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Flüssigkeitsstandanzeiger Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstandanzeiger
mit zwei mehr oder weniger senkrechten parallel zueinander verlaufenden und voneinander
isolierten elektrischen Leitern, einem Metallkugelschwimmer, der längs den Leitern
beweglich ist, an diese angedrückt wird und Verbindung zwischen den Leitern herstellt,
und einem an die Leiter angeschlossenen elektrischen Kreis zur Anzeige der Lage
des Metallkugelschwimmers im Verhältnis zu den Leitern, Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsstandanzeiger
ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Anordnung von ungleichnamigen Magnetpolen,
die sich längs der Leiter erstrecken, der magnetisch leitende Metallkugelschwimmer
ständig gegen die Leiter in Anlage gehalten und längs den Leitern rollend beweglich
ist.
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Es ist bekannt, einen Kontaktkörper mittels magnetischer Kraft gegen
Kontaktschienen in Anlage zu halten. Dieser Kontaktkörper bewegt sich aber nicht
innerhalb der Flüssigkeit, sondern er wird durch einen besonderen Schwimmer, der
einen Magneten enthält, dadurch an den Kontaktschienen entlanggeführt, daß magnetische
Kraft vom Schwimmer durch die Wandung des Standrohres hindurch auf den Kontaktkörper
übertragen wird. Demgegenüber wird erfindungsgemäß das Kontaktelement vom Schwimmer
selbst gebildet, und die Kontaktschienen sind mit ungleichnamigen Magnetpolen angeordnet,
so daß sie hierdurch den schwimmenden Kontaktkörper anziehen. Allein schon in diesem
Unterschied zwischen der bekannten Vorrichtung und der Erfindung liegen bedeutende
technische Vorteile. Dadurch, daß der erfindungsgemäße Kontaktkörper nicht mit einem
Permanentmagneten versehen zu sein braucht, der während der Bewegung des Kontaktkörpers
in einer bestimmten Lage gehalten werden muß, um die beabsichtigte Wirkung ausüben
zu können, kann der Kontaktkörper allein dadurch mit einem Mindestmaß an Reibung
geführt werden, daß man ihn zwischen den Kontaktschienen rollen läßt, weshalb also
besondere Führungsvorrichtungen wie bei den vorbekannten Schwimmern völlig entbehrt
werden können. Bei den vorbekannten Führungsvorrichtungen liegt zwingend die Gefahr
vor, daß der Schwimmer stecken oder hängen bleibt, so daß falsche Anzeigen entstehen.
Falls der Magnet im Schwimmer untergebracht ist, sind derartige Führungsvorrichtungen
jedoch notwendig, falls man nicht riskieren will, daß der im Schwimmer vorgesehene
Magnet falsch orientiert wird.
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Dadurch, daß der erfindungsgemäße Schwimmer gleichzeitig den Kontaktkörper
darstellt, folgt er den Schwankungen des gemessenen Flüssigkeitsspiegels mit einem
Geringstmaß an Elastizität, während man dagegen bei einem Flüssigkeitsstandanzeiger,
wo Schwimmer und Kontaktkörper als getrennte, durch magnetische Kraft zusammengekuppelte
Elemente ausgebildet sind, mit einer gewissen Elastizität in der Kupplung zwischen
Schwimmer und Kontaktkörper rechnen muß, also nicht die gleiche Meßgenauigkeit wie
beim Anmeldungsgegenstand erhalten kann.
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Außerdem darf die Gefahr nicht übersehen werden, daß sich der Kontaktkörper
völlig vom Schwimmer lösen kann.
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Schließlich sei darauf hingewiesen, daß der schwimmfähige Kontaktkörper
gemäß der Erfindung sehr klein und leicht ausgebildet werden kann, da er in sich
selbst nicht magnetisch zu sein braucht, und daß die von den den Kontaktschienen
entlang angeordneten Magnetpolen ausgeübte Kraft nur gering zu sein braucht, da
sie nur dazu dient, den erforderlichen Kontaktdruck aufrechtzuerhalten, dagegen
durchaus keine Mitnahmewirkung ausübt.
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Im Rahmen der Erfindung erweist es sich weiterhin als vorteilhaft,
daß wenigstens einer der Leiter aus einer Schiene aus magnetisch leitendem Werkstoff
besteht. Auch empfiehlt es sich, daß wenigstens einer der Leiter auf einer Schiene
aus magnetisch leitendem Werkstoff vorgesehen ist. Dabei besteht die Möglichkeit,
daß der Leiter auf einen Kern aus magnetisch leitendem Werkstoff gewickelt und von
diesem elektrisch isoliert ist. Schließlich sieht die Erfindung vor, daß zwei magnetisch
leitende Schienen auf der Außenseite des Rohres gegenüber den beiden innerhalb des
Rohres vorgesehenen Leitern angebracht sind, welche sich an der Innenseite des Rohres
befinden, und daß eine Anzahl längs dem Rohr verteilter magnetischer Elemente an
der Außenseite des Rohres quer über die
Schienen vorgesehen ist
und sämtlich gleichnamige Pole in einer und derselben Richtung gerichtet haben.
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In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch und beispielsweise
dargestellt; es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstandanzeiger,
Fig. 2 einen Querschnitt in größerem Maßstab durch den Flüssigkeitsstandanzeiger
gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Teilaxialschnitt durch das Flüssigkeitsrohr im Winkel
von 900 zum Schnitt in Fig. 1 und Fig. 4 eine Ausführungsform des an die Leiter
angeschlossenen Anzeigekreises.
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Der dargestellte Flüssigkeitsstandanzeiger umfaßt ein mehr oder weniger
senkrechtes Rohr 10 aus elektrisch und magnetisch nichtleitendem Werkstoff, z. B.
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Kunststoff. Das Rohr ist an seinem unteren Ende an einem Behälter
11 befestigt, mit dem es in Verbindung steht. Von einer Stelle nahe dem Boden des
Behärters 11 geht ein Rohr 12 aus, das sich längs dem Behälter hocherstreckt und
dessen oberes, offenes Ende etwa in gleicher Höhe mit der Oberkante des Behälters
liegt. Das Rohr 10 und der Behälterll enthalten eine elektrisch isolierende Flüssigkeit,
welche leichter ist als die Flüssigkeit, deren Niveauschwankungen gemessen werden
sollen; falls letztere Flüssigkeit Wasser ist, kann die leichtere Flüssigkeit z.
B. Ol oder Petroleum sein. Wenn das Rohr 10 mit dem Behälter 11 in die Flüssigkeit
eingetaucht ist, deren Niveauschwankungen gemessen werden sollen und deren Niveau
mit 13 bezeichnet ist, hält laut bekannten physikalischen Gesetzen für kommunizierende
Röhren die im RohrlO und Behälter 11 vorhandene Flüssigkeitssäule das Gleichgewicht
mit der das Rohr und den Behälter umgebenden Flüssigkeitssäule, wobei sich die Trennfläche
zwischen der leichteren und der schwereren Flüssigkeit beispielsweise bei 14 im
Behälter 11 befindet.
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Auf der leichteren Flüssigkeit im Rohr 10 deren Niveau mit 15 bezeichnet
ist, schwimmt eine Kugel 16, die aus elektrisch und magnetisch leitendem Werkstoff
besteht, und z. B. eine hohle Eisenkugel sein kann, die derart bemessen ist, daß
sie etwa bis zum halben Volumen in die Flüssigkeit eintaucht. An der Innenseite
des Rohres 10 sind zwei längs dem Rohr parallel zueinander verlaufende Schienen
17 und 18 vorgesehen, welche beide aus Eisenrohr kreisförmigen Querschnitts bestehen
und von denen die Schienel7 mit einer Isolierschicht 19 versehen ist, auf die ein
Widerstandsdraht20 gewickelt ist. An der Außenseite des Rohres 10 sind zwei Schienen
21 und 22 vorgesehen, die ebenfalls aus Eisen bestehen und sich gegenüber je einer
der an der Innenseite des Rohres angebrachten Schienen 17 und 18 befinden. Die Schienen
21 und 22 sind mit gleichen Abständen in der Längsrichtung des Rohres durch permanentmagnetische
Elemente 23 überbrückt, welche sämtlich ihre gleichnamigen Magnetpole in einer und
derselben Richtung gerichtet haben. Die Schienen 21 und 22 bestehen also aus ungleichnamigen
Polen eines Magneten, wodurch ein magnetischer Kreis von der einen Schiene an der
Außenseite des Rohres durch die dieser Schiene gegenüber an der Innenseite des Rohres
liegende Schiene, die Kugel 16 und die andere Schiene an der Innenseite des Rohres
bis zur anderen Schiene an der Außenseite des Rohres erhalten wird, wie in Fig.
2 durch Flußlinien angedeutet ist. Dieser magnetische Kreis dient dazu, die Kugel
16 gegen die Wicklung 20 und die Schiene 18 im Rohr in Anlage zu halten, und damit
der größtmögliche Anlagedruck erhalten wird, müssen sich die Schienen soweit wie
möglich der Form
des Rohres 10 anschließen, so daß zwischen den äußeren und inneren
Schienen ein möglichst kleiner Zwischenraum erhalten wird.
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Die Kugel 16 bildet Kontaktelemente zwischen der Schiene 18 und der
auf der Schiene 17 vorgesehenen Wicklung20, welche in einem Anzeigekreis z.B. der
in Fig. 4 dargestellten Ausführung enthalten sein können.
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Gemäß Fig. 4 sind die beiden Enden der Wicklung 20 an die beiden
Pole einer Stromquelle 24 angeschlossen, während das obere Ende der Schiene 18 an
den einen Anschluß eines Voltmeters 25 angeschlossen ist, dessen anderer Anschluß
an den einen Pol der Stromquelle 24 angeschlossen ist. Die Wicklung 20, die Kugel
16 und die Schiene 18 bilden somit ein veränderliches Potentiometer, über das eine
Spannung abgenommen wird, deren Größe von der Lage der Kugel 16 im Verhältnis zur
Wicklung 20 abhängig und am Voltmeter 25 angezeigt ist. Da die Lage der Kugel von
der Lage des Flüssigkeitsspiegels 15 und somit auch von der des Flüssigkeitsspiegels
13 abhängig ist, stellt die am Voltmeter25 abgelesene Spannung eine Anzeige der
Lage des Flüssigkeitsspiegels 13 dar.
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Wenn der Flüssigkeitsspiegel 13 schwankt, rollt die Kugel 16 längs
der Wicklung20 und der Schienel8, während sie die ganze Zeit durch den Magnetismus
gegen diese Glieder angedrückt gehalten wird, um einen zuverlässigen Kontaktdruck
zu geben. Die Wicklung 20 besteht zweckmäßigerweise aus lackiertem Widerstandsdraht,
dessen Lackierung längs der Kontaktbahn für die Kugel 16 abgeschliffen ist. Da sich
die Kugel längs ihrer Bahn praktisch ohne irgendeine andere Reibung bewegen kann
als die sehr geringe Rollreibung, folgt sie den Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels
13 sehr genau und gibt somit eine genaue und zuverlässige Anzeige der Lage des Flüssigkeitsspiegels
am Voltmeter 25.
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Die Menge der isolierenden, leichteren Flüssigkeit ist in dem Fall,
daß die Flüssigkeit, bei der die Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels zu messen
sind, elektrisch leitend ist, derart zu wählen, daß die elektrisch leitende Flüssigkeit
beim Überschreiten der oberen Grenze für den Meßbereich des Flüssigkeitsstandanzeigers
noch nicht an die Wicklung 20 und die Schiene 18 im Rohr 10 heranreicht. Falls die
Flüssigkeit, bei der diec>chwankungen die Schwankungen desFlüssigkeitsspiegels
zu messen sind, eine elektrisch isolierende Flüssigkeit ist, kann diese Flüssigkeit
die Kugel 16 tragen, und es ist somit nicht erforderlich, eine leichtere Flüssigkeit
mit elektrischem Isoliervermögen zu verwenden.
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Der Behälter 11 muß so groß sein, daß er zusammen mit dem Rohr 12
das gesamte Volumen leichterer Flüssigkeit aufnehmen kann, wenn kein äußerer Flüssigkeitsdruck
vorhanden ist.
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Um die auf der Außenseite des Rohres 10 vorgesehenen Schienen und
Nilagnetelemente zu schützen, ist am Behälter 11 ein zum Rohr 10 konzentrisch vorgesehenes
Schutzrohr 26 angebracht.
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Es leuchtet ein, daß die hier dargestellte Ausführungsform in vielerlei
Weise abgeändert werden kann.
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So kann z.B. die Wicklung20 entbehrt werden und die beiden Schienen
17 und 18 als Widerstandselemente dienen. Ferner kann das Voltmeter 25 durch ein
Amperemeter ersetzt werden und die Wicklung 20 oder die Schiene 17 sowie die Schiene
18 und das Amperemeter über die Stromquelle 24 reihengeschaltet werden. Es ist auch
denkbar, daß die Wicklung20 oder die Schiene 17 und die Schiene 18 einen Teil in
einer Meßbrücke vorbekannter Art bilden, z. B. einer Wheatstoneschen Brücke, und
daß das Instrument25
das in einer solchen Brücke vorgesehene Anzeigeinstrument
darstellt. Die magnetischen Elemente23 können auch im Rohr 10 zwischen den beiden
Schienen 17 und 18 vorgesehen sein, wenn wenigstens die eine dieser Schienen mit
einer von der Schiene elektrisch isolierten Wicklung oder Kontaktfläche versehen
ist, in welchem Fall an der Außenseite des Rohres 10 keine Schienen 21 und 22 vorgesehen
sind. Schließlich kann der bewegliche Körper auch ein anderer Rollkörper als eine
Kugel sein, z. B. ein Zylinder.
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PATENTANSPROCEXE: 1. Flüssigkeitsstandanzeiger mit zwei mehr oder
weniger senkrechten, parallel zueinander verlaufenden und voneinander isolierten
elektrischen Leitern, einem Metallkugelschwimmer, der längs den Leitern beweglich
ist, an diese angedrückt wird und eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern
herstellt und einem an die Leiter angeschlossenen elektrischen Kreis zur Anzeige
der Lage des Metallkugelschwimmers im Verhältnis zu den Leitern, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels einer Anordnung von ungleichnamigen Magnetpolen (21, 22, 23), die sich
längs der Leiter (17, 18) erstrecken, der magnetisch leitende Metallkugelschwimmer
(16) ständig gegen die Leiter in Anlage gehalten und längs den Leitern rollend beweglich
ist.