DE10109152A1 - Vorrichtung zur Füllstandsregelung von Flüssigkeitsbehältern - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung dient zur Regelung des Füllstandes in Behältern (10) für Flüssigkeiten, insbesondere Batterien, Wasservorratsbehältern oder Wasserkästen von Toiletten. Sie hat wenigstens eine an den Behälter (10) angeschlossene Flüssigkeitsleitung (16) mit einem Ventil (22), dem ein Pegelsensor (30) mit einer Einrichtung (24) zur Betätigung des Ventils (22) zugeordnet ist. Der Pegelsensor (30) ist mit der Betätigungseinrichtung (24) des Ventils (22) über eine elektronische Steuereinheit (32) verbunden, die über eine Signalleitung (26) elektrische Steuersignale an die Betätigungseinrichtung (24) abgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Füll­ standes in Behältern für Flüssigkeiten, insbesondere Batterien, Wasservorratsbehältern oder Wasserkästen von Toiletten, umfas­ send wenigstens eine an den Behälter angeschlossene Flüssig­ keitsleitung mit einem Ventil, dem ein Pegelsensor mit einer Einrichtung zur Betätigung des Ventils zugeordnet ist.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in Batterie-Füll­ stopfen verwendet, etwa der Art, wie sie in der EP-B 201 535 beschrieben und dargestellt sind. Der Pegelsensor ist dabei ein Schwimmer, der über ein Hebelgestänge mit Gelenken mit der Betätigungseinrichtung für das Ventil verbunden ist. Da diese Mechanik aus einer Vielzahl beweglicher Teile zusammengesetzt ist, treten im Laufe des Betriebes gelegentlich Störungen auf. Ferner ist die Mechanik einem üblichen Verschleiß und auch Abnutzungserscheinungen durch Korrosion unterworfen. Das Ventil mit seiner mechanischen Betätigungseinrichtung erlaubt üblicherweise nur ein Nachfüllen bis zu einem durch die Konstruktion vorgegebenen Füllstand. Fehlfunktionen der Ventile werden im allgemeinen erst durch Schadensfälle wie Überlaufen oder Füllversagen mit teilweise kostspieligen Folgeschäden wie Raumüberflutung oder Batteriezerstörung bemerkt.

Die erwähnten Probleme der Bewegungsübertragung mittels eines Gestänges vom Schwimmer zum Ventil sind vor allem bei Wasserkästen in Toiletten allgemein bekannt und bislang ungelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung zur Verfügung zu stellen, die von der bisher üblichen und erläuterten Mechanik keinen Gebrauch mehr macht, um eine einfache und störsichere Betätigung des Ventils zu gewährleisten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Pegelsensor über eine Signalleitung mit der Betätigungseinrich­ tung des Ventils verbunden ist. Diese Signalleitung tritt an die Stelle der bisher bei Batteriezellen, Wasserkästen oder derglei­ chen verwendeten, mechanischen Betätigungseinrichtung. Die vom Pegelsensor aufgenommenen Meßwerte, beispielsweise optische, akustische, elektrische, pneumatische oder hydraulische Signale, können in einer nachgeschalteten Steuereinheit in elektrische Steuersignale umgewandelt werden, die dann über die Signalleitung als Steuersignale an die Betätigungseinrichtung gelangen. Dies gestattet es, eine funktionale Trennung zwischen der Füllstandsermittlung durch den Pegelsensor, der Ventilsteuerung und der Betätigungseinrichtung des Ventils durch eine räumlich abgesetzte Überwachung der Ventilfunktionen vorzusehen, die im Bedarfsfall auch als zentrale Überwachungseinrichtung ausgebildet sein kann, über welche eine Vielzahl von Ventilen geregelt werden kann.

Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann der Pegelsensor ein kapazitiver Sensor sein, der an der Außen­ wand des Behälters angebracht ist. Hierbei kann es sich bei­ spielsweise um einen Sensor handeln, wie er in der deutschen Patentanmeldung 100 63 557.1 der Anmelderin beschrieben und darge­ stellt ist.

Daneben ist es aber auch möglich, einen induktiven Sensor als Pegelsensor einzusetzen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, das Ventil mit einer elektrischen oder elektromagnetischen Betäti­ gunseinrichtung zu versehen.

Die Erfindung gestattet es, den Pegelsensor räumlich vom Ventil an einer geeigneten Stelle des Behälters anzubringen oder alter­ nativ das Ventil mit dem Pegelsensor in einem Bauteil zu verei­ nigen, beispielsweise im Fall eines Batterie-Füllstopfens, bei dem der Pegelsensor und das Ventil gemeinsam im Stopfen unterge­ bracht sind.

Bevorzugte Anwendungsmöglichkeiten für die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind, wie bereits erwähnt, Batterien und deren Füll­ stopfen, daneben aber auch Wasserkästen für Toiletten oder Was­ servorratsbehälter, die in heißen Ländern vielfach auf Dächern angebracht und dort vorgeschrieben sind. In den beiden zuletzt genannten Fällen - Wasserkästen von Toiletten und Wasservorrats­ behälter - sind insgesamt zwei Flüssigkeitsleitungen vorgesehen, die mit jeweils einem Ventil gemäß der Erfindung ausgestattet sind, nämlich eine Zulaufleitung zum Nachfüllen des Wassers und eine Ablaufleitung für die Abgabe des Wassers.

Die Erfindung ist nachstehend an drei Ausführungsbeispielen er­ läutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Batterie mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Batterie-Füllstopfens und

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Wasserkastens für eine Toilette.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Behälter 10, der als Gehäuse für eine Batterie ausgebildet ist und Flüssigkeit 12 (Elektrolyt) aufnimmt. Im Deckel 14 des Behälters 10 ist eine Flüssigkeits­ leitung 16 vorgesehen, die für die Zufuhr 18 von Flüssigkeit (destilliertes Wasser) in den Behälter 10 dient, wenn darin der Pegel unter eine vorgeschriebene Mindesthöhe h abgesunken ist.

In einem erweiterten Abschnitt 20 der Flüssigkeitsleitung 16 ist ein Ventil 20 angeordnet, das von einer Betätigungseinrichtung 24 gesteuert wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Betätigungseinrichtung 24 eine elektromagnetische Funktionsweise haben, so daß zur Steuerung eine elektrische Signalleitung 26 dient.

An einer Außenwand 28 des Behälters 10 ist ein Pegelsensor 30 angebracht, beispielsweise ein kapazitiver Sensor der Bauart wie in der deutschen Patentanmeldung 100 63 557.1 angegeben. Dieser Pegelsensor 30 mißt ständig die Höhe h der Flüssigkeit 12 im Behälter 10 und gibt dann, wenn eine vorgeschriebene Mindesthöhe unterschritten wird, ein elektrisches Signal an eine elek­ tronische Steuereinheit 32 ab, die ebenfalls außerhalb des Behä­ ters 10 angebracht ist. Zur Stromversorgung sowohl der Steuereinheit 32 als auch des Pegelsensors 30 dient eine Span­ nungsquelle 34.

Daneben besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen Pegelsensor 30 vorzusehen, der entsprechend dem Füllstand optische, akustische, pneumatische oder hydraulische Meßsignale aufnimmt, die anschließend in der Steuereinheit 32 in elektrische Steuersignale umgewandelt und über die Signalleitung 26 an die Betätigungseinrichtung 24 weitergegeben werden.

Wenn der Pegelsensor 30 aufgrund des unter die Mindesthöhe h ab­ gesunkenen Niveaus der Flüssigkeit 12 im Behälter 10 ein Signal abgibt, das von der Steuereinheit 32 über die Signalleitung 26 an die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 24 weitergege­ ben wird, hat dies zur Folge, daß das Ventil 22 in die in Fig. 1 gezeigte Öffnungsstellung angehoben wird, so daß über die Flüssigkeitsleitung 16 Flüssigkeit in Richtung der eingezeichneten Pfeile in den Behälter 10 zugeführt wird. Sobald der vorgeschriebene Pegelstand wieder erreicht ist, erhält die Betätigungseinrichtung 24 vom Pegelsensor 30 und über die Steuereinheit 32 ein Steuersignal, so daß das Ventil 22 wieder geschlossen wird.

Fig. 2 zeigt eine Variante der Fig. 1 mit einem Batterie-Füll­ stopfen 36, der auf einen Behälter 10 einer Fahrzeugbatterie oder dergleichen aufgesetzt ist. In dem Füllstopfen 36 ist die Flüssigkeitsleitung 16 untergebracht, die in dem erweiterten Ab­ schnitt 20 das Ventil 22 mit seiner Betätigungseinrichtung 24 aufnimmt. Die Betätigungseinrichtung 24 ist über die Signallei­ tung 26 mit einer elektronischen Steuereinheit 32 verbunden, welche ebenfalls in dem Füllstopfen 36 untergebracht ist. Die von der Spannungsquelle 34 versorgte Steuereinheit 32 ist mit einem Pegelsensor 30 verbunden, der hier in die Flüssigkeit 12 des Behälters 10 eintaucht.

Die Funktion dieser Vorrichtung entspricht der Wirkungsweise der anhand der Fig. 1 erläuterten Vorrichtung.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Behälter 10 ein Was­ serkasten für eine Toilette, der mit Wasser als Flüssigkeit 12 gefüllt ist. Auf dem Deckel 14 des Behälters 10 ist die elektro­ nische Steuereinheit 32 mit Spannungsquelle 34 angebracht, die über eine Leitung 38 mit dem Pegelsensor 30 verbunden ist, wel­ che auch hier an der Außenwand 28 des Behälters 10 befestigt ist.

Die Flüssigkeitsleitung 16 für die Zufuhr 18 von Wasser mündet durch den Deckel 14 hindurch in den Behälter 12. Das in dem er­ weiterten Abschnitt 20 vertikal verschiebbar gelagerte Ventil 22 dient zur Steuerung des Zuflusses 18 von Wasser in den Behälter 10, wobei auch hier die Betätigungseinrichtung 24 des Ventils 22 über die Signalleitung 26 und die elektronische Steuereinheit 22 von dem Pegelsensor 30 gesteuert wird.

Im Boden 40 des Behälters 10 befindet sich eine weitere Flüssig­ keitsleitung 16' mit einem Ventil 22, das den Abfluß 42 des Was­ sers steuert. Die Betätigungseinrichtung 24 dieses Ventils 22 ist über eine elektrische Signalleitung 26 ebenfalls mit der Steuereinheit 32 verbunden.

Eine der Fig. 1 ähnliche Anordnung eignet sich auch für Wasser­ vorratsbehälter auf Dächern von Wohngebäuden, die beispielsweise während der Nachtstunden mit Wasser aus dem Gemeindenetz ver­ sorgt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Regelung des Füllstandes in Behältern für Flüssigkeiten, insbesondere Batterien, Wasservorratsbehältern oder Wasserkästen von Toiletten, umfassend wenigstens eine an den Behälter angeschlossene Flüssigkeitsleitung mit einem Ven­ til, dem ein Pegelsensor mit einer Einrichtung zur Betätigung des Ventils zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pe­ gelsensor (30) über eine Signalleitung (26) mit der Betätigungs­ einrichtung (24) des Ventils (22) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pegelsensor (30) eine elektronische Steuereinheit (32) nachgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (30) in Abhängigkeit vom Füllstand Signale abgibt, die über die Signalleitung (26) als Steuersignale an die Betätigungseinrichtung (24) gelangen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32) elektrische Steuersignale für die Betätigungseinrichtung (24) erzeugt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (30) ein kapazitiver Sensor ist, der an der Außenwand (28) des Behälters (10) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (30) ein induktiver Sensor ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (22) eine elektrische oder elektromagnetische Betätigungseinrichtung (24) hat.