischen Differentialschaltung gestört wird.
Eine analoge Störung des elektrischen Gleichgewichtes ergibt sich, wenn Flüssigkeit nur die andere, mit dem Belag 32b versehene Kathetenfläche des Prismas benetzt. Durch gleichzeitige Benetzung beider Kathetenflächen des Prismas 31 kann die Differentialschaltung wieder in ihr elektrisches Gleichgewicht gebracht werden.
Wenn Flüssigkeit überhaupt nur zu einer der Kathetenflächen des Prismas 31 Zutritt hat, kann die beschriebene Einrichtung als Leckdetektor verwendet werden, welcher den Vorteil hat, dass Schwankungen der Speisespannung für die Glühlampe 22a des zur Flüssigkeitsüberwachung benutzten Strahlenbündels oder den mit dem Wandler 24a verbundenen Stromkreis automatisch kompensiert werden, falls die Glühlampe 22a des anderen Strahlenbündels und der an den Wandler 24b angeschlossene Stromkreis von der gleichen elektrischen Stromquelle aus gespeist sind.
Der Detektor nach Fig. 3 lässt sich aber auch für den automatischen Niveau-Vergleich zweier Flüssigkeitsgefässe benutzen, wenn die Flüssigkeit im einen Gefäss nur zur einen Kathetenfläche des Prismas 31 und die Flüssigkeit im andern Gefäss nur zur anderen Kathetenfläche Zutritt hat. Durch die elektrische Differentialschaltung wird dann bei jeder Abweichung des einen oder anderen Flüssigkeitsniveaus von einem für beide Gefässe gemeinsamen Sollwert der angeschlossene Signalgeber in Betrieb gesetzt. Es ist sogar möglich, verhältnismässig geringe Unterschiede der beiden Flüssigkeitsniveaus innerhalb der Höhe des Prismas stufenlos an einem elektrischen Spannungsmesser anzuzeigen, der an die Differentialschaltung angeschlossen ist und auf die Differenz der elektrischen Widerstände beider Wandler 24a und 24b anspricht.
Bei der in Fig. 4 lediglich schematisch gezeigten Ausführungsform des Detektors ist eine als Lichtquelle dienende elektrische Glühlampe 42 oberhalb eines Gefässes 40 angeordnet, in welchem sich eine Flüssigkeit 41 befindet, deren Niveau mittels des Detektors überwacht werden soll. Mit Hilfe einer Linse 43 wird ein enges Strahlenbündel von der Lampe 42 in spitzem Winkel gegen die Oberfläche der Flüssigkeit 41 gestrahlt. Die optische Axe der Linse 43 und die damit übereinstimmende Richtung des Strahlenbündels sind fest eingestellt. Vor der lichtempfindlichen Zone eines photoelektrischen Wandlers 44 ist eine zweite Linse 45 angeordnet, deren optische Axe gegenüber der Horizontalen die gleiche Neigung aufweist wie die optische Axe der Linse 43.
Die beiden genannten optischen Axen verlaufen zudem in einer gemeinsamen Vertikalebene und schneiden sich in einem Punkt 46, dessen Höhenlage dem Sollniveau der Flüssigkeit 41 entspricht.
Wenn die Oberfläche der Flüssigkeit 41 mit dem Schnittpunkt 46 der optischen Axen beider Linsen 43 und 45 zusammenfällt, wird das von der Lampe 42 ausgesandte Lichtstrahlenbündel am Flüssigkeitsspiegel reflektiert und durch die Linse 45 auf den photoelektrischen Wandler 44 geworfen. Sobald das Niveau der Flüssigkeit 41 steigt oder sinkt, weicht das reflektierte Strahlenbündel von der optischen Axe der Linse 45 ab, d. h. er verläuft parallel dazu.
Demzufolge gelangt weniger oder schliesslich gar kein Licht mehr auf den photoelektrischen Wandler 44, so dass die Stromstärke im angeschlossenen elektrischen Stromkreis sinkt, was beispielsweise zur Steuerung eines Signalgebers benutzt werden kann.
Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen im wesentlichen dadurch, dass eine als Lichtquelle dienende Glühlampe 52 und eine davor angeordnete Linse 53 in ein dichtes Gehäuse 50a eingebaut sind, da sich unterhalb des Spiegels einer in einem Gefäss 50 vorhandenen Flüssigkeit 51 befindet. Die Lampe 52 und die Linse 53 erzeugen ein enges Strahlenbündel, das längs der optischen Axe der Linse 53 unter einem vorbestimmten Winkel a gegenüber der Vertikalen schräg nach oben verläuft.
Der Winkel a ist der Grenzwinkel für Totalreflexion für einen innerhalb der Flüssigkeit 51 wandernden Lichtstrahl. Wenn die Flüssigkeit 51 z. B. Wasser ist, beträgt der Winkel a = 48,50. An einer Seitenwand des Gefässes 50 ist eine lichtdurchlässige Fensteröffnung 55 vorhanden, hinter welcher die lichtempfindliche Zone eines photoelektrischen Wandlers 54 liegt, der sich ausserhalb des Gefässes 50 befindet.
Gemäss optischen Gesetzen wird das von der Glühlampe 52 ausgehende Strahlenbündel bei seinem Durchtritt durch die Oberfläche der Flüssigkeit 51 so stark gebrochen, dass das Strahlenbündel nachher genau entlang der Flüssigkeitsoberfläche verläuft. Erreicht das Niveau der Flüssigkeit 51 die Fensteröffnung 55, so fällt das gebrochene Strahlenbündel auf den photoelektrischen Wandler 54. Wenn jedoch das Flüssigkeitsniveau steigt oder sinkt, trifft das gebrochene und in der Flüssigkeitsoberfläche verlaufende Lichtstrahlenbündel nicht mehr zum Wandler 54. Der am Wandler 54 angeschlossene elektrische Stromkreis führt dann eine wesentlich niedrigere Stromstärke, was zur automatischen Steuerung irgend eines Vorganges, beispielsweise zum Einschalten eines Signalgebers, benutzt werden kann.
Selbstverständlich brauchen die Gefässe 40 und 50 der beiden Ausführungsbeispiele nach den Fig. 4 und 5 nicht in jedem Fall oben offen zu sein; an ihre Stelle können ebensogut ganz oder teilweise geschlossene Gefässe treten.
Liquid monitoring detector
The present invention relates to a liquid monitoring detector which is particularly suitable for applications in nuclear reactor operation, for example for the automatic display of leaks in the heavy water circuit. In general, the liquid monitoring detector according to the invention is intended to monitor the occurrence or the level of a liquid where direct visual observation is impossible. Furthermore, the detector should be insensitive to high humidity and water vapor. Extensive insensitivity to vibrations and shocks and resistance to radioactive rays are further properties that the detector should have.
It has been found that the stated objects can be achieved by a liquid monitoring detector, which is characterized in that a beam of rays between a light source and a photoelectric transducer is guided over at least one reflection surface, the reflection properties of which can be influenced by the liquid to be monitored.
Further details and configurations of the detector emerge from the following description and the associated drawing, in which, purely by way of example, some embodiments of the subject matter of the invention are illustrated schematically.
Fig. 1 shows a first embodiment of a leak detector in section.
FIG. 2 is an analog representation of another embodiment of a leak detector.
FIG. 3 shows a perspective view of a variant according to FIG. 2, for example.
Fig. 4 shows a liquid container and a detector for monitoring the liquid level in the container in a vertical section.
FIG. 5 is an analogous representation of a further exemplary embodiment for monitoring the level of a liquid.
The leak detector illustrated in FIG. 1 has a housing 10 in which an optical prism 11 with the cross-sectional area of a right-angled, isosceles triangle is fastened.
Opposite the one cathetus surface of the prism 11 there is a recess in the housing 10 in which an electric incandescent lamp 12 serving as a light source is accommodated. If the lamp 12 is connected to an electrical power source (not shown), it sends a relatively thin bundle of light rays through a diaphragm opening 13 perpendicularly through the adjacent catheter surface of the prism to its hypotenuse surface. A photoelectric converter 14, for example a photoresistor, the light-sensitive zone of which faces the prism 11, is arranged opposite the other cathetus surface of the prism 11 in a recess of the housing 10. A light passage opening 15 is provided in the housing 10 between the converter 14 and the prism 11.
The photoelectric converter 14 is connected to an electrical circuit (not shown), as is known from photoelectric barriers or alarm devices.
Parallel to the hypotenuse surface of the prism 11 and at some distance therefrom runs the inner surface of a cover 16 which is fastened to the housing 10 by means not shown and holds the prism 11 in the housing 10 by means of resilient seals 17. The space 18 between the hypotenuse surface of the prism 11 and the cover 16 is used to receive the leakage fluid to be determined by the detector, which is supplied via a threaded connector 19 formed on the cover 16 and possibly a pipeline (not shown) connected to it.
The use and operation of the described detector is as follows: Normally, there is no liquid in space 18, but air or another gaseous medium. The light beam emitted by the incandescent lamp 12 through the aperture 13 is deflected at the hypotenuse surface of the prism 11 within the latter by total reflection and then falls entirely through the opening 15 onto the light-sensitive zone of the transducer 14, which has a predetermined current in the connected circuit caused by which, for example, a relay is excited.
If leakage liquid penetrates through the threaded connector 19 into the space 18 and this liquid covers the point of reflection of the light beam on the hypotenuse surface of the prism 11, the reflection properties of the prism are changed because the optical refractive index of the liquid differs greatly from that of the air or another gas and corresponds approximately to the refractive index of the prismatic glass. The same amount of light then no longer falls on the photoelectric converter 14 as before, so that the electrical current intensity in the connected circuit is considerably reduced compared to before.
The armature of the relay lying in the circuit consequently falls into its rest position, whereby an electrical signal transmitter, for example a lamp or a bell, is switched on in order to make the staff aware of the occurrence of leakage fluid.
In the exemplary embodiment according to FIG. 2, an optical prism 21 with the cross-sectional area of a right-angled, identical, legged triangle is again present in a housing 20. In contrast to the first example, an incandescent lamp 22 serving as a light source and a photo-electrical converter 24 are both arranged opposite the hypotenuse surface of the prism 21. The lamp 22 and the transducer 24 are located in separate recesses in the housing 20. Between the lamp 22 and the prism 21 there is again a diaphragm opening 23 which relatively narrowly limits the light beam entering the prism perpendicularly through the hypotenuse surface.
A light passage opening 25 is located between the prism 21 and the light-sensitive zone of the transducer 24. A cover 26 sits on the housing 20 and is fastened to the housing by means not shown and holds the prism 21 in its position. Between each cathetus surface of the prism and the inner surface of the cover 26 there is a space 28 for receiving leakage fluid, which is introduced into the spaces 28 through a threaded connector 29 formed on the cover 26 and holes 30 machined in the cover 26.
If there is no liquid in the spaces 28, but only air or a gas, the light beam generated by the incandescent lamp 22 and penetrating through the aperture 23 perpendicular to the hypotenuse surface in the prism 21 is first on one and then on the other cathetus surface of the Prisms each deflected at right angles by total reflection, so that the bundle of rays leaves the prism again perpendicular to the hypotenuse surface and then falls completely through the opening 25 onto the light-sensitive zone of the transducer 24. If leakage fluid penetrates into the spaces 28 through the threaded connector 29 and the bores 30, the reflective properties of the catheter surfaces of the prism are gradually disturbed.
In the process, an ever smaller part of the light beam falls on the converter 24, so that the electrical current intensity in the connected circuit decreases considerably, as a result of which a signal transmitter is put into operation.
The embodiment variant illustrated in FIG. 3 differs from the example according to FIG. 2 in that a prism 31 of approximately twice the length and a pair of light sources 22a and 22b and a pair of associated photoelectric converters 24a and 24b are present. In addition, a part of each cathetus surface of the prism 31 is provided with an opaque cover 32a or 32b.
The beam emanating from the light source 22a and falling onto the transducer 24a after two total reflection on the cathetus surfaces of the prism 31 is once on a part of the one cathetus surface provided with the coating 32a and the other time on an unoccupied part of the second
The cathetus surface of the prism is deflected by 90 each.
In contrast, the bundle of rays emanating from the light source 24b experiences a total reflection at a part of the second cathetus surface provided with the coating 32b and then a total reflection on the unoccupied part of the first cathetus surface of the prism. The prism 31 is installed in a housing (not shown) in such a way that the two cathetus surfaces adjoin separate spaces for receiving liquid.
In a modification of FIG. 2, the cover 26 would have to have two separate threaded connections for feeding liquid into one of the named spaces.
The two photoelectric converters are expediently arranged in an electrical differential circuit.
The use and operation of the variant according to FIG. 3 is as follows: If none of the cathetus surfaces of the prism 31 is wetted by liquid, each of the light beams falls after two total reflection on the catheter surfaces on the associated photoelectric converter 24a or 24b.
The connected differential circuit is in equilibrium. If liquid only enters the one space which is adjacent to the cathetus surface provided with the covering 32a, the beam from the light source 22a to the photoelectric converter 24a does not change because the covering 32a keeps the liquid away from the zone of the respective cathetus surface that reflects this bundle of rays . The other beam emanating from the light source 22b, however, is influenced by the liquid which wets the second reflection point of this beam. As a result, less light is incident on the photoelectric converter 24b, and the balance of the electrical differential circuit is disturbed.
An analogous disturbance of the electrical equilibrium results when liquid only wets the other cathetus surface of the prism, which is provided with the coating 32b. By simultaneous wetting of both cathetus surfaces of the prism 31, the differential circuit can be brought back into electrical equilibrium.
If liquid only has access to one of the cathetus surfaces of the prism 31, the device described can be used as a leak detector, which has the advantage that fluctuations in the supply voltage for the incandescent lamp 22a of the beam used for liquid monitoring or the circuit connected to the converter 24a automatically be compensated if the incandescent lamp 22a of the other beam and the circuit connected to the converter 24b are fed from the same electrical power source.
The detector according to FIG. 3 can also be used for the automatic level comparison of two liquid vessels if the liquid in one vessel only has access to one cathetus surface of the prism 31 and the liquid in the other vessel only has access to the other cathetus surface. The electrical differential circuit then activates the connected signal transmitter whenever one or the other of the liquid levels deviates from a setpoint value common to both vessels. It is even possible to continuously display relatively small differences between the two liquid levels within the height of the prism on an electrical voltmeter which is connected to the differential circuit and which responds to the difference in the electrical resistances of the two transducers 24a and 24b.
In the embodiment of the detector shown only schematically in FIG. 4, an electric incandescent lamp 42 serving as a light source is arranged above a vessel 40 in which there is a liquid 41, the level of which is to be monitored by the detector. With the aid of a lens 43, a narrow bundle of rays is radiated from the lamp 42 at an acute angle against the surface of the liquid 41. The optical axis of the lens 43 and the corresponding direction of the beam are fixed. A second lens 45 is arranged in front of the light-sensitive zone of a photoelectric converter 44, the optical axis of which has the same inclination with respect to the horizontal as the optical axis of the lens 43.
The two mentioned optical axes also run in a common vertical plane and intersect at a point 46, the height of which corresponds to the nominal level of the liquid 41.
When the surface of the liquid 41 coincides with the intersection 46 of the optical axes of both lenses 43 and 45, the light beam emitted by the lamp 42 is reflected at the liquid level and thrown through the lens 45 onto the photoelectric converter 44. As soon as the level of the liquid 41 rises or falls, the reflected beam deviates from the optical axis of the lens 45, i. H. it runs parallel to it.
As a result, less light or finally no light at all reaches the photoelectric converter 44, so that the current intensity in the connected electrical circuit decreases, which can be used, for example, to control a signal transmitter.
The exemplary embodiment shown in FIG. 5 differs from the one described above essentially in that an incandescent lamp 52 serving as a light source and a lens 53 arranged in front of it are installed in a tight housing 50a, since a liquid present in a vessel 50 is below the level 51 is located. The lamp 52 and the lens 53 generate a narrow bundle of rays which runs obliquely upwards along the optical axis of the lens 53 at a predetermined angle α relative to the vertical.
The angle α is the critical angle for total reflection for a light beam traveling within the liquid 51. When the liquid 51 z. B. is water, the angle a = 48.50. A transparent window opening 55 is provided on a side wall of the vessel 50, behind which the light-sensitive zone of a photoelectric converter 54 is located, which is located outside the vessel 50.
According to optical laws, the bundle of rays emanating from the incandescent lamp 52 is so strongly refracted as it passes through the surface of the liquid 51 that the bundle of rays subsequently runs exactly along the surface of the liquid. If the level of the liquid 51 reaches the window opening 55, the refracted bundle of rays falls on the photoelectric transducer 54. However, if the liquid level rises or falls, the refracted bundle of light rays running in the liquid surface no longer hits the transducer 54. The electrical connected to the transducer 54 The circuit then carries a significantly lower current strength, which can be used for the automatic control of any process, for example to switch on a signal transmitter.
Of course, the vessels 40 and 50 of the two exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5 do not need to be open at the top in every case; In their place, completely or partially closed vessels can just as well be used.