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Flüssiqkeitsstandanzeiger Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Feststellung der Anwesenheit eines leitenden Mittels durch seine Abkühl ungswirkung
an einem elektrisch erhitzten Widerstand.
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Es ist wohlbekannt, daß ein elektrisch erhitzter temperaturempfindlicher
Widerstand dazu benutzt werden kann, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer
Flüssigkeit abzufülhlen. Das ist möglich, da die Widerstandsgröße des Widerstandes
durch seine Temperatur bestimmt wird und die Temperatur des Widerstandes mit der
wärmeleitenden Qualität des Mittels sich ändert, in dem er untergebracht ist. Beispielsweise
wird Luft die Wärme von dem Widerstand langsamer ableiten als eine Flüssigkeit,
wie Petroleum. Infolgedessen tritt eine plötzliche Änderung in der Widerstandsgröße
eines Widerstandes auf, der sich vorher in Luft befindet, wenn er in eine Flüssigkeit
eingetaucht wird, obwohl die Luft und die Flüssigkeit dieselbe Temperatur haben.
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In der oben beschriebenen Vorrichtung ist es allgemein üblich, Schwankungen
in der »Umgebungstemperatur « (d. h. der Temperatur, die im allgemeinen in oder
um die Vorrichtung herum herrscht) vermittels eines zweiten Widerstandes zu kompensieren.
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Dieser zweite Widerstand kann von direkter Berührung mit dem Äliftei
abgeschirmt sein, das den ersten Widerstand direkt umgibt, oder er kann so angeordnet
sein, daß er derselben Umgebungstemperatur wie der erste Widerstand unterliegt,
aber nicht in direkter Berührung mit der Flüssigkeit, die den ersten Widerstand
umgibt.
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Es ist oft wünschenswert, die beiden Widerstände in einer Wheatstoneschen
Brücke zu verbinden, die abgeglichen ist, wenn der erste Widerstand in eine Flüssigkeit
eingetaucht ist. Wenn das mit Widerständen, die negative Temperaturkoeffizienten
haben, geschehen ist, so tritt indessen eine Schwierigkeit auf, wenn die Umgebungstemperatur
verhältnismäßig niedrig ist. Das verhältnismäßig kalte Mittel strebt danach, die
Größe des Widerstandes beider Widerstände zu erhöhen. Indessen strebt einer der
Widerstände danach, sich auf die Betätigungstemperatur vor dem anderen zu erwärmen.
Dieses kann die Größe des Widerstandes des zuletzt erwähnten Widerstandes genügend
herabsetzen, um den anderen Widerstand durch den Anzeigezweig der Brücke kurzzuschließen,
wobei dadurch die Brücke unwirksam in der Abfühlung gemacht wird, so daß sie unabgeglichen
bleibt, obwohl die Flüssigkeit die Widerstände umgibt. Das kann besonders leicht
auftreten, wenn die Anzeigevorrichtung, die in die Ausgangsdiagonale derWheatstoneschen
Brücke eingeschaltet ist, eine sehr niedrige Impedanz hat. Es ist natürlich wünschenswert,
die Impedanz der Anzeigevorrichtung an die niedrige Ausgangsimpedanz der Brücke
anzupassen, um eine maximale Energie zu übertragen.
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Die vorliegende Erfindung überwindet diese Schwierigkeit, indem man
in Serie mit der Anzeigevorrichtung in der Ausgangsdiagonale der Wheatstoneschen
Brücke einen Widerstand einschaltet, der einen negativen Temperaturkoeffizienten
hat, welcher in das festzustellende Mittel eingetaucht wird, wenn die erste Anzeigevorrichtung
so eingetaucht islt, und welcher dann die Impedanz der Ausgangsdiagonale hinreichend
erhöht, so daß ein Kurzschluß eines der Widerstände und ein daraus folgender Ausfall
des Erhaltens eines Abgleichs verhindert wird.
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Die folgende mehr ins einzelne gehende Beschreibung nebst den Zeichnungen,
die beispielsweise Ausführungen darstellen, soll dem vollen Verständnis der Erfindung
dienen.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Kontrollvofrichtung
zusammen mit Flüssigkeitsspeichermitteln; Fig. 2 ist eine vereinfachte schematische
Darstellung von der Vorrichtung von Fig. 1; Fig. 3 ist eine entsprechende schematische
Darstellung einer Abwandlung.
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In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen als Flüssigkeitsspeicher
dienenden Behälter, der ein Brennstoffspeichertank sein kann, der in einem Flugzeug
angebracht ist und aus dem Brennstoff zu den Flugzeugmaschinen durch den Auslaß
30 geleitet werden kann. Ein Eingangsrohr 11 ist dargestellt, durch das der Brennstoff
zu dem Tank 10 durch ein
elektrisch betriebenes Ventil 12 geleitet
werden kann.
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Dieses Ventil schneidet den Durchlauf des Brennstoffes durch das
Rohr 11 ab, wenn das Ventil stromlos ist. An einem vorbestimmten Pegel sind in dem
Tank 10 drei »Thermistoren« (wärmeempfindliche Widerständej 13, 14 und 15 mit negativen
Temperatarkoeffizienten des Widerstandes untergebracht. Sie können mit »Bezugs«-,
»Abfühl«- und »Kompensations «-Thermistoren bezeichnet werden.
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Das in Fig. 1 dargestellte Ventil ist so angeordnet, daß es den Einlauf
von Brennstoff stoppt, wenn der Behälter 10 auf einem vorbestimmten Pegel gefüllt
ist. Es ist indessen zu bemerken, daß die Anordnung so getroffen werden kann, daß
das Ventil geöffnet wird, wenn der Flüssigkeitspegel auf einen vorbestimmten Pegel
absinkt.
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Der Thermistor 13 ist mit einer Abschirmung oder Isolation 16 umgeben,
die verhindert, daß der Thermistor 13 in direkte Berührung mit dem flüssigen Mittel
gebracht wird, wenn dieses die Thermistoren 14 und 15 umgibt. Die Thermistoren 13,
14 und 15 sind mit dem Ventil 12 und den Widerständen 17 und 18 so verbunden, daß
sie eine Wheatstonesche Brücke abgeben. Elektrische Energie wird der Wheatstoneschen
Brücke aus den Energieleitern 19 und 20 zugeführt.
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Die Anordnung der Wheatstoneschen Brücke ist deutlicher in Fig. 2
dargestellt, aus der ersehen werden kann, daß die Thermistoren 13 und 15 in benachbarte
Zweige derselben geschaltet sind und der Thermistor 15 in die Ausgangsdiagonale
der Brücke in Reihe mit dem Ventil 12. Die Brücke ist abgeglichen und macht so das
Ventil stromlos, wenn der Brennstoff die Thermistoren 13, 14 und 15 bedeckt.
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Es ist natürlich wünschenswert, die maximale Ausgangsenergie aus
der Wheatstoneschen Brücke zu erhalten. Das macht erforderlich, daß die Impedanz
der Röhre des elektrisch gesteuerten Ventils 12 verhältnismäßig niedrig ist. Die
vorliegende Erfindung kann vielleicht am besten dadurch verstanden werden, daß man
zunächst betrachtet, wie die in Fig. 2 dargestellte Brücke ohne den Thermistor 15
arbeiten würde. Angenommen, daß die Thermistoren 13 und 14 kalt sind, wenn Energie
den Leitern 19 und 20 zugeführt wird, dann wird einer der Thermistoren 13 oder 14
beginnen, vor dem anderen warm zu werden. Beispielsweise kann der Thermistor 13
sich zu erwärmen beginnen infolge des Stromflusses durch ihn. Wenn dieser Thermistor
sich erhitzt, so geht sein Widerstand herunter, und es fließt ein stärkerer Strom
durch den Widerstand, wodurch seine Temperatur noch weiter ansteigt und sein n Widerstand
absinkt.
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Die Wirkung besteht darin, daß der Thermistor 14 im wesentlichen über
das Ventil 12 mit niedriger Impedanz kurzgeschlossen wird und daß hierdurch der
Thermistor 14 gehindert wird, die Betätigungstemperatur zu erreichen. Das macht
die Brückenschaltung unwirksam, d. h., die Brücke bleibt unabgeglichen und fühlt
den Pegel des Brennstoffes nicht ab. Wenn beispielsweise kalter Brennstoff dem Tank
10 zugeführt wird, so wird der Brennstoff den Tank füllen, bis der vorbestimmte
Pegel, an dem die Thermistoren angebracht sind, erreicht ist. Der Thermistor 14
ist direkt den größeren Wärmeleiteigenschaften der Flüssigkeit unterworfen, während
der Thermistor 13 nur der Wirkung der umgebenden Temperatur in der Luft unterworfen
ist. Der Widerstand beider Thermistoren steigt an, aber der Widerstand des Thermistors
14 steigt mehr an, da dieser infolge der Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit der
größeren Wärme-
leiteigenschaft der BenzinaNdi.hlungswirkung unterworfen ist. Der
Thermistor 13 ist von der Flüssigkeitseigenschaft abgeschirmt, und sein Widerstandsanstieg
erfolgt nur infolge der Einwirkung der umgebenden Temperatur in der Luft. Der erhöhte
Widerstand des Thermistors 14 verursacht einen erhöhten Stromfluß durch den Thermistor
13, wodurch zusätzlich der Thermistor 13 erwärmt wird. Das kann man verstehen, indem
man die Stromflußkreise durch den Thermistor 13 betrachtet. Ein erster Kreis besteht
direkt von dem Energieleiter 19 durch den Thermistor 13 und Widerstand 18 zum Energieleiter
20. Ein zweiter Kreis geht von dem Energieleiter 19 aus durch den Thermistor 13,
durch das Ventil 12 mit niedriger Impedanz und den Widerstand 17 zum Energieleiter20,
wobei man sich dessen erinnern muß, daß die Brüclçenschaltung ohne den Thermistor
15 betrachtet ist. Infolge des hoben Widerstandes des Thermistors 14 fließt ein
sehr kleiner Strom von dem Energieleiter 19 durch den Thermistor 14 und Widerstand
17 zum Energieleiter 20. Infolgedessen wird der Thermistor 14 nicht durch den Stromfluß
hindurch wesentlich erwärmt. Der erhöhte Strom durch den Thermistor 13 läßt die
Temperatur des Thermistors 13 ansteigen oder verhindert zumindest im beträchflichen
Maße einen Abfall in der Temperatur des Thermistors 13, so daß dessen Widerstand
verhältnismäßig niedrig bleibt und der Stromkreis, bestehend aus dem Thermistor
13 und dem Ventil 12 mit niedriger Impedanz, im wesentlichen den Thermistor 14 kurzschließt.
Die Brücke wird dann unwirksam gemacht oder, mit anderen Worten, die Brücke bleibt
unabgeglichen und nimmt nicht die Energie aus dem Ventil 12 weg, um den Brennstofffluß
zu dem Tank 10 zu stoppen.
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Dadurch, daß der Thermistor 13 in der Ausgangsdiagonale der Wheatstoneschen
Brücke vorgesehen ist, wird verhindert, daß die Brücke unwirksam durch Kurzschluß
des Thermistors 14 wird. Wie oben auseinandergesetzt, wird der Thermistor 15 direkt
der größeren Abkühlungswirkung der Flüssigkeit ausgesetzt, wenn die Flüssigkeit
die vorbestimmte Höhe im Tank 10 erreicht. Infolgedessen steigt der Widerstand beider
Thermistoren 14 und 15 in derselben Weise an, d. h., die Impedanz der Ausgangsdiagonale
der Brücke wird hoch, wenn die Impedanz des Thermistors 14 ansteigt. Das erhöht
den Widerstand des Kreises aus dem Thermistor 13 durch die Röhre 12 und verhindert
den Kurzschluß des Thermistors 14, der oben heschrieben ist.
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Auf diese Weise ist, während der Stromfluß durch den Thermistor 13
absinkt und der Stromfluß durch den Thermistor 14 ansteigt, der Thermistor 14 nicht
länger im wesentlichen kurzgeschlossen. Nach einem kurzen Zeitraum der Betätigung
erreichen die Thermistoren 13, 14 und 15 Betätigungstemperaturen. Die Brücke ist
ausgeglichen, und das Ventil 12 schneidet den Benzinzufluß zum Tank 10 ab.
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Fig. 3 stellt eine Abwandlung dar, in der der Thermistor 15 durch
temperaturempfindliche Widerstandsmittel ersetzt ist, die einen Widerstand 30 enthalten,
der durch einen wärmeempfindlichen Schalter 31 überbrückt ist, welcher durch ein
bimetallisches Element 32 betätigt wird. Der Schalter 31 ist auf demselben Pegel
in dem Behälter 10 angeordnet wie der Thermistor 15 von Fig. 1. Infolgedessen wird
der Schalter 31 durch die Flüssigkeit t abgekühlt, wenn die Flüssigkeit den vorbestimmten
Pegel in dem Tank 10 erreicht.
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Wie durch den Pfeil in Fig. 3 angegeben, bewegt sich das bimetallische
Element 32 nach unten, wenn seine Temperatur ansteigt, und macht mit einem festen
Kontakt
33 Berührung, wodurch der Widerstand 30 kurzgeschlossen wird und der Widerstand
der Ausgangsdiagonale erniedrigt wird. Im kalten Zustand wird der Widerstand dieser
Diagonale erhöht, so daß der Thermistor 15 wie oben beschrieben im wesentlichen
kurzgeschlossen wird.
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Obwohl ein Ventil 12 in der Ausgangsdiagonale der Brücke dargestellt
ist, so kann natürlich jedes spannungs- oder stromempfindliche Mittel, wie ein Indikator,
eine Lampe oder ein Relais, an Stelle des Ventils verwendet werden.
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P A T L N 1 S P i II E.
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1. Vorrichtung zur Bestimmung der Anwesenheit eines leitenden Mittels
durch dessen Abkühlungswirkung auf einen elektrisch erwärmten Widerstand, der einen
negativen Temperaturkoeffizienten hat und der mit einem Widerstand verbunden ist,
um Schwankungen durch die umgebende Temperatur in einer Wheatstoneschen Brücke auszugleichen,
die abgeglichen ist, wenn der erste Widerstand durch das leitende Mittel
abgekühlt
wird, und wobei ein elektrisch zu betäti, gendess Ventil oder eine andere Vorrichtung
in die Ausgangsdiagonale der Brücke geschaltet ist, das oder die unter der Einwirkung
des leitenden Mittels betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Widerstand
(15 oder 30) in die Ausgangs diagonale der Brücke geschaltet ist, in Reihe mit dem
elektrisch betätigten Ventil (V) oder der anderen Vorrichtung, wobei der dritte
Widerstand (15 oder 30) von dem leitenden Mittel gekühlt wird, so wie der erste
Widerstand (14) abgeküíhlt wird, wobei die Impedanz der Ausgangsdiagonale der Brücke
zur Verhinderung eines Kurzschlusses eines der Widerstände hinreichend ansteigt.