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Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes in Behältern, Tanks
oder Boilern Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzeigen des -
Flüssigkeitsstandes in Behältern, Tanks oder Boilern, wobei der Druck und die Temperatur
im Behälter sowie dessen Form keine Rolle spielen. Ferner kann die Vorrichtung mit
einer optischen oder akustischen Alarmanlage versehen werden, oder es kann elektrischer
Strom vorgesehen sein, der die Pumpvorrichtung ein- und ausschaltet.
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Die bekannten Arten von Flüssigkeitsstandmessern sind Schwimmer,
die durch Ketten, Transmissionsgestänge, Kabel usw. mit den übrigen Teilen der Vorrichtung
in Beziehung stehen. Alle diese Teile befinden sich in direkter Berührung mit der
Flüssigkeit, deren Höhe gemessen werden soll. Als Folge davon verursacht die korrodierende
Wirkung der Flüssigkeit einen raschen Verschleiß dieser Teile, und die ganze Vorrichtung
muß ausgebaut werden, um die abgenutzten Teile zu ersetzen. Abgesehen vom Verschleiß
und der Abnutzung der beweglichen Teile durch Korrosion wurden Stromverluste an
der Oberfläche festgestellt, die auf die kondensierte Feuchtigkeit in den isolierenden
Teilen der elektrischen Pumpe zurückzuführen sind, die bei derartigen Flüssigkeitsstandmessern
die alleinige elektrische Antriebsvorrichtung bilden.
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Es ist eine Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes entwickelt
worden, in der sämtliche elektrische Elemente mit der Flüssigkeit oder der damit
gesättigten Atmosphäre nicht in Berührung kommen und die zur Einschaltung der Stromkreise
die durch Veränderungen des Flüssigkeitsstandes verursachten Druckschwankungen verwenden,
und zwar innerhalb des Behälters (Tanks, Boilers); auf diese Weise werden alle mechanischen
Übertragungsvorrichtungen zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und den elektrischen
Elementen der Anlage vermieden.
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Gegenstand der Erfindung, einer Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes,
ist ein Senkgerät in Form eines Rohres, an dessen oberem Ende eine Vorrichtung angeordnet
ist, die auf Druckänderungen innerhalb des Rohres anspricht und die in Beziehung
zu der beweglichen Vorrichtung eines Stromunterbrechers steht.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Anordnung einer vollständigen
Anlage auf jedem Tank oder Flüssigkeitsbehälter.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Anordnung einer Anzeigevorrichtung
für Flüssigkeitsspiegel, wobei diese unter verschiedenen Bedingungen angewandt werden
kann, beispielsweise dann, wenn der Druck im Behälter gleich dem normalen Atmosphärendruck
ist, aber auch dort, wo die Flüssigkeit
einem höheren Druck ausgesetzt ist oder kocht
(wie z. B. in Boilern) oder explosive Gase im Inneren erzeugt werden, wie z. B.
in Behältern für Kohlenwasserstoffe.
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Mehrere nachfolgend erörterte Zusatzteile ermöglichen den Druckausgleich
von verschiedenen Flüssigkeiten und gewährleisten das genaue Funktionieren der Vorrichtung
unter verschiedenen physikalischen Bedingungen.
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Zum besseren Verständnis der Vorrichtung sind verschiedene Ausführungsformen
als Beispiele beschrieben und durch Zeichnungen erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine auf einem Sammelbehälter angeordnete Anzeigevorrichtung
für Flüssigkeiten unter Atmosphärendruck, teilweise im Aufriß, wobei die bekannten
Teile schematisch dargestellt sind, um die beanspruchten Teile reliefartig hervortreten
zu lassen; Fig. 2 und 3 sind Schaltpläne der elektrischen Teile der Vorrichtung,
Fig. 4 ist ein Aufriß einer weiteren Ausführungsform dieser Vorrichtung zum Anzeigen
von Flüssigkeiten unter normalem Atmosphärendruck und auch unter höherem Druck,
allerdings in Gegenwart von Luft; Fig. 5 zeigt dieselbe Vorrichtung um 901O gedreht,
mit Bezug auf die Darstellung in Fig. 4; Fig. 6 ist ein Aufriß durch eine Vorrichtung,
die zusätzlich an der in Fig. 4 und 5 dargestellten Vorrichtung angeordnet ist,
um die Anwendung sehr hoher Drücke zu ermöglichen; Fig. 7 zeigt eine Hilfsvorrichtung
zum Befestigen der in Fig. 4 und 5 dargestellten Vorrichtung auf dem
Behälter,
in welchem der Druck größer als der Atmosphärendruck ist und die die Einstellung
der Höhe der Vorrichtung zum Überprüfen des Flüssigkeitsspiegels ohne Abbauen ermöglicht;
Fig. 8 ist eine abgeänderte Vorrichtung im Aufriß, in welcher der Druck durch einen
Kolben übertragen wird, um die auf die Verbindungsstellen wirkende Kraft zu vergrößern,
eine bessere elektrische Isolierung zu gewährleisten und gleichzeitig als Sicherheitsvorrichtung
gegen Explosionen zu wirken; Fig. 9 ist ein Aufriß durch ein Senkrohr, das mit Zusatzteilen
zur Verhütung von Explosionen versehen ist und die Verwendung dickflüssiger Flüssigkeiten
erleichtert; Fig. 10 und 11 sind Aufrisse durch zusätzliche Vorrichtungen zum genauen
Uberprüfen des höchsten bzw. tiefsten Flüssigkeitsstandes, während Fig. 12 ein Schaltbild
für die Anordnung einer Fernkontrolle des Flüssigkeitsstandes darstellt.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Grundplatte 1 auf,
die auf dem Oberteil des Sammelbehälters2 angeordnet ist und die auf einer Seite
regulierbar befestigt das Senkrohr 3 enthält; dieses ist an seinem oberen Ende mit
einem Kopf 4 versehen, der mit der Platte 1 durch ein elektrisches Kabel 5 verbunden
ist. In der Plattel sind ein akustisches Alarmgerät 6, ein dreipoliger Steckanschluß
7 und ein zweipoliger Steckanschluß 8 angeordnet. Eine mittels eines HebelslO einstellbare
Klemmfeststellung9 ist seitlich an der oberen Fläche der Platte 1 vorgesehen; sie
klemmt das Senkrohr 3 in der gewünschten Höhe auf der Platte 1 fest. Ein Druckknopf
11 mit in Ruhestellung geöffneten Kontakten ist gleichfalls an der Platte angebracht.
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Der Kopf 4 des Senkrohres 3 besteht aus einem zylindrischen Mantel
12 und ist im Inneren mit einem kreisförmig umlaufenden Ansatz 13 versehen, auf
dem eine Scheibe 14 aus Isoliermaterial sitzt; diese wird durch einen in den oberen
Teil des zylindrischen Mantels 12 eingeschraubten Deckel 15 in ihrer Lage festgehalten.
Eine Membran 16 aus Kautschuk oder irgendeinem anderen elastischen Material liegt
an ihrem Umfang gegen die Unterseite des Ansatzes 13 und wird durch die an einer
Mutter 18 befestigte Gewindescheibe 17 in ihrer Lage gehalten. Sowohl die Gewindescheibe
17 als auch die Mutter 18 sind in der Mitte durchbohrt und nehmen in ihren Bohrungen
den oberen Teil des Senkrohres 3 auf, wodurch eine direkte Verbindung zwischen der
Unterseite der Membran 16 und dem Inneren des Senkrohres 3 hergestellt wird.
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Die Scheibe 14 besteht aus Isoliermaterial; mit ihr sind durch Schrauben
19 drei Platten verbunden: Die erste Platte 20 ist mit einem Ruhekontakt 21 versehen,
die zweite Platte 22 ist mit einer einstellbaren Kontaktschraube 23 verbunden, absperrbar
durch die Mutter 24, und die dritte Platte 25, die ein gebogenes Blech 26 enthält,
weist einen dem Ende der Schraube 23 gegenüberliegenden Kontakt 27 auf. Das freie
Ende des gebogenen Blechs 26 ist mit einem zweiten Kontakt 28 versehen, der mit
dem Ruhekontakt 21 auf der Platte 20 liegt.
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Die Zungen der Platten 20, 22 und 25 sind an die Enden des Kabels
5 angeschweißt, das in einem Dreifachstecker 29 endet. Dieser ist in bezug auf den
dreipoligen Steckanschluß 7, dessen Kontakte 30, 30' und 30" mit den Platten 22,
20 und 25 verbunden sind, einstellbar angeordnet.
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In der Grundplatte 1 sind ferner zwei einpolige Umschalter 31, 31',
ein doppelter Druckknopf 32 und ein zusätzlicher dreipoliger Anschluß 33 zur Verbindung
mit der Spule eines Stromunterbrechers vorgesehen. -Erreicht der Flüssigkeitsspiegel
innerhalb des Behälters 2 nicht das untere Ende des Senkrohres, so ist im Rohr 3
kein Druck; die Kontakte 21 und 28 sind dann geschlossen, und ein dauernder Strom
fließt über die Klemmen des Steckers 8 zu dem dreipoligen Steckanschluß 7. Eine
Ladepumpe kann mit dem Stecker 8 verbunden werden, wenn der Flüssigkeitsstand konstant
gehalten werden soll, oder mit dem dreipoligen Anschluß 33, falls der Flüssigkeitsspiegel
nur in einiger Entfernung überwacht werden soll.
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Das Ansteigen der Flüssigkeit im Behälter 2 erzeugt einen Luftdruck
im Senkrohr 3 beim Erreichen des unteren Endes des Rohres; dabei verformt sich die
Membran 16 und preßt das gebogene Blech 26 der Platte 25 zusammen. Dadurch wird
das freie Ende dieser Platte mit dessen Kontakt 28 vom Ruhekontakt zurückgezogen,
wodurch die Stromzufuhr zum Anschluß 8 unterbrochen wird, während die Kontakte 27
und 23 hingegen geschlossen werden; der die Alarmanlage 6 betätigende Stromfluß,
der zu der akustischen Alarmvorrichtung 6 oder irgendeiner anderen, auch kombinierten
Alarmanlage führt, wird dadurch hergestellt. Die Alarmanlage zeigt an, daß die Flüssigkeit
das vorgesehene Niveau erreicht hat.
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Soll überprüft werden, ob die Vorrichtung betriebsbereit ist, so
genügt es, den Druckknopf 11 zu betätigen, um den Stromkreis zur Alarmanlage 6 zu
schließen; ihr Funktionieren zeigt an, daß der Strom ordnungsgemäß zur Vorrichtung
geleitet wird.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet nur bei Atmosphärendruck und
mit luftgefülltem Behälter.
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Soll jedoch unter davon abweichenden Bedingungen gearbeitet werden,
muß die Vorrichtung so verändert werden, daß der herrschende Druck ausgeglichen
wird.
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Eine Ausführungsform, die sowohl für Atmospärendruck als auch höheren
Druck verwendet werden kann, zeigen Fig. 4 bis 6.
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Die Vorrichtung besteht aus einem Hohlzylinder 40, dessen innere
Oberkante eingeschnitten ist und mit einem Ring 41 versehen ist, dessen innerer
Durchmesser kleiner als der des Hohlzylinders 40 ist.
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Eine Membran 42 sitzt auf dem Ring 41 auf und wird durch einen mit
Schrauben 44 und Muttern 45 am Hohlzylinder befestigten Deckel 43 gegen den Ring
gedrückt. An der unteren Fläche des Hohlzylinders 40 liegt eine weitere Membran
46, die durch einen mittels Schrauben 44 mit dem Hohlzylinder verbundenen Deckel
47 angedrückt wird. In dem von den zwei Membranen 42 und 46 eingeschlossenen Raum
ist ein Kolben 48 angeordnet. Dieser Kolben 48 wird von einer Feder 49 derart gehalten,
daß sein Gewicht vollkommen ausgeglichen wird. Seine Seiten verlaufen in gleicher
Linie wie die Innenfläche des Hohlzylinders 40. In der Mitte des Kolbens 48 liegt
eine Platte 50, deren genaue Lage durch eine Schraube 51 gesichert wird. Die Platte
50 besitzt an einem Ende einen Doppelkontakt 52, 53. Das andere Ende dieser Platte
50 ist mit einem biegsamen elektrischen Kabel 54 verbunden, dessen anderes Ende
an ein Element 55 angeschweißt ist, welches im Hohlzylinder 40 fest, aber durch
Unterlegscheiben 56 und 57 isoliert und gehalten durch einen Schraubenbolzen 58
angeordnet
ist. Das äußere Ende des Elements 55 ist mit einem isolierten
elektrischen Leiter 59 verbunden, der durch den Schraubenbolzen 58 läuft. Der Doppelkontakt
52, 53 liegt den Kontakten 60 und 61 gegenüber, die an die Enden der dafür vorgesehenen
Schrauben 62 und 63 angeschweißt sind; diese durchdringen den Hohlzylinder 40 in
entgegengesetzter Richtung, wobei ihre Längsachsen eine ideale gerade Linie bilden.
Besteht der Zylinder nicht aus isolierendem Material, so wird die Verbindung mit
einer isolierenden, an einem Ende durch metallische Unterlegscheiben 65 verschlossenen
Büchse 64 hergestellt.
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Durch die Unterlegscheiben laufen Schrauben 63, während das andere
Ende durch einen mittels einer isolierenden Mutter 67 festgehaltenen Metallbolzen
66 verschlossen wird. Die metallische Unterlegscheibe 65 ist mit dem Metallbolzen
66 durch einen biegsamen Draht 68 verbunden. Ein isolierter Draht 68a ist an die
andere Fläche des Bolzens 66 angeschweißt.
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Die andere Schraube enthält die gleichen Teile und ist in gleicher
Weise befestigt. Der Raum, in dem sich die Kontakte 52, 60 und 61 befinden, kann
durch eine horizontale Öffnung im Hohlzylinder zugänglich gemacht werden, die jedoch
hermetisch durch mit einem Gewinde versehenen Stopfen 69 verschlossen wird.
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Der untere Deckel 47 der Vorrichtung ist mit einer Öffnung in der
Mitte versehen die am oberen Ende einen inneren, ringförmigen Vorsprung70 aufweist.
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In diesen Vorsprung ist das Senkrohr 71 eingepaßt, das so die Kammer
72, die durch den unteren Deckel 47 und die untere Membran 46 gebildet wird, mit
dem Inneren des Behälters verbindet, auf dem die Vorrichtung angeordnet ist. Ein
Rohr 73 mit einem größeren Durchmesser als dem des Senkrohres 71 und diesem konzentrisch
ist am weitesten Teil der Öffnung im Deckel 47 derart angeordnet, daß eine Verbindung
mit der Kammer 72 vermieden wird.
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Das äußere Rohr 73 ist mit einem Ansatzstück 74 versehen, das durch
einen Stopfen verschlossen werden kann oder in einer Muffe 75 endet; das innere
Rohr 71 ist mit einem Durchlaß 76, der vorzugsweise unterhalb des Ansatzstückes
74 liegt, versehen und kann mit einem Stopfen 77 verschlossen werden. Der Durchlaß
76 ist hermetisch von dem durch die beiden konzentrischen Rohre gebildeten Raum
abgeschlossen.
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Die durch die obere Membran 42 und den Deckel 43 gebildete Kammer
78 steht mit dem äußeren Rohr 73 durch einen Kanal 79, der in den oberen Deckel
43, den Hohlzylinder 40 und den unteren Deckel47 gebohrt ist, in Verbindung. Dieser
Kanal führt zum oberen Teil der Kammer 78. Zum unteren Teil dieser Kammer 78 führt
ein anderer Kanal 80, der dem ersten Kanal 79 parallel läuft und an dessen vertikalem
Teil endet. Der Raum, in dem sich der Kolben 48 befindet, ist durch ein kleines,
in einer verschließbaren Kopplung 82 endendes Rohr 81 nach außen hin verbunden.
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Zur Betätigung der Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes
in mit der Atmosphäre in Berührung stehenden Behältern muß der Durchlaß 76 hermetisch
mit dem Gewindestopfen 77 abgeschlossen werden, der das Ansatzstück 74 des äußeren
Rohres 73 offenläßt. Sobald die Flüssigkeit das untere Ende des inneren Rohres 71
erreicht, erzeugt sie in demselben einen Luftdruck und drückt dadurch die Membran
46 nach oben, die nun den Kolben 48 aufwärts bewegt und so die Kontakte 53 und 61
öffnet und die
Kontakte 52 und 60 schließt. Die Ströme betätigen die elektrische
Alarmanlage und die Pumpvorrichtung in gleicher Weise, wie sie im Zusammenhang mit
der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform beschrieben wurden. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel,
so bewegt sich der Kolben infolge der Schwerkraft abwärts, und die beiden oberen
Kontakte 52 und 60 öffnen sich, während die unteren beiden Kontakte 53 und 61 geschlossen
werden; die elektrische Anlage arbeitet dann in umgekehrter Weise wie zuvor beschrieben.
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Zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes mit der Anzeigevorrichtung in
Behältern, in denen der Druck höher als der Atmosphärendruck ist, der jedoch der
Luft ausgesetzt ist, ist das äußere Rohr 73 mit einem außen als Gewinde ausgebildeten
Gehäuse 83 versehen, das eine Führungsschiene84 und eine Vertiefung 84 a zum Befestigen
der Vorrichtung auf dem Behälter 2 mittels der in Fig. 7 dargestellten Hilfsvorrichtung
enthält.
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Die letztere Vorrichtung ermöglicht die Höhenlage der Anzeigevorrichtung
für den Flüssigkeitsspiegel zu verändern, ohne diese vom Behälter entfernen zu müssen.
Sie besteht- aus einem mit einer Führung 86 versehenen Gehäuse 85 sowie einem Handrad
87, an dessen Erweiterung ein Sperrorgan 88 angeschraubt ist. Die richtige Lage
dieses Sperrorgans 88 wird durch einen Stift 89 hergestellt. Auf der gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses 85 ist eine Stopfbüchse 90 mit einem Gegenstück 91 angeordnet,
das an die Stopfbüchse 90 mit zwei Schrauben 92 und den dazugehörigen Muttern 93
befestigt ist.
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Zur Befestigung der Anzeigevorrichtung für Flüssigkeitsspiegel wird
das als Gewinde ausgebildete Gehäuse 83 an die Erweiterung des Handrades 87 nach
Durchführung durch das Gehäuse 85 und Lagerung des Sperrorgans 88 zwischen beide
Teile geschraubt. Dann wird das Sperrorgan 88 auf das Handrad 87 geschraubt und
in der richtigen Lage durch den Stift 89 befestigt. Das Senkrohr 73 wird in das
Gehäuse 83 eingeführt und nach Durchführung durch das Gegenstück 91 durch die Öffnung
des Gehäuses85 gesteckt. In dem freien Raum zwischen dem Rohr 73 und dem Körper
der Stopfbüchse 90 wird eine Stopfbüchse aus geeignetem Material angeordnet. Diese
Stopfbüchse wird durch das Gegenstück 91 durch Anziehen der Muttern93 über den Bolzen
92 zusammengepreßt. Dadurch wird eine hermetische Abdichtung erreicht, die die Längsverschiebung
des Senkrohres 73 durch Drehen des Handrads 87 ermöglicht. Das Gehäuse 85 wird durch
einen Flansch auf dem Behälter (Tank, Depot) befestigt, der hermetisch mit einem
anderen, auf dem Tank befindlichen Flansch verbunden ist. Das Gehäuse 83 wird mit
einer Schraube 94 befestigt, die den Abschnitt des Gehäuses 83 verschließt und an
das Rohr 73 drückt.
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Wird die Anzeigevorrichtung in dieser Weise auf dem Behälter angeordnet,
so wird das Ansatzstück 74 des äußeren Rohres 73 mit einer Kappe 75, abgesehen vom
Schließen der Öffnung 76 des inneren Rohres 71, verschlossen. Daher kann der Druck
innerhalb des Behälters den Kolben 48 nicht verschieben, solange nicht dieser Druck
auf beide Membranen 42, 46 ausgeübt wird; er erreicht in konvergierender Richtung
die Membranen, die obere Membran 42 durch das äußere Rohr 73, den Kanal 79 und die
Kammer 78 und die untere Membran 46 durch
das innere Rohr 71 und
die Kammer 72. Erreicht die Flüssigkeit die unteren Enden der Rohre 71 und 73, so
wird in diesen ein Druck erzeugt, der im inneren Rohr 71 schneller als im äußeren
Rohr 73 ansteigt, weil das Volumen der unteren Kammer 72 kleiner als das der oberen
Kammer 78 ist, die durch den Kanal 79 mit dem äußeren Rohr 73 verbunden ist.
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Daher wird der Kolben 48 nach oben verschoben, wobei er die elektrische
Vorrichtung in der zuvor beschriebenen Weise betätigt. Der Hilfskanal 80, der am
unteren Teil der Ausdehnungskammer 78 beginnt, dient dem Rückströmen des kondensierten
Dampfes in das äußere Rohr 73 und verhindert so eine Veränderung in der Arbeitsweise
der Vorrichtung.
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Wird die Anzeigevorrichtung auf Boilern und anderen, erhitzte Flüssigkeiten
enthaltenden Behältern angebracht, die unter Luftabschluß stehen, so arbeitet die
Vorrichtung in folgender Weise: Der Dampf strömt in das äußere Rohr73, beginnt sich
abzukühlen, und beim Aufsteigen wird dieser Kühlvorgang durch Berühren des Deckels
43 noch verstärkt, um so mehr, als dieser mit Ansatzstücken 95 zur Vergrößerung
der Kühlfläche versehen ist. Erreicht die Flüssigkeit das untere Ende der Rohre
71 und 73, bedingt die stärkere Abkühlung im äußeren Rohr 73 eine Depression in
demselben, die mit dem Temperaturunterschied der Dämpfe im äußeren Rohr 73 und im
inneren Rohr 71 zusammenhängt. Diese Erscheinung kann durch Zuführen einer Flüssigkeit
mit tieferer Temperatur als der im Behälter zum äußeren Rohr 73 noch verstärkt werden.
Die Flüssigkeit wird durch einen Ansatz 74 eingefüllt; jedoch muß dieses zusätzliche
Einfüllen überprüft werden, um einen dynamischen Druckabfall im äußeren Rohr 73
zu vermeiden, der das genaue Funktionieren der Anzeigevorrichtung stören würde.
Die Öffnung 76 des inneren Rohres 71 kann offengelassen werden. Es versteht sich,
daß die Druckunterschiede in den beiden Rohren eine Verschiebung des Kolbens 48
nach oben und damit die Wirkung der vorbeschriebenen elektrischen Vorrichtung auslösen.
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Verwendet man die Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeiten, deren
Temperatur niedriger als die der Atmosphäre ist, wobei ebenfalls unter Luftabschluß
gearbeitet wird oder die Temperatur so hoch ist, daß die Flüssigkeit die Membran
zerstören würde, so wird diese in umgekehrter Weise eingeführt, indem der Kopf nach
unten und die Röhren nach oben weisen.
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In diesem Falle muß das innere Rohr 71 länger als das äußere Rohr
73 sein, wie in Fig. 5 und 6 durch gestrichelte Linien dargestellt wird. Beide Röhren
71, 73 werden mit einem hohen Flüssigkeitsstand überdeckt, so daß der Druck, dem
die beiden Membranen42, 46 ausgesetzt sind, gleich wird. Beginnt der Flüssigkeitsspiegel
zu sinken, so ragt das Ende des inneren Rohres 73 aus der Flüssigkeit hervor, und
der Druck auf die mit dem äußeren Rohr 73 verbundene Membran 42 ist kleiner als
der Druck auf die Membran 46, der konstant bleibt. In diesem Fall muß sowohl das
Ansatzstück 74 als auch der Durch laß 76 hermetisch verschlossen sein.
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Ist der Druck außergewöhnlich hoch, kann eine in Fig. 6 dargestellte
Zusatzvorrichtung verwendet werden, um die Anwendung sehr dicker und damit praktisch
unempfindlicher Membranen zu vermeiden.
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Die Vorrichtung besteht aus einem mit zwei Kammern 100, 101 versehenen
Gehäuse, wobei die Kammern durch zwei parallele Kanäle miteinander
verbunden sind.
Eine Membranl02, 103 teilt jede Kammer in zwei Räume. Jedem Raum ist ein Rohr 104,
105 angeschlossen, von denen das eine durch ein AuslaßventillO6, das andere durch
ein Einlaßventil 107, deren Schieberstangen mit den jeweiligen Membranen 102, 103
verbunden sind, verschlossen wird. Eine mit einer Schraube 109 einstellbare Feder
108 drückt gegen die Schieberstange des Auslaßventils 106. Die Kanäle verbinden
die beiden Kammern100, 101, die jeweilig mit AnsatzrohrenllO, 111 versehen sind.
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Der obere Teil der Kammern 100, 101 ist mit dem Raum verbunden, in
dem sich der Kolben 48 mittels des Rohres 110 bewegt, das mit dem Rohr 61 der Anzeigevorrichtung
verbunden ist. Das durch ein Einlaßventil 107 verschlossene Rohr 105 ist mit einer
Luftpumpe verbunden, während das zum unteren Teil der Kammern 100, 101 führende
Rohr 111 diese mit dem Behälterinneren verbindet. Der Druck der komprimierten Luft
muß etwas höher sein als der im Behälter herrschende. Ist der Druck im Meßbehälter
höher als derjenige in dem Raum, in dem sich der Kolben 48 bewegt, so strömen komprimierte
Gase durch das Rohr 111 und deformieren die Membran 102, die das Auslaßventil 106
schließt und gleichzeitig das Einlaßventill07 öffnet. Komprimierte Luft strömt durch
das Rohr 105, und sobald der Druck gleich ist, kehren die Membranen 102, 103 in
ihre Ausgangslage zurück und schließen dabei das Einlaßventil 107. Übersteigt der
Druck in dem Raum, in dem sich der Kolben befindet, denjenigen im Behälter, so arbeiten
die Membranen 102, 103 in umgekehrter Weise, indem sie das Auslaßventil 106 öffnen,
das Einlaßventil 107 jedoch geschlossen halten, bis der Druck ausgeglichen ist.
Um die dauernde Betätigung der Ventile 106, 107 zu verhindern, wird das Auslaßventil
106 dem Druck der Feder 108 ausgesetzt, die durch eine Schraube 109 verstellbar
ist, so daß beide Ventile bei etwas unterschiedlichen Drücken arbeiten, wobei die
Möglichkeit, daß beide Ventile zur gleichen Zeit geöffnet sind, mit eingeschlossen
ist.
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Eine weitere Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung für Flüssigkeitsspiegel
ist in Fig. 8 dargestellt; es ist eine abgeänderte Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten.
Die Membran 120 ist mit dem Senkrohr 121 verbunden und überträgt die empfangenen
Impulse auf einen Kolben 122, der aus zwei Teilen besteht; der untere und breitere
Teil liegt auf einer Membran 120 und der obere, engere Teil wird gegen eine Kontaktfeder
123 gepreßt, wobei der engere Teil aus der im Körper der Vorrichtung befindlichen
Öffnung herausragt. Die Feder 123 ist mit zwei Kontakten versehen: Der eine Kontakt
124 liegt mit seiner Unterfläche einem festen Kontakt 125 an, auf dem er ruht, wenn
der Druck im Senkrohr 121 niedrig ist, ein anderer Kontakt 126 mit seiner durch
eine Kontaktschraube 127 verkleideten Oberfläche, wobei sich die Kontaktschraube
schließt, wenn der Druck steigt und der Kolben 122 die Feder 123 nach oben schiebt.
Diese Ausführungsform trennt die Kontaktkammer von dem Gehäuse mit der Membran.
Ein Druckknopf 128 ist im Körper des Relais eingebettet, das parallel zu den Kontakten
geschaltet ist und als Kontrollvorrichtung dient. Die elektrische Anlage dieser
Vorrichtung gleicht der zuvor beschriebenen.
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Obwohl der Kolben 122 die Kammer mit den Kontakten von der die Membran
enthaltenden
Kammer gut trennt und Explosionen verhindert, ist es
möglich, die Sicherheit der Vorrichtung zu erhöhen, besonders wenn diese in der
Ölindustrie verwendet wird, indem das Senkrohr 130 (das den Rohren 3, 71, 73 oder
121 anderer Ausführungsformen entspricht) mit einem Labyrinth 131 versehen wird,
dessen Kammern durch einen einfachen oder doppelten spiralförmigen Kanal 132 verbunden
sein können. Sollte am Boden der Vorrichtung eine Explosion eintreten, würden sich
die heißen Gase nicht unmittelbar zum Behälter hin ausbreiten, sondern sich innerhalb
des Labyrinths 131 ausdehnen und sich abkühlen, bevor sie in das Senkrohr 130 strömen.
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Weiterhin kann eine konische Erweiterung oder ein Trichter 133 an
das untere Ende des Senkrohres 130 angeschraubt werden. Dieser Trichter 133 ist
besonders wichtig für das Messen dickfiüssiger Stoffe, die den Einlauf des Rohres
130 verstopfen und dadurch die Messungen verfälschen könnten. Der Trichter ermöglicht
die leichte Entfernung dieser Stoffe, und außerdem verursacht die plötzliche Verengung
eine rasche Luftkompression, die das Einfließen von Flüssigkeit in das Senkrohr
130 verhindert.
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Die oben beschriebene Vorrichtung ist geeignet für andere abgeänderte
Ausführungsformen, die für die verschiedensten Zwecke Verwendung finden können,
ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke eingeschränkt wird. So ist es beispielsweise
möglich, eine Kombination in Form einer doppelten Vorrichtung zu verwenden und damit
den höchsten und den tiefsten Flüssigkeitsstand anzuzeigen, indem im ersten Fall
ein kurzes und im zweiten Fall ein langes Senkrohr verwendet wird. Der Apparat besteht
dann aus zwei vollständigen Vorrichtungen, die in einem Kopf angeordnet sind, dessen
elektrische Teile unabhängig voneinander arbeiten. Der Längsunterschied hängt von
den anzuzeigenden Flüssigkeitsständen ab.
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Die beschriebene Vorrichtung eignet sich zu normalen Messungen; sind
sehr genaue Ablesungen des Maximalstandes erforderlich, so genügen schon kleine
Temperaturänderungen, um das Ergebnis zu verändern. Es ist festgestellt worden,
daß die Aufsteigegeschwindigkeit der Flüssigkeit die Arbeitsweise der Vorrichtung
beeinflußt, so daß eine zusätzliche Anordnung gefunden worden ist, welche die Anzeigevorrichtung
bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand plötzlichem hohem Druck aussetzt.
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Diese Anordnung wird in Fig. 10 dargestellt. Sie besteht aus einer
Scheibe 140 mit einem Hohlraum 141 in der Mitte, die nach außen hin durch einen
seitlichen Kanal 142 verbunden ist. Der Mittelpunkt der Scheibe ist durchbohrt und
mit einem Kolben 143 versehen, dessen unterer und breiterer Teil in dem Hohlraum
bleibt, der einer Membran 144 aufliegt, die gegen den Rand der Scheibe 140 durch
eine weitere Scheibe 145 gedrückt wird. Die beiden Scheiben werden durch an Muttern
147 befestigte Schrauben i46 zusammengehalten.
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Ein Rohr 148 ist senkrecht auf der oberen Fläche der Scheibe 140
angeordnet und mit Öffnungen 149 an seinem unteren Ende versehen. Das Rohr umgibt
einen durchbohrten Teil 150 im Raum oberhalb der öffnungen 149. Dieses Teil besitzt
eine Öffnung oder ein Ventil 151 in der Mitte, das durch das hervorstehende Ende
152 des Kolbens 143 verschlossen werden kann. Das untere Ende des Senkrohres 153
(das den Rohren 3, 71 oder 121 entspricht) wird in das Glied 150 geschraubt. Die
untere Scheibe trägt
ein weiteres Senkrohr 154, dessen Innenraum mit der neben der
Membran 144 befindlichen Kammer verbunden ist.
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Sobald sich der Flüssigkeitsspiegel hebt und das untere Ende des
Senkrohres von der Flüssigkeit erreicht worden ist, wird in dessen Innerem ein Druck
erzeugt, der die Membran 144 deformiert, wodurch der Kolben 143 das Ventil 151 schließt.
Die Flüssigkeit kann nicht eher in das Rohr 148 fließen, bevor sie dessen oberen
Rand nicht erreicht. Genau in diesem Augenblick fließt die Flüssigkeit in das Rohr
148 und erzeugt einen plötzlichen Druck im Senkrohr153, das die Vorrichtung betätigt.
Wenn der Flüssigkeitsstand tiefer als das untere Ende des Senkrohres 154 fällt,
verschwindet der Druck in diesem, das Ventil wird geöffnet, und die im Rohr 148
enthaltene Flüssigkeit fließt durch dieses Ventil 151 und die Öffnung 149 ab. Die
über der Membran 144 zurückbleibende Flüssigkeit läuft durch den Kanal 142 in den
Behälter zurück.
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Eine mit der beschriebenen Anordnung versehene Vorrichtung ermöglicht
es auch, zwei Flüssigkeitsstände zu messen, den oberen und den unteren; jedoch muß
in diesem Fall der Ruhekontakt, der beim Überfiießen der Flüssigkeit in das Rohr
geöffnet wird, den Strom der Pumpanlage unterbrechen. Dieser Ruhekontakt wird geschlossen,
sobald der Flüssigkeitsspiegel tiefer als das untere Ende des Senkrohres fällt,
worauf die Pumpanlage wieder unter Strom steht.
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Zum genauen Anzeigen des untersten Flüssigkeitsstandes kann eine
zusätzliche Vorrichtung am unteren Ende des Senkrohres angeordnet werden, wie in
Fig. 11 gezeigt wird. Diese Vorrichtung besteht aus drei konzentrischen Rohren 160,
161, 162, deren obere Enden durch einen Ring 163 vereinigt werden und die unterschiedliche
Länge aufweisen. Das innere Rohr 162 endet in einem konischen Aufsatz 164, der mit
einer kleinen Öffnung 165 in der Mitte versehen ist. Das Senkrohr 166 der Anzeigevorrichtung
(entsprechend den Rohren 3, 71, 121) tritt durch die in der Mitte des Ringes 163
befindliche Öffnung in die Vorrichtung ein. Die Einpassung des Senkrohres 166 ist
wasserfest. Das äußere Rohr 160 erstreckt sich über die beiden inneren Rohre 161,
162, und ein zweiter Ring 167 verbindet dessen oberes Ende mit dem Senkrohr 166.
Dieser obere Ring 167 weist verschiedene Öffnungen 168 sowie eine kleine Bohrung
169 auf, die zur Führung eines Stiftes 170 des Schwimmers 171 dient. Der Stift 170
schließt das im unteren Ring 163 befindliche Ventil 172, das durch eine Öffnung
173 die obere Kammer 174 mit dem Raum zwischen dem äußeren Rohr 160 und dem unteren
Teil des Senkrohres 166 verbindet. Die beiden inneren konzentrischen Rohre 161,
162 grenzen an den Ring 163 an und sind mit einer Anzahl Öffnungen 175 versehen.
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Steigt der Flüssigkeitsspiegel, so strömt die in den Rohren 160,
161, 162 befindliche. Luft durch das Ventil 172, das durch den Schwimmer 171 aus
seiner Lage gehoben wird. Im Inneren des Senkrohres 166 wird ein Druck erzeugt,
der den.Ruhekontakt öffnet und den Arbeitskontakt schließt. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel,
so bleibt das Ventil 172 geschlossen, wobei Teile des Schwimmers 171 in die Flüssigkeit
tauchen. Die in der Kammer 174 zurückbleibende Flüssigkeit schließt den Rest hermetisch
ab. Trotz weiteren Sinkens des Flüssigkeitsspiegels bleibt der durch die konzentrischen
Rohre 160, 161, 162 begrenzte
Raum gefüllt, während der Druck im
Inneren des Senkrohres 166 sinkt, bis der Arbeitskontakt geöffnet und der Ruhekontakt
geschlossen wird. Diese Veränderung der Kontakte dient als eine Vorwarnung, daß
sich die Flüssigkeit dem festgelegten kleinsten Stand nähert. Sobald die Flüssigkeit
den unteren Rand des äußeren Rohres 180 freigibt, das kürzer als die beiden anderen
Rohre ist, bricht die Wassersäule zusammen, und die gesamte zwischen den Rohren
160 und 161 befindliche Flüssigkeit fließt in den Behälter zurück. Die zwischen
dem Senkrohr 166 und dem inneren Rohr 162 befindliche Flüssigkeit fließt wegen des
kleinen Durchmessers der Öffnun 165 langsam ab. Dies bedingt einen vorübergehenden
Druck im Senkrohr 166, der zur Erzeugung eines Alarms oder zum Anlassen der Pumpanlage
verwendet werden kann.
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Wie bereits erwähnt, dienen die oben beschriebenen Ausführungsformen
nicht nur zur Auslösung der Alarmanlage, sondern können auch mit Pumpanlagen verbunden
werden und deren Ein- und Ausschalten steuern. Die Art dieser Verbindung mit der
vorliegenden Vorrichtung ist hinreichend bekannt, so daß sich eine Beschreibung
erübrigt.
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Trotzdem soll nachfolgend eine mögliche Anwendung der vorliegenden
Erfindung auf den Einbau einer Anzeigevorrichtung zum Überprüfen der Höhe des Flüssigkeitsspiegels
aus der Ferne beschrieben werden. Das Schaltbild von Fig. 12 zeigt zwei Anzeigevorrichtungen
200, 201, wie sie in den Fig. 1, 4 und 8 dargestellt sind, wobei die eine ein langes
Senkrohr 200 aufweist und die andere mit einem kurzen Senkrohr 201 versehen ist
und die Anzeigevorrichtung des obersten Standes 202 bedeutet, wie aus Fig. 10 hervorgeht.
Die Vorrichtungen werden mittels des in Fig. 1 dargestellten Apparates befestigt,
wobei jedoch das Handrad 87 durch ein Antriebsrad 203, das durch eine auf der Welle
des Motors 204 angeordnete Schnecke bewegt wird, ersetzt wird. Um den Einfluß der
trägen Massen der Vorrichtung zu verlagern, besitzt der Motor eine elektrische Bremse
205, die an der Welle 206 angreift, wenn der Motor unter Spannung steht.
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Der Arbeitskontakt der Vorrichtung 200 ohne das Zusatzteil 202 ist
durch den Ruhekontakt des Druckknopfes 207 mit der Hauptspule des Schalters 208
verbunden. Werden diese Kontakte geschlossen, so startet der Schalter den Motor
204, und die ganze Anordnung steigt in die Höhe, bis der Druck im Senkrohr 200 angewachsen
ist und durch Öffnen der Kontakte den Motor abschaltet. Die Kontakte sind derart
angeordnet, daß bei fehlendem Druck der Ruhekontakt geschlossen und bei geringem
Druck geöffnet wird, während bei erhöhtem Druck der Arbeitskontakt geschlossen wird.
Der andere Kontakt derselben Vorrichtung ist durch einen Druckknopf 209 und den
Ruhekontakt 210 des Hilfsschützen 211 mit der Spule 212 des Schalters 208 verbunden.
Wird dieser Kontakt geschlossen, dreht der Schalter die Phasen um, und der Motor
204 läuft in umgekehrter Richtung, wodurch die ganze Anlage gesenkt wird, bis der
Druckanstieg den Kontakt öffnet. Damit folgt die gesamte Anordnung den Änderungen
des Flüssigkeitsstandes, wobei jedoch die Vorrichtung201, die zusätzlich mit der
zum Anzeigen des maximalen Flüssigkeitsstandes angebrachten Vorrichtung 202 versehen
ist, wegen ihres kürzeren Senkrohres mit der Flüssigkeit nicht in Berührung kommt.
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Die Lage der Anordnung kann am Zähler 213 abgelesen werden, der durch
zwei Magnetspulen 214, 215 bewegt wird. Diese Spulen sind abwechselnd durch den
am Schaltschütz 208 des Motors befestigten Schalter 216 mit einem pulsierenden Kontakt
217 verbunden, der durch einen auf der Welle 206 des Motors angeordneten Nocken
218 angetrieben wird.
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Werden die von dem pulsierenden Kontakt 217 gegebenen elektrischen
Impulse von der Spule 215 empfangen, so geht der Zähler 213 zurück, während die
von der Spule 214 empfangenen Impulse ihn vorwärts bringen. Die Bremse 205 stoppt
die Welle 206 stets in der gleichen Lage. Die Ablesungen am Zähler 213 werden zwangläufig
einer gewissen Ungenauigkeit wegen der Temperaturveränderungen, der Geschwindigkeitsschwankungen,
des Membranwiderstandes usw. unterliegen.
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Sind jedoch sehr genaue Messungen bzw. Ablesungen erforderlich, so
muß der Druckknopf 207 eingedrückt werden; die Verbindung zwischen dem Arbeitskontakt
und der Spule 218a ist dann unterbrochen und die Spule 212 ins Netz eingeschaltet.
Die gesamte Anlage senkt sich, bis der plötzliche Druck in dem kürzeren Senkrohr
201 den Arbeitskontakt dieser Vorrichtung schließt und das Hilfsschütz211 unter
Spannung setzt, das dann den Kontakt 210 öffnet, die Spule 212 unterbricht und beim
Stoppen der Anlage eine entsprechende Signallampe 219 aufleuchten läßt. Die akustische
Alarmanlage 220 ist mit einem anderen Kontakt des Druckknopfes 207 verbunden, um
dessen Funktionieren bei genauen Ablesungen auszuschalten.
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Der Druckknopf 209 ermöglicht die Hebung der Anlage aus der Flüssigkeit
heraus, so daß die Luft in dem längeren Senkrohr 200, dessen Spitze gewöhnlich in
die Flüssigkeit taucht, erneuert werden kann.