Flüssigkeitsstand-Anzeigevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsstand-Anzeigevorrichtung mit einem Kammerstück, welches eine Flüssigkeitskammer aufweist und welches so ausgebildet ist, dass es den seitlichen Belastungen durch den Flüssigkeitsdruck widersteht, mit wenigstens einem starren lichtdurchlässigen Organ, welches diese Flüssigkeitskammer abdeckt, mit sich beiderseits des Kammerstückes erstreckenden Spannorganen zum Abdichten des lichtdurchlässigen Organs gegenüber dem Kammerstück und mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln zum Festziehen der Spannorgane, so dass das lichtdurchlässige Organ durch den Anpressdruck abgedichtet wird.
Solche Anzeigevorrichtungen werden dazu verwendet, den Flüssigkeitsstand anzuzeigen, z. B. den Wasserstand in Dampfmaschinenkesseln, den Ölstand in Speicherbehältern, oder den Stand irgendeiner Flüssigkeit, welche unter Druck oder Vakuum in einem Flüssig keitsbehälter ist. Diese Anzeigevorrichtung wird derart am Behälter befestigt, dass sie sich wie ein Manometer verhält.
Die übliche konstruktive Form solcher Anzeigevorrichtungen ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, in welchen eine Durchsichts-Anzeigevorrichtung und eine Reflexions-Anzeigevorrichtung gezeigt isb.
Die Durchsichts-Anzeigevorrichtung weist zwei lichtdurchlässige Organe a auf, welche durch ein Kammerstück b voneinander getrennt sind. Das Kammerstück b weist eine oder mehrere Öffnungen auf, so dass die lichtdurchlässigen Organe eine Durchsicht gestatten; ferner sind Öffnungen an beiden Enden des Kammerstückes für den Durchtritt der Flüssigkeit vorgesehen.
Das Kammerstück b bildet somit zusammen mit den lichtdurchlässigen Organen a eine Flüssigkeitskammer, die oben und unten je eine Durchtritts-Öffnung aufweist.
Zwischen den Organen a und dem Kammer stück b sind üblicherweise Dichtungsscheiben c vorgesehen. Die lichtdurchlässigen Organe a werden mittels Spannorgane gegen die Dichtungsscheiben c gepresst, so dass die Kammer abgedichtet wird.
Die Reflexions-Anzeigevorrichtungen sind üblicherweise ähnlich ausgebildet (Fig. 2), aber es wird nur ein lichtdurchlässiges Organ a verwendet, das mit prismatischen Rillen auf der der Kammer zugekehrten Seite versehen ist. Das Kammerstück b ist U-förmig ausgebildet. Die beiden Schenkel werden vom lichtdurchlässigen Organ überbrückt, währenddem es an beiden Enden offen ist.
Die Konstruktion und Ausbildung solcher Anzeigevorrichtung bot bisher Schwierigkeiten, da die Seitenwände des Kammerstückes sich unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes ausbogen. Man versucht diese Schwierigkeit zu umgehen, indem die Widerstandsfähigkeit des Kammerstückes b vergrössert wurde, oder dadurch, dass die Spannkraft mittels einer massiven Konstruktion erzeugt wurde, welche nicht bloss eine Erhöhung der Spannkraft bewirkt oder indem sowohl das Kammerstück stärker ausgebildet wurde als auch eine massive Konstruktion zum Festspannen vorgesehen wurde.
Im allgemeinen ist man bestrebt, die Spannkraft auf das lichtdurchlässige Organ senkrecht zu den Auflageflächen für die Befestigungsmittel wirken zu lassen.
Ausserdem entstanden Schwierigkeiten durch die Einrichtung der Spannkraft auf die lichtdurchlässigen Organe. Als Folge übermässiger oder ungleichmässiger Belastungen traten Brüche auf. Die lichtdurchlässigen Organe bestehen aus Glas, Eisenglas oder Glimmer, wobei in letzterem Fälle üblicherweise der Glimmer durch Glas oder eine ausgeschnittene Metallplatte gehalten wird.
Es ist möglich, dass durch geeignete Ausbildung der Anzeigevorrichtung die Fähigkeit, grossen Drücken zu widerstehen, verbessert werden kann, wobei die Vorrichtung einfacher, leichter und sicherer bezüglich der Spannungen im Glas oder in den lichtdurchlässigen Organen ist. Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Flüssigkeitsstand-Anzeigevorrichtung zu schaffen, in der alle diese Ziele teilweise oder vollständig verwirklicht sind.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Flüssigkeitsstand-Anzeigevorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die unterhalb der gewindetnagenden Befestigungsmittel befindlichen Auflageflächen der Spannorgane unter einem spitzen Winkel zur Kopf- oder Haiterunterseite geneigt angeordnet sind, so dass die von den Befestigungsmitteln erzeugte, auf das lichtdurchlässige Organ und das Kammerstück wirkende Spannkraft so gerichtet ist, dass die Beanspruchung der Kanten des lichtdurchlässigen Organs verringert ist und auch Zugspannungen im lichtdurchlässigen Organ vermindert sind und der Angriffspunkt der Spannkraft in einer Entfernung von der Randkante liegt.
Somit müssen die Spannorgane bloss den Beanspruchungen in der Richtung der Spannkraft widerstehen, und es wird keine massive Konstruktion benötigt, die auch Beanspruchungen in anderen Richtungen aufnehmen können sollte. Demgemäss weist zweckmässigerweise die Spannvorrichtung eine Reihe Bolzen oder Zapfen auf, welche einen Anpressdruck auf jeder Seite der lichtdurchlässigen Organe ausüben, ferner ist es vorteilhaft, die Spannvorrichtung so auszubilden, dass die Gefahr eines Bruches oder Ausfalles der lichtdurchlässigen Organe während des Zusammenbaus oder Betriebes als Folge übermässiger oder ungleichmässiger Belastungen klein ist.
Die vorliegende Erfindung soll im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen und an Hand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben werden, es zeigt:
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Durchsichts-Flüssigkeitsstand-Anzeigevorrichtung,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Reflexions-Flüssigkeitsstand-An- zeigevorrichtung,
Fig. 5 einen Ausschnitt von Fig. 3 und 4 in vergrössertem Massstab.
Fig. 6, 7 und 8 sind je ein Querschnitt eines Teils von anderen Ausführungsbeispielen.
Gemäss Fig. 3 weist die Flüssigkeitsstand-Anzeigevorrichtung ein Kammerstück 10 mit einer Flüssigkeitskammer 12 und Durchtrittsöffnungen 14 an beiden Enden auf. Die Durchtrittsöffnungen 14 sind koaxial zueinander und zur Kammer dargestellt, aber sie können sich auch ausserhalb der Kammerachse oder vorne oder hinten in den Seiten des Kammerstückes 10 befinden. Die Endflächen des Kammerstückes 10 können Aussparungen zur Aufnahme der durchsichtigen Organe 16 aufweisen, wie dies in Fig. 6 und 7 dargestellt ist.
Die Abmessungen des Kammerstückes 10 sind so gewählt, dass die Steifigkeit den vorgesehenen Flüssigkeitsdrücken im Bereich der Dicke entspricht. Die lichtdurchlässigen Organe 16, welche aus Glas sein können, befinden sich an den beiden Endflächen des Kammerstückes 10 und decken die Flüssigkeitskammer 12 ab. Dichtungsscheiben 18 verhindern, dass Leckflüssigkeit zwischen dem Kammerstück 10 und den lichtdurchlässigen Organen 16 austreten kann. Die lichtdurchlässigen Organe 16 werden durch Spannorgane 20 an das Kammerstück 10 gepresst. Elastische Unterlagsscheiben 28 sind zwischen den Spannorganen 20 und den lichtdurchlässigen Organen 16 vorgesehen, um lokale Belastungen aufzunehmen und auszugleichen, welche sich aus Massungenauigkeiten bei der Fertigung der Spannorgane 20 und der lichtdurchlässigen Organe 16 ergeben können.
Die Spannorgane 20 sind an beiden Seiten der lichtdurchlässigen Organe 16 angeordnet.
Die Spannorgane 20 sind nicht starr miteinander verbunden, sondern können zur Erleichterung der Montage lose miteinander verbunden sein. Die auf einer Seite des lichtdurchlässigen Organs befindlichen Spannorgane 20 können entweder aus einem Stück bestehen, welches sich über die ganze Seitenlänge des lichtdurchlässigen Organs erstreckt oder sie können aus einzelnen Unterlagsscheiben oder Anschlägen bestehen. Die Spannorgane 20 können flach sein oder abgewinkelt, wie in Fig. 3, 6, 7 und 8 dargestellt ist. Die Spannorgane 20 werden durch Befestigungsmittel gegen das Kammerstück 10 gepresst, wobei die Befestigungsmittel entweder Schrauben mit Köpfen (Fig. 3), Schraubenbolzen ohne Köpfe (Fig. 6) oder durchgehende Schrauben (Fig. 7) sind.
Die Fläche, welche zur Auflage der Spannorgane 20 dient, ist zur Stirnfläche dieses Spannorgans unter einem Winkel geneigt eingearbeitet, welcher vorzugsweise 40 beträgt und wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Beim Anziehen der Befestigungsmittel wird die Vorderkante des Spannorgans 20 zuerst an das lichtdurchlässige Organ 16 angepresst, wodurch erreicht wird, dass von dieser Kante ausgeübte Spannkraft senkrecht oder annähernd senkrecht zur Auflage des lichtdurchlässigen Organs wirkt und dass der Angriffspunkt dieser Spannkraft in einer Entfernung von der Randkante des Organs 18 liegt, so wie dies vom Pfeil Z angezeigt wird. Wohl wird durch die beschriebene Lage dieser Fläche des Spannorgans die Schraube 22 auf Biegung beansprucht, aber diese Beanspruchung ist klein und liegt innerhalb der Festigkeitsgrenzen der Schrauben.
Es ist zweckmässig, dass jedes Spannorgan 20 mit einer abgerundeten Kante 30 versehen ist, welche etwas auf dem lichtdurchlässigen Organ abrollt, wenn das Spannorgan belastet wird.
In Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Reflexions-Flüssigkeitsstand-Anzeigevorrichtung dargestellt, deren Ausbildung ähnlich ist wie die Durchsichts-Anzeigevorrichtung, die in Fig. 3 gezeigt und vorstehend beschrieben ist.
Aus den soeben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass die Querschnittsform und die Abmessungen des Kammerstückes so gewählt sind, dass die Spannvorrichtung lediglich Spannkräfte senkrecht zur Oberfläche der durchsichtigen oder lichtdurchlässigen Organe erzeugen muss. Die Aufbringung der Spannkraft durch die Bolzen oder Schrauben über die Spannorgane und die elastischen Dichtungsscheiben bewirkt eine gleichmässige Verteilung der Druckkräfte entlang dem lichtdurchlässigen Organ, ohne dass übermässige lokale Belastungen auftreten, die sonst als Folge von Massungenauigkeiten an der Oberfläche vorhanden wären.
Die Spannkräfte an den beiden Seiten des lichtdurchlässigen Organs werden unabhängig voneinander erzeugt, wodurch die Gefahr von Biegebeanspruchungen des lichtdurchlässigen Organs verringert wird, welche sonst auftreten könnten, wenn die beiden Spannorgane starr miteinander in Form eines Deckels mit Sichtöffnung verbunden wären. Ferner wird die Spannkraft derart aufgebracht, dass sie senkrecht zur oberen Begrenzungsfläche des lichtdurchlässigen Organs gerichtet ist, wodurch die Gefahr einer Biegebeanspruchung des Organs vermieden wird.
Die Spannkraft wird schliesslich derart aufgebracht, dass sie nicht auf die Randkante des lichtdurchlässigen Organs einwirkt. Dies ist notwendig, weil diese Kanten bedeutend geringere Beanspruchungen aushalten als die übrigen Teile des Organs.
Wie dargelegt, wird dies durch die an jedem Spannorgan 20 vorgesehene abgerundete Kante 30 erreicht, um welche sich das Spannorgan dreht, wenn es belastet wird, so dass die Kanten des lichtdurchlässigen Organs frei bleiben und der Angriffspunkt der Spannkraft stets nach Lage und Grösse kontrolliert und die Beanspruchung der Kanten des lichtdurchlässigen Organs vermindert ist.
Diese Eigenschaften sind von besonderer Bedeutung, wenn das lichtdurchlässige Organ aus Glas hergestellt ist, da dieses Material grosse Druckbeanspruchungen, aber nur kleine Zugbeanspruchungen aushält. Ferner halten die Kanten eines Glases nicht die hohen Druckbeanspruchungen aus, die der übrige Teil des Glaskörpers übernehmen kann.