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Vorrichtung zur Verhütung des Überfüllens von Tanks Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Verhütung des Überfüllens von Tanks, insbesondere
von Heizöltanks, mit einem im Tank angeordneten Geber und einer mit dem Geber koppelbaren,
vom Tank unabhängigen Vorrichtung zum Steuern der Organe einer Befüllanlage, insbesondere
der Förderpumpe eines Tankwagens, wobei der Geber einen Widerstand mit hohem Temperaturkoeffizienten
aufweist, der mittels eines Heizstromes auf einer über der zu erwartenden Höchsttemperatur
des einzufüllenden Mediums liegenden Temperatur gehalten wird, und die Steuervorrichtung
auf den jeweiligen Wert des Widerstandes anspricht.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist der als Geberwiderstand
verwendete Heißleiter unmittelbar mit der Magnetspule eines Magnetventils in Serie
geschaltet, das in dem Einfüllstutzen des Tanks angeordnet ist und die Aufgabe hat,
den Einfüllstutzen abzusperren, wenn der gewünschte Füllstand erreicht ist. Diese
bekannte Anordnung hat erhebliche Nachteile. Da der Heißleiter von dem Erregungsstrom
des Magnetventils durchflossen wird, muß ein entsprechend hoch belastbarer Widerstand
verwendet werden, der zwangläufig eine erhebliche Wärmekapazität aufweist und daher
relativ träge ist. Die Dimensionierung dieses Widerstandes ist bei der bekannten
Anordnung so getroffen, daß bei leerem Tank und entsprechend hoher Temperatur der
Widerstand des Heißleiters so klein ist, daß der fließende Strom zur Erregung des
Magnetventils ausreicht, während bei gefülltem Tank und entsprechend höherer Wärmeableitung
die Temperatur des Heißleiters so weit sinkt und infolgedessen sein Widerstand so
weit ansteigt, daß der den Heißleiter durchfiießende Strom erheblich abnimmt und
nicht mehr ausreicht, das Magnetventil offenzuhalten. Die bekannte Vorrichtung kann
also nur dann funktionieren, wenn die Wärmeableitung bei leerem Tank in jedem Falle
wesentlich kleiner ist als bei vollem Tank. Diese Bedingung ist aber bei praktischen
Verhältnissen keineswegs immer erfüllt, denn die Wärmeableitung ist außerordentlich
temperaturabhängig, und es kann die Wärmeableitung von Luft bei niederer Temperatur
ebensogroß sein wie die Wärmeableitung von Heizöl bei hoher Temperatur. Die bekannte
Vorrichtung kann daher allenfalls in einem sehr beschränkten Temperaturbereich arbeitsfähig
sein. Darüber hinaus ist es auch von Nachteil, den Befüllvorgang durch Schließen
eines im Einfüllstutzen angeordneten Magnetventils zu beenden, weil diese Maßnahme
zur Voraussetzung hat, daß der Einfüllschlauch fest mit dem Einfüllstutzen verbunden
ist und es daher leicht zu Bedienungsfehlern kommen kann, die ein Verspritzen des
in den Tank einzufüllenden Mediums zur Folge haben. Weiterhin ist es von Nachteil,
wenn der Flüssigkeitsstrom trotz Weiterlaufens der Pumpe gestoppt wird, weil dadurch
Druckbelastungen verursacht werden, die weit über die Belastungen durch den normalen
Betriebsdruck hinausgehen. Weiterhin ist es unökonomisch, Überfüllsicherungen in
einer Vielzahl von Tanks vorzusehen, wenn es genügen würde, eine solche Sicherung
an der Befüllanlage, beispielweise an einem Tankwagen, anzubringen, mit der eine
Vielzahl von einzelnen Tanks versorgt wird.
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Bei einer anderen bekannten Anlage ist der Heißleiter statt in dem
Erregerstromkreis eines Magnetventils in dem Erregerstromkreis eines Relais angeordnet,
das zur Steuerung eines Senders dient, der sich am oder in der Nähe des zu befüllenden
Tanks befindet und einen am Tankwagen angebrachten Empfänger beeinflußt, der seinerseits
wieder auf ein Relais einwirkt, welches am Tankwagen die elektromechanische Betätigung
eines Absperrorgans steuert.
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Auch diese bekannte Vorrichtung erfordert einen relativ großen Stromfluß
durch den Heißleiter und daher die Anwendung eines Heißleiters mit relativ großer
Trägheit. Außerdem wird zum Schalten des Relais ein erheblicher Unterschied in der
Stärke des den Heißleiter durchfließ enden Erregungstromes bei leerem und vollem
Tank benötigt. Ebenso wie bei dem vorstehend beschriebenen Gerät ist diese Bedingung
nur in einem relativ kleinen Temperaturbereich erfüllt, weil die Wärmeableitung
bei kalter Luft in der gleichen Größe liegt wie bei warmem so daß die Gefahr besteht,
daß das Relais nicht abfällt, wenn in einem kalten Tank warmes Öl eingefüllt wird.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Verhütung des Überfüllens von Tanks der beschriebenen Art zu schaffen, die unter
allen denkbaren Betriebsbedingungen ein-
wandfrei arbeitet und sich
trotzdem durch einen sehr einfachen Aufbau auszeichnet. Insbesondere wird durch
die Erfindung angestrebt, eine tÇberfüllsicherung zu schaffen, die bei Umgebungstemperaturen
in einem Bereich von - 25 bis + 750 C sicher arbeitet.
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In diesem Temperaturbereich hängt der Geberwiderstand nicht nur von
dem Wärmeleitvermögen des umgebenden Mediums ab, das eine andere Temperatur aufweist
als der Widerstand, sondern auch von der jeweiligen Umgebungstemperatur. Insbesondere
kann es in diesem Temperaturbereich vorkommen, daß das Wärmeableitvermögen von Luft
in bezug auf das Wärmeableitvermögen des eingefüllten Mediums einen solchen Wert
hat, daß der Widerstand in beiden Fällen den gleichen Wert annimmt. Dies ist für
einen bestimmten Widerstandstyp beispielsweise bei einer Lufttemperatur von 0° C
und bei Heizöl von + 600 C der Fall. Auch bei solchen Verhältnissen, bei denen keine
Änderung des Wertes des Geberwiderstandes zu erwarten wäre, soll die erfindungsgemäße
Vorrichtung einwandfrei arbeiten.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung
zwei Teile aufweist, von denen der erste Teil auf den absoluten Wert des Geberwiderstandes
anspricht und die Befüllanlage sperrt, sofern beim Einschalten der Vorrichtung der
Geberwiderstand einen vom zu erwartenden Wert abweichenden Wert aufweist, während
der zweite Teil der Steuervorrichtung nur auf plötzliche Änderungen des Geberwiderstandes
anspricht, die auftreten, wenn der Geberwiderstand von der eingefüllten Flüssigkeit
erreicht wird, und dann die Befüllvorrichtung abschaltet.
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Während also der erste Teil der Steuervorrichtung auf den absoluten
Wert des Geberwiderstandes anspricht und daher dazu geeignet ist, eine Befüllvorrichtung
dann abzuschalten, wenn der Geberwiderstand Werte annimmt, die unter normalen Umständen
nicht zu erwarten sind, spricht der zweite Teil der Steuervorrichtung unabhängig
von dem absoluten Wert des Geberwiderstandes auf plötzliche Änderungen des Geberwiderstandes
an. Die Anwendung einer auf impulsartige Änderungen ansprechenden Steuervorrichtung
hat den Vorteil, daß langsame Schwankungen dieser Werte, wie sie durch Schwan kungen
der Umgebungstemperatur bedingt sind, keine Rolle spielen. Insbesondere ist es auch
nicht nötig, eine temperaturgesteuerte Bezugsgröße vorzusehen, mit der der Geberwiderstand
bzw. vom Geberwiderstand abhängige Größen verglichen werden müssen.
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Endlich wird durch die Erfindung in überraschender Weise auch eine
Vorrichtung geschaffen, die selbst dann anspricht, wenn Luft und einzufüllende(
Medium das gleiche Wärmeableitvermögen haben und die stationäre Temperatur des Geberwiderstandes
vor und nach dem Einfüllen des Mediums genau die gleiche ist, so daß auf den absoluten
Wert dieses Widerstandes ansprechende Geräte kein Signal liefern könnten. Es ist
an sich auch nicht zu erwarten, daß das erfindungsgemäße Gerät in diesem Falle anspricht.
Trotzdem wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in überraschender Weise die
Steuervorrichtung auch dann ausgelöst, wenn Luft und das einzufüllende Medium das
gleiche Wärmeableitvermögen haben. Dies liegt daran, daß das Medium beim Einfüllen
den Geber zunächst umspült und dadurch eine größere Wärmemenge abführt als die ruhende
Luft oder das Medium, das nach Überschreiten der
wärmeempfindlichen Stelle des Gebers
an dieser Stelle zur Ruhe kommt. Diese durch die Bewegung des Mediums bedingte erhöhte
Wärmeabfuhr bewirkt eine kurzzeitige Verminderung der Widerstandstemperatur und
damit eine impulsartige Änderung des den Geberwiderstand durchfließenden Stromes
bzw. der am Geberwiderstand abfallenden Spannung, die ausreicht, um die Steuervorrichtung
auszulösen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll als Geberwiderstand
ein Halbleiterelement Verwendung finden, das in einem bestimmten Spannungsbereich
eine abfallende Strom-Spannungs-Charakteristik aufweist, und es soll das Halbleiterelement
durch entsprechende Bemessung der Heizspannung in diesem Bereich betrieben werden.
Die Anwendung derartiger Halbleiterelemente ist deshalb vorteilhaft, weil sie einen
besonders hohen Temperaturkoeffizienten aufweisen, also besonders temperaturempfindlich
sind.
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Beim Arbeiten im Bereich der negativen Strom-Spannungs-Charakteristik
wird eine besonders hohe Stabilität der Anlage erzielt. Als besonders vorteilhaft
hat sich die Anwendung eines Kaltleiters erwiesen.
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Bei einem Kaltleiter wird der Scheitelpunkt zwischen dem Bereich mit
positiver und dem Bereich mit negativer Strom-Spannungs-Charakteristik stets bei
der gleichen Temperatur erreicht. Der Ort dieses Scheitelpunktes ist infolgedessen
nicht von den Eigenschaften des umgebenden Mediums abhängig, wie es bei einem Heißleiter
der Fall ist, wo die Widerstandstemperatur im Scheitelpunkt wesentlich von den Wärmeableitungseigenschaften
des umgebenden Mediums abhängt.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Geberwiderstand
in Serie zu einem Vorwiderstand geschaltet, der erfindungsgemäß als Glühlampe ausgebildet
ist. Die Verwendung einer Glühlampe hat den Vorteil, daß die im Augenblick des Einschaltens
kalte Glühlampe einen nur sehr geringen Widerstand hat, so daß an dem kalten Kaltleiter
zunächst praktisch die volle Betriebsspannung steht und der Geberwiderstand außerordentlich
schnell auf seine Betriebstemperatur gebracht wird.
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Der Geberwiderstand braucht hierzu keine größere Zeit als der als
Vorwiderstand dienende Glühfaden der Lampe.
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Bei Betrieb des Geberwiderstandes mit Hilfe eines praktisch konstanten
Vorwiderstandes und einer konstanten Betriebsspannung ist der Spannungsabfall am
Geberwiderstand ein Maß für den Wert dieses Widerstandes. Eine plötzliche Änderung
des Wertes des Geberwiderstandes hat auch eine plötzliche, also eine impulsartige
Änderung der Spannung am Geberwiderstand zur Folge. Zur Auswertung einer solchen
impulsartigen Spannungsänderung ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen,
daß die am elektrisch heißen Punkt des Geberwiderstandes stehende Spannung zur Aussteuerung
von Transistor ren verwendet wird und dieser heiße Punkt mit der Basis eines Transistors
oder den Basen mehrerer Transistoren des ersten Teiles der Steuervorrichtung galvanisch
und mit der Basis eines Transistors des zweiten Teiles der Steuervorrichtung kapazitiv
gekoppelt ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Transistor des zweiten
Teiles der Steuervorrichtung mit Hilfe eines Impulses zugesteuert wird, so daß er
keinen wesentlichen Strom zieht und seine Kollektorspannung so weit ansteigt, daß
ein von dis ser Spannung gesteuerter weiterer Transistor leitend
wird.
Damit die Sperrung dieses weiteren Transistors beim Unterschreiten einer bestimmten
Kollektorspannung des ersten Transistors auch tatsächlich mit Sicherheit erfolgt,
ist zwischen den Kollektor des ersten Transistors und die Basis des zweiten Transistors
eine Zenerdiode geschaltet, deren Durchbruchsspannung so bemessen ist, daß die Kollektorspannung
des ersten Transistors diese Durchbruchsspannung auch mit Sicherheit unterschreitet.
Im Kollektorkreis des zweiten Transistors wird zweckmäßig ein Relais angeordnet,
dessen Kontakte in einem Stromkreis liegen, der noch weitere Relais zur Betätigung
von Organen der Befüllanlage enthält.
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Um zu gewährleisten, daß die Vorrichtung auch stets einwandfrei arbeitet
und irgendwelche Defekte keine falschen Signale auslösen, insbesondere nicht ein
Stillsetzen der Anlage bei Erreichen des gewünschten Füllstandes verhindern, sind
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung Kreise vorgesehen, die den Zustand des Geberwiderstandes
überwachen. Zu diesem Zweck sind in den Kollektorkreisen der Transistoren des ersten
Teiles der Steuervorrichtung weitere Relais angeordnet, die zur Steuerung von Relais
zur Betätigung der Organe der Befüllanlage dienen.
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Diese Anordnungen sind dann so getroffen, daß der Befüllvorgang dann
unterbrochen oder gar nicht erst begonnen wird, wenn der Absolutwert der Spannung
Werte annimmt, die bei normalen Betriebsbedingungen nicht auftreten dürfen. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Geberwiderstand in den Emitter-Basis-Stromkreis
des entsprechenden Transistors eingeschaltet und mit der Basis über eine Zenerdiode
verbunden, derart, daß bei Überschreiten oder Unterschreiten der Durchbruchsspannung
der Zenerdiode der entsprechende Transistor seinen Schaltzustand ändert und dadurch
das Steuersignal für die Befüllanlage auslöst. Im einzelnen kann ein solcher Transistor
darauf ansprechen, wenn die Spannung am Geberwiderstand einen so hohen Wert annimmt,
daß eine fehlerhafte Unterbrechung des den Geberwiderstand enthaltenden Stromkreises
vorliegen kann. Ein weiterer solcher Transistor kann dagegen dann ansprechen, wenn
die Spannung am Geberwiderstand einen so geringen Wert annimmt, daß auf einen fehlerhaften
Kurzschluß in dem den Geberwiderstand enthaltenden Stromkreis geschlossen werden
kann. Weiterhin ist es möglich, einen Transistor vorzusehen, der darauf anspricht,
daß die Spannung am Geberwiderstand beim Anschalten der Vorrichtung einen bestimmten
Wert nicht erreicht, den er bei der herrschenden Umgebungstemperatur und leerem
Tank erreichen müßte.
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Wird dieser Wert nicht erreicht, so ist dies ein Zeichen dafür, daß
sich der Geberwiderstand in einem anderen Medium als Luft befindet, der Tank also
entgegen der Annahme gar nicht leer, sondern noch gefüllt ist. In diesem Falle wird
verhindert, daß die Befüllanlage in Betrieb gesetzt wird und durch Zufüllen von
Medium den Tank zum Überlaufen bringt.
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Bei dieser letztgenannten Sicherung kann es erforderlich sein, die
mögliche Umgebungstemperatur in mehrere Bereiche zu unterteilen und zu kontrollieren,
ob der Wert des Geberwiderstandes einen diesem Bereich zugeordneten Mindestwert
überschreitet. Wie bereits erwähnt, kann bei Luft von 0° C und Heizöl von 600 C
der Geberwiderstand den gleichen Wert annehmen. Eine Unterscheidung zwischen leerem
und vollem Tank ist hier also nur dann möglich, wenn
der Wert des Geberwiderstandes
bzw. der Wert der am Geberwiderstand abfallenden Spannung in Beziehung zu der Umgebungstemperatur
gesetzt wird.
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Zu diesem Zweck ist nach der Erfindung vorgesehen, daß mehrere Zenerdioden
mit verschiedener Durchbruchsspannung vorgesehen sind, von denen je eine mit einer
bei der herrschenden Temperatur zu erwartenden Spannung am Geberwiderstand entsprechenden
Durchbruchsspannung zwischen den Geberwiderstand und die Basis des entsprechenden
Transistors einschaltbar ist. Um Bedienungsfehler auszuschalten, ist nach der Erfindung
weiterhin vorgesehen, daß zum automatischen Schalten der Zenerdioden im Geber ein
weiterer Widerstand mit hohem Temperaturkoeffizienten, vorzugsweise ein Heißleiter,
angeordnet ist, von dessen Widerstandswert das Einschalten der richtigen Zenerdiode
gesteuert wird. Vorteilhaft bildet der zur Temperaturüberwachung dienende Widerstand
den Teil eines Spannungsteilers, dessen Abgriff die Basisspannung eines Transistors
bestimmt.
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Im Kollektorkreis dieses Transistors ist dann wiederum ein Relais
mit einem Umschaltkontakt angeordnet, der zum wahlweisen Einschalten einer von zwei
Zenerdioden in die Basis des obengenannten Transistors dient.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt F i g. 1 ein
Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig.2 Kennlinien des bei der Vorrichtung
nach Fig. 1 verwendeten Kaltleiters.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist einen Geber in
Form einer in einen Tank einsetzbaren Sonde auf, die in Fig.1 durch den gestrichelten
Kasten 1 angedeutet ist. In diesem Geber sind ein Kaltleiter 2 und ein Heißleiter
3 derart angeordnet, daß diese beiden Elemente sich bei in dem Tank eingesetzten
Geber in der Höhe befinden, die dem höchsten Füllstand des Tanks entspricht. Der
Geberl weist Anschlußklemmen 4 bis 6 auf, beispielsweise in Form einer Steckbuchse,
von denen die Klemme 4 einen gemeinsamen Masseanschluß für die beiden Elemente 2
und 3 bildet, während die Klemme 5 die Verbindung zum Kaltleiter 2 und die Klemme
6 die Verbindung zum Heißleiter 3 herstellt.
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Die außerhalb des Gebers 1 liegenden Elemente der Vorrichtung sind
in einem mit Hilfe eines Kabels an die Buchsen 4 bis 6 anschließbaren Gerät untergebracht,
das sich an der Befüllanlage, beispielsweise einem Tankwagen, befindet. Dieses Gerät
enthält ein Relais F mit den Umschaltkontakten f,, die zur Steuerung des Befüllvorganges,
beispielsweise zum Inbetriebsetzen und Anhalten einer Förderpumpe dienen.
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Der Kaltleiter 2 und ein in Serie zum Kaltleiter liegender Widerstand
7 in Form einer Glühlampe werden von einer Spannungsquelle 8 gespeist, die von zwei
Zenerdioden 9 und 10 stabilisiert ist. Die stabilisierte Spannung gelangt über die
Leitung 11 und den Schalter s an den Vorwiderstand 7, der mit Hilfe des erwähnten
Kabels an die Buchse 5 des Gebers 1 und damit an den Kaltleiter 2 angeschlossen
ist. Der Minuspol der Batterie 8 steht über die Masseleitung 12 unmittelbar in Verbindung
mit der Buchse 4 des Gebers und damit mit dem Kaltleiter 2.
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Die Kennlinien des Kaltleiters 2 sind in F i g. 2 dargestellt. Bei
dem Diagramm nach Fig. 2 ist auf der Abszisse die am Kaltleiter anliegende Spannung
und auf der Ordinate der den Kaltleiter durchfließende Strom angegeben. Wie aus
den Kurven des Diagramms ersichtlich, verhält sich der Kaltleiter zunächst wie ein
normaler Widerstand, hat also eine positive Strom-Spannungs-Charakteristik. . Bei
einer gewissen Spannung erreicht jedoch der Strom einen Maximalwert. Danach nimmt
bei steigender Spannung der Strom wieder ab, so daß also die Strom-Spannungs-Charakteristik
negativ wird. Für den Kaltleiter ist typisch, daß das Strommaximum unter allen Umständen
bei der gleichen Temperatur auftritt.
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Je nach dem Wärmeableitungsvermögen des den Kaltleiter umgebenden
Mediums wird zum Erreichen dieser Temperatur eine mehr oder weniger große Leistungszufuhr
benötigt, woraus sich die verschiedenen Lagen der Strommaxima bei den verschiedenen
in der Zeichnung dargestellten Kurven ergeben. Die ausgezogenen Kurven stellen die
Werte am Kaltleiter dar, wenn dieser in Öl verschiedener Temperaturen eingetaucht
ist, während die gestrichelten Linien den Kaltleiter bei verschiedenen Lufttemperaturen
charakterisieren. Es ist ersichtlich, daß die verschiedenen Kurven im Bereich der
positiven Strom-Spannungs-Charakteristik sehr eng beieinanderliegen, so daß ein
Arbeiten in diesem Bereich nicht empfehlenswert ist. Dagegen haben die einzelnen
Kurven im Bereich der negativen Strom-Spannungs-Charakteristik einen sehr großen
Abstand voneinander. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird deshalb dem
Vorwiderstand 7 ein Wert gegeben, dessen mittlerer Wert durch die in F i g. 2 eingezeichnete
Widerstandsgerade 7' charakterisiert ist. Die Spannung an dem heißen Punkt 13 des
Kaltleiters 2, also am Punkt zwischen dem Kaltleiter und dem Vorwiderstand 7, ist
durch den Schnittpunkt der Widerstandsgeraden 7' mit derjenigen der Kennlinien der
F i g. 2 gegeben, die den gerade herrschenden Umweltbedingungen entspricht. Weiterhin
ist der Widerstand 7 so gewählt, daß im gesamten Bereich der möglichen Betriebstemperaturen
am Kaltleiter andere Spannungswerte vorhanden sind, wenn er sich in Luft befindet,
als wenn er von Heizöl als Medium umgeben ist. Die Vorrichtung soll bei Lufttemperaturen
im Bereich von 25 bis + 750 C arbeiten, wobei die Mediumtemperatur zwischen 20 und
+60°C schwanken kann.
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Bei Einschalten der Vorrichtung hat der als Glühlampe ausgebildete
Vorwiderstand 7 zunächst einen sehr kleinen Wert, so daß an dem Kaltleiter 2 die
gesamte von den Zenerdioden 9 und 10 stabilisierte Spannung steht. Diese Spannung,
die dem Schnittpunkt der Widerstandsgeraden 7' mit der Abszisse des Diagramms nach
Fig.2 entspricht, ist so gewählt, daß sie auf jeden Fall wesentlich größer ist als
die Spannung, bei der der Kaltleiter seinen jeweils maximalen Strom zieht. Dadurch
wird gewährleistet, daß der Arbeitspunkt des Kaltleiters in den Bereich der abfallenden
Strom-Spannungs-Charakteristik fällt.
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In der Zeit, in der der Vorwiderstand 7 seinen Betriebswert annimmt,
nimmt auch der Kaltleiter 2, der eine nur sehr geringe thermische Trägheit hat,
seine Betriebswerte an. Die am heißen Punkt 13 des Kaltleiters 2 vorhandene Spannung
wird während des nur eine relativ kurze Zeit dauernden Befüllvorganges annähernd
konstant bleiben, allerdings nur so lange,
bis das einzufüllende Medium den Kaltleiter
erreicht.
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Da das einzufüllende Medium im allgemeinen nicht nur eine andere Temperatur
als die Luft im leeren Tank aufweist, sondern vor allem ein anderes Wärmeableitungsvermögen
hat, ändert sich die Temperatur des Kaltleiters 2 so lange, bis sich wieder ein
Gleichgewichtsverhältnis eingestellt hat, bei dem die zugeführte Stromwärme der
vom Medium abgeführten Wärme gleich ist. Wegen der geringen Wärmeträgheit des Kaltleiters
2 stellt sich das neue Gleichgewicht sehr schnell ein. Dadurch tritt am Punkt 13
eine schlagartige Spannungsänderung auf, also ein Spannungsimpuls, der weiterverarbeitet
werden kann.
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Ein solcher Spannungsimpuls tritt selbst dann auf, wenn zwischen der
im kalten Tank vorhandenen Luft und einem heiß eingefülltem Medium ein solcher Temperaturunterschied
bestünde, daß die Wärmeableitungsvermögen der kalten Luft und des heißen Mediums
gleich wären. In diesem Falle würde ein Spannungsimpuls am Kaltleiter 2 deshalb
auftreten, weil das hochsteigende Medium den Kaltleiter zunächst umspült und dadurch
in der gleichen Weise eine erhöhte Wärmeabfuhr hervorruft wie die Verwendung eines
Luftstromes zur Kühlung gegenüber ruhender Luft. Wie aus dem Diagramm nach Fig.
2 ersichtlich, wird beim Übergang von Luft zu Öl, also beim Erreichen des gewünschten
Niveaus durch das eingefüllte Medium die Spannung am Kaltleiter 2 vermindert, es
wird also am Kaltleiter ein negativer Spannungsimpuls auftreten.
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Zur Verarbeitung des Spannungsimpulses am Kaltleiter 2 ist bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel eine zwei Transistoren 21 und 22 aufweisende Anordnung
vorgesehen. Die Spannungen an dem ersten Transistor 21 sind mit Hilfe eines von
einem Kondensator 23 überbrückten Emitterwiderstandes 24 und einem aus den Widerständen
25 und 26 bestehenden Spannungsteiler zur Festlegung der Basisspannung so eingestellt,
daß er im Normalzustand Strom zieht. Die Spannung am Kollektor, der mit Hilfe eines
Widerstandes 27 an die Batteriespannung gelegt ist, ist so eingestellt, daß sie
unter der Durchbruchsspannung einer Zenerdiode 28 liegt, die zwischen den Kollektor
des Transistors 21 und die Basis des Transistors 22 geschaltet ist. Infolgedessen
ist der zweite Transistor 22 beim normalen Betrieb gesperrt, und das im Kollektorstromkreis
dieses Transistors angeordnete Relais A abgefallen. Ein Ruhekontakt a dieses Relais
liegt in Serie zu dem bereits erwähnten Relais F, das einen Umschaltkontakt !3 aufweist,
der zum Einschalten und Ausschalten der Befüllungsanlage dient. Taucht der Kaltleiter
beim Befüllen des Tanks in Öl ein, so tritt an der elektrisch heißen Stelle 13 des
Kaltleiters 2, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, eine Spannungsverminderung auf,
die nach Art einer negativen Impulsflanke über einen sehr großen Koppelkondensator
29 an die Basis des Transistors 21 gelegt wird. Dieser Transistor wird mit Hilfe
des Impulses zugesteuert, so daß er nichtleitend wird und seine Kollektorspannung
ansteigt. Die Kollektorspannung liegt dann oberhalb der Durchbruchsspannung der
Zenerdiode 28, so daß jetzt der Transistor 22 durchsteuert und das Relais A erregt
wird. Hierdurch öffnet sich der Ruhekontakt a dieses Relais und unterbricht den
Erregungsstrom für das Relais F.
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Um zu gewährleisten, daß die Vorrichtung nicht wegen eines defekten
Kaltleiters versagt, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß
die
absoluten- Spannungen am Punkts3 überwacht werden und die Vorrichtung stillgesetzt
wird, sobald diese Werte eine bestimmte obere oder eine bestimmte untere Grenze
überschreiten. Eine zu hohe Spannung kann insbesondere dann auftreten, wenn der
Kaltleiter 2 unterbrochen ist, während eine zu niedrige Spannung bei einem Kurzschluß
des Kaltleiters auftritt. Zur Überwachung einer Unterbrechung des Kaltleiters ist
die Spannung vom Punkt 13 über eine Zenerdiode 31 an die- Basis eines Transistors
32 geführt, deren Durchbruchsspannung höher ist als der am Kaltleiter 2 zu erwartende
Wert. Der Transistor 32 wird infolgedessen normalerweise gesperrt sein. In seinem
Kollektorkreis befindet sich ein Relais C mit einem Umschaltkontakt c. Dieser Umschaltkontakt
liegt in seiner Ruhestellung wiederum in Serie zu dem bereits erwähnten Relais F.
Wird dagegen die Spannung am Punkt 13 zu hoch, so daß die Durchbruchsspannung der
Zenerdiode 31, der noch eine normale Diode 33 vorgeschaltet ist, überschritten wird,
so wird der Transistor 32 leitend und das Relais C zieht an.
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Der Umschaltkontakt c- unterbricht dann den das Relais F enthaltenden
Stromkreis und legt statt dessen eine rote Signallampe 34 an Masse, deren andere
Seite mittels der- Leitung 35 an der unstabilisierten Batteriespannung liegt.
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In ähnlicher Weise -liegt auch die Spannung am Punktl3 zur Überwachung
eines Kurzschlusses im Kaltleiterkreis über eine Zenerdiode 41 an der Basis eines
Transistors 42; Hier- ist allerdings die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 41 so
bemessen, daß die Spannung am Punkt 13 normalerweise über dieser Durchbruchsspannung
liegt und der Transistor 42 also normalerweise leitet. Um zu verhindern, daß die
Spannung an der Basis des -Transistors 42 einen zu hohen Wert annimmt, ist zwischen
Basis und Emitter dieses Transistors noch eine weitere Zenerdiode 43 mit einer relativ
niedrigen Durchbruchsspannung geschaltet, auf die dann die Basisspannung begrenzt
wird. Im Kollektorkreis des Transistors 42 befindet sich ein Relais B, das also
im Normalfalle erregt ist.
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Dieses Relais weist einen Arbeitskontakt b auf, der ebenfalls in Serie-zu
dem Relais F geschaltet ist. Wird infolge einer Störung der Transistor 42 nicht
leitend und das Relais B aberregt, so schafft der Kontakt b eine Verbindung zwischen
der Leitung 36, die von der Lampe 34 zum Schaltkontakt c führt, und legt dadurch
die Lampe34 über die Leitung 37 und den Schalter c an Masse, so daß die Lampe 34
aufleuchtet und die Störung anzeigt.
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Insbesondere bei Tankanlagen, die eine Mehrzahl von Tanks aufweisen,
kann- es ohne weiteres vorkommen, daß der Schlauch eines-Tankwagens irrtümlich an
einen Tank angeschlossen wird, der noch gefüllt ist. Es ist sehr unwahrscheinlich,
daß in einem solchen Falle an der Stelle des Gebers eine plötzliche Temperaturänderung
auftritt, die zu einem schnellen Abschalten der Befüllanlage führen würde. Es ist
vielmehr zu erwarten, daß die Befüllanlage in diesem Falle ohne weiteres in Betrieb
gesetzt werden kann und das abzufüllende Medium in den Tank hineinfördert, auch
wenn dieser schon überläuft. Durch die Erfindung ist jedoch Vorsorge getroffen,
daß- auch diese Möglichkeit ausgeschaltet wird. Zu diesem Zweck ist bei dem dargestellten
Auslührungsbeispiel die Spannung vom heißen Punkt 13 des Kaltleiters 2 über eine
Zenerdiode 51 oder 52 an die Basis eines weiteren Transistors 53 gelegt. Wie aus
dem Die
gramm nach F i g. 2 ersichtlich, ist die Spannung am Punkt 13 größer, wenn
sich der Kaltleiter in Luft befindet, also wenn der Tank leer ist, als wenn sich
der Kaltleiter bei der gleichen Temperatur in Öl befindet, der Tank also gefüllt
ist. Die Durchbruchsspannungen der Zenerdioden 51 und 52 sind nun so gewählt, daß
sie überschritten werden, wenn sich der Kaltleiter bei leerem Tank in Luft befindet,
nicht aber, wenn der Kaltleiter bei vollem Tank von Öl umgeben ist. Da die Spannungen
am Kaltleiter bei sehr kalter Luft und bei sehr heißem Öl nur sehr wenig voneinander
abweichen, sind zur Sicherheit die beiden Zenerdioden 51 und 52 vorgesehen, die
verschiedene Durchbruchsspannungen haben und von denen die eine bei kaltem und die
andere bei heißem Tankinhalt Anwendung findet. Zur Umschaltung der Zenerdioden 51
und 52 dient der im Geber 1 angeordnete Heißleiter 3. Dieser Heißleiter ist in Serie
zu einem festen Widerstand 54 angeordnet und bildet zusammen mit diesem Widerstand
einen Spannungsteiler, der die Basisspannung an einem Transistor 55 bestimmt. Die
Spannungsverhältnisse an diesem Transistor sind mit Hilfe eines Emitterwiderstandes
56 und eines im Kollektorstromkreis des Transistors 55 angeordneten Relais E so
bestimmt, daß der Transistor bei einer Temperatur von etwa 200 C seinen leitenden
Zustand wechselt, d. h. vom nichtleitenden in den leitenden Zustand übergeht. Dementsprechend
schaltet auch das Relais E um, das einen Umschaltkontakt e im Basiskreis des Transistors
53 aufweist.
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So ist dafür gesorgt, daß bei tiefen Temperaturen, wenn am Kaltleiter
2 eine nicht so hohe Spannung zu erwarten ist, die Zenerdiode 52 mit der niederen
Durchbruchs spannung eingeschaltet ist, während bei hohen Temperaturen die Zenerdiode
51 mit der höheren Durchbruchsspannung in Serie zu der vom heißen Punkt 13 des Kaltleiters
2 kommenden Leitung 57 liegt. Bei leerem Tank ist daher der Transistor 53 stets
leitend und ein daran angeschlossenes Relais D erregt. Dieses weist den Arbeitskontaktd
auf, der in Serie zu dem Relais F liegt.
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Der das Relais F enthaltende Stromkreis ist so ausgebildet, daß alle
die in Serie zu dem Relais F liegenden Kontakte a bis d so geschlossen sein müssen,
daß über die Leitung 37 die Verbindung zur Masse herstellbar ist, während die andere
Seite des Relais F unmittelbar an der unstabilisierten Batteriespannung liegt. Durch
Schließen des Schalters s wird zunächst nur die bisher beschriebene Schaltung unter
Spannung gesetzt, die dann, wenn alle Betriebsbedingungen erfüllt sind, die Relaiskontakte
in die richtige Stellung bringen. In der Zeichnung sind die Kontakte in ihrer Ruhestellung,
also bei unerregten Relais, dargestellt. Deshalb werden die Kontakte a, b und d
bei Schließen des Schalters s umgelegt, weil diese Relais bei Vorliegen der ordnungsgemäßen
Betriebsbedingungen erregt werden, während der Umschaltkontakt c seine Stellung
beibehält, weil das Relais C normalerweise nicht anzieht. Danach kann dann durch
Drücken einer Taste 58 der das Relais F enthaltende Stromkreis geschlossen werden.
Das Relais F zieht dann an und hält sich über den Kontakt f, selbst. Zugleich wird
über einen Kontakte, eine gelbe Signallampe 59 eingeschaltet, die anzeigt, daß der
Befüllvorgang nun stattfindet, der durch Umlegen des Umschaltkontaktes 13 in Gang
gesetzt worden ist. Bei einer Störung oder bei Erreichen der gewünschten Füllhöhe
wird der Befüllvorgang
dadurch beendet, daß einer der Relaiskontakte
a bis d seine Stellung ändert und dadurch den Erregungsstromkreis für das Relais
F öffnet, das dann abfällt. Ein Abschalten der Anlage kann auch durch Öffnen des
Schalters erreicht werden, weil dadurch die Relais A, B und D stromlos werden und
die Kontakte dieser Relais öffnen.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Solche Abweichungen können z. B. darin bestehen, daß statt Transistoren
Röhren Verwendung finden oder daß die Transistoren auch im einzelnen anders geschaltet
werden. Weiterhin kann die das Ingangsetzen oder Anhalten der Befüllungsanlage steuernde
Relaisanordnung in anderer Weise als dargestellt ausgebildet sein. Weitere Abweichungen
von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können sich insbesondere noch dadurch
ergeben, daß bei einzelnen Ausführungsformen der Erfindung nur einzelne der Erfindungsmerkmale
für sich oder mehrere in beliebiger Kombination vorhanden sind.