DE1548983C3 - Lichtelektrischer Flüssigkeitsdetektor für die Flüssigkeitsstandanzeige - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein lichtelektrischer Flüssigkeitsdetektor für die Flüssigkeitsstandanzeige, bei welchem zwischen einer Lichtquelle und einem als Empfangsstelle dienenden photoelektrischen Wandler ein stabförmiger Körper aus lichtdurchlässigem Material als Lichtleiter angeordnet ist, dessen Lichtbrechungsfaktor sich von jenem der Umgebung dermaßen unterscheidet, daß ein Austreten des von der Lichtquelle in den Lichtleiter gesendeten Lichtes vor der Empfangsstelle selbst an Krümmungen des Lichtleiters im wesentlichen verhindert ist, bei Berührung der Oberfläche des Lichtleiters mit einer Flüssigkeit aber ein Austritt von Licht aus dem Lichtleiter vor der Empfangsstelle erfolgt, wodurch der photoelektrische Wandler auf die Änderung des empfangenen Lichtstroms anspricht und Anzeige- oder Steuerorgane beeinflußt.

Flüssigkeitsdetektoren der erwähnten oder ähnlicher Art sind bekannt und bisher ausschließlich zur Pegel-Überwachung von Flüssigkeiten in Behältern, wie Flüssigkeitstanks, verwendet worden. Bei mehreren bekannten Ausführungen dieser Flüssigkeitsdetektoren (DT-AS 11 18 480; US-PS 31 20 125 und 26 20 660) ist der Lichtleiter im wesentlichen U-förmig ausgebildet und derart angeordnet, daß der U-Scheitel mit der Flüssigkeit in Berührung kommt, wenn der Flüssigkeitspegel eine vorbestimmte Höhe erreicht. Der Detektor spricht in diesem Fall lediglich auf die Abwesenheit oder Anwesenheit von Flüssigkeit an der Scheitelpartie des Lichtleiters an. Weiter sind optisch-elektrisch wirkende Flüssigkeitsdetektoren bekannt (z. B. DT-AS 11 90 689 und CH-PS 4 05 224), deren Lichtleiter mindestens eine bestimmte, z. B. ebene oder kegelstumpfförmige Fläche aufweist, welche das von der Lichtquelle in den Lichtleiter gesendete Licht durch Totalreflexion gegen den photoelektrischen Wandler umlenkt, solange die betreffende Fläche nicht von Wasser überflutet ist. Auch in diesem Fall spricht der Detektor nur auf die Abwesenheit oder Anwesenheit von Flüssigkeit an der erwähnten Reflexionsfläche des Lichtleiters an. Demgegenüber sind auch andere Ausführungsarten bekannt (DT-AS 1190 689 und US-PS 29 84 148 und 30 68 697), bei denen der Lichtleiter sich vertikal durch den Flüssigkeitsbehälter erstreckt und der Flüssigkeitspegel bei jedem Grad der Füllung des Behälters auf lichtelektrischem Wege meßbar ist, und zwar auf Grund der Intensität des Lichtstromes, der den photoelektrischen'Wandler erreicht. Auch ist es bekannt (US-PS 32 72 174), ein Bündel von Lichtleitern in einem Flüssigkeitsbehälter vertikal anzuordnen und die Lichtleiter auf verschiedenen Höhenlagen im Behälter enden zu lassen, so daß von einer Lichtquelle ausgestrahltes Licht nach Reflexion am Flüssigkeitsspiegel jeweils nur in jene Lichtleiter eintritt, deren Enden nicht von Flüssigkeit überflutet sind.

Alle die geschilderten bekannten Flüssigkeitsdetektoren haben einen örtlich eng begrenzten Wirkungsbereich. Wenn man mit solchen Flüssigkeitsdetektoren eine längere Rohrleitung auf ihre Dichtigkeit überwachen möchte, wäre eine große Anzahl Flüssigkeitsdetektoren erforderlich, die in Abständen voneinander in einer Reihe entlang der Rohrleitung angeordnet werden müßten. Das wäre jedoch nachteilig, weil für eine praktisch lückenlose Überwachung der Rohrleitung ein erheblicher materialler Aufwand nötig wäre und die Kontrolle und der Unterhalt dieser zahlreichen Detektoren Schwierigkeiten bereiten würden.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, einen lichtelektrischen Flüssigkeitsde-

. tektor der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß er für die Lecküberwachung von Rohrleitungen, wie z. B. für den Erdöltransport, besonders geeignet ist und die vorstehend geschilderten Nachteile der bisherigen Flüssigkeitsdetektoren nicht aufweist.

Diese Aufgabe ist bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdetektor dadurch gelöst, daß der Lichtleiter entlang einer flüssigkeitsführenden Rohrleitung in einer Sammelrinne angeordnet ist, in der sich die aus allenfalls vorhandenen undichten Stellen der Rohrleitung austretende Flüssigkeit sammelt.

Bei dieser Ausbildung kann mit einem einzigen Flüssigkeitsdetektor ein verhältnismäßig langes Teilstück der Rohrleitung auf Undichtigkeit überwacht werden. Die höchste zulässige Länge des Lichtleiters hängt lediglich von der Empfindlichkeit des photoelektrischen Wandlers, von der Stärke des durch die Lichtquelle in den Lichtleiter gesendeten Lichtstromes, von der Transparenz des Lichtleiters und von den Lichtverlusten durch unerwünschte Lichtaustritte zwischen den Enden des Lichtleiters ab. Die Länge des Lichtleiters kann z. B. 100 m und mehr betragen.

Um den in den Lichtleiter eintretenden Lichtstrom möglichst groß zu machen, ist es zweckmäßig, gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Lichtquelle in eine Ausnehmung in der einen Endpartie des Lichtleiters einzusetzen und die Oberfläche der betreffenden

Endpartie mit einem das Licht reflektierenden Belag zu versehen.

Zur Verminderung von Lichtstromverlusten an den für die Abstützung des Lichtleiters erforderlichen Stellen wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Lichtleiter frei zur Umgebung in Stützringen gelagert, die gegen den Lichtleiter hin im Querschnitt keilförmig verjüngt sind.

Einzelheiten des Flüssigkeitsdetektors gemäß der Erfindung werden an Hand der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Rohrleitung mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsdetektor im teilweisen Längsschnitt;

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch die Rohrleitung mit dem Flüssigkeitsdetektor;

F i g. 3 stellt in größerem Maßstab den Flüssigkeitsdetektor allein im teilweisen Längsschnitt dar.

Gemäß den F i g. 1 und 3 sind eine elektrische Lichtquelle 1 und ein photoelektrischer Wandler 2, wie z. B. ein Photowiderstand oder eine Photozelle, in Ausnehmungen am einen bzw. anderen Ende eines stabförmigen Lichtleiters 3 angeordnet. Letzterer besteht vorzugsweise aus Acrylglas oder einem anderen Kunstharz mit hoher Lichttransparenz. Das die Lichtquelle 1 enthaltende Ende des Lichtleiters 3 ist halbkugel- oder paraboloidförmig abgerundet und an seiner Oberfläche mit einem reflektierenden Belag 8 versehen, damit ein möglichst hoher Lichtstrom durch den Lichtleiter 3 zum photoelektrischen Wandler 2 gesendet wird. Die mit dem Reflektor 8 versehene Endpartie des Lichtleiters 3 ist in einem Gehäuse 10 gefaßt. Das entgegengesetzte Ende des Lichtleiters 3 und der photoelektrische Wandler 2 befinden sich in einem zweiten Gehäuse 11. Der zwischen den beiden Gehäusen 10 und 11 liegende Hauptteil des Lichtleiters 3 kann eine beträchtliche Länge von beispielsweise 100 m haben und ist von mehreren im Abstand voneinander angeordneten Stützringen 9 umgeben. Die Stützringe 9 sind gegen den Lichtleiter 3 hin im Querschnitt keilförmig verjungt, damit unerwünschte Lichtstromverluste durch größere Berührungsflächen vermieden werden. Um eine Rohrleitung 12, z. B. eine Pipeline für Erdöl, ist eine Schutzhülle 13 angeordnet, die unten eine Sammelrinne 14 bildet, in welche der Lichtleiter 3 mittels der Stützringe 9 längs der Leitung 12 eingelegt ist.

Solange der Lichtleiter 3 überall von Luft umgeben ist, werden die Lichtstrahlen 16 an der Oberfläche des Lichtleiters stets in dessen Inneres zurückgeworfen, so daß praktisch der gesamte Lichtstrom der Lichtquelle 1 auf den photoelektrischen Wandler 2 fällt. Wenn die Rohrleitung 12 irgendwo innerhalb der Strecke entlang des Lichtleiters 3 eine undichte Stelle bekommt, sammelt sich die austretende Flüssigkeit unter der Rinne 14 und benetzt dann die Oberfläche des Lichtleiters. An der benetzten Stelle gehen die optischen Reflexionseigenschaften der Oberfläche des Lichtleiters 3 praktisch vollständig verloren, so daß dort Lichtstrahlen 17 austreten. Demzufolge wird der auf den photoelektrischen Wandler 2 auftreffende Lichtstrom geringer, was zur automatischen Betätigung einer an den Wandler angeschlossenen Anzeige-, Steuer- oder Alarmvorrichtung benutzt werden kann.

Nur die an der Außenfläche des Lichtleiters reflektierten Lichtsirahlen erfahren Änderungen bei einer Berührung des Lichtleiters 3 durch eine Flüssigkeit. Die direkten Lichtstrahlen von der Lichtquelle 1 zum photoelektrischen Wandler 2, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 auftreten können, werden hingegen durch die Anwesenheit einer Flüssigkeit nicht beeinflußt. In den meisten Anwendungsfällen ist die Länge des Lichtleiters groß und der Anteil des direkten Lichtstromes an dem gesamten Lichtstrom zum Wandler 2 verhältnismäßig gering. Bei einem kürzeren Lichtleiter 3 können aber die Fasern oder Stäbchen, aus denen der Lichtleiter meistens zusammengesetzt ist, ein wenig miteinander verdrillt werden, oder man kann die Lichtquelle 1 in der Mitte des Lichtleiters 3 mit einem dünnen Streifen teilweise abschirmen (nicht dargestellt), um einen direkten Lichtstrom ganz auszuschal· ten.

Für die Überwachung der Dichtigkeit einer langen Rohrleitung werden entsprechend viele Flüssigkeitsdetektoren gemäß F i g. 3 in einer Reihe entlang der Rohrleitung angeordnet. Die hierfür benötigte Anzahl der Flüssigkeitsdetektoren ist vergleichsweise viel kleiner als dies bei Verwendung von bisher bekannten Ausführungen der lichtelektrischen Flüssigkeitsdetektoren für die Erzielung eines gleichermaßen wirksamen Überwachungsschutzes der Fall wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Lichtelektrischer Flüssigkeitsdetektor für die Flüssigkeitsstandanzeige, bei welchem zwischen einer Lichtquelle und einem als Empfangsstelle dienenden photoelektrischen Wandler ein stabförmiger Körper aus lichtdurchlässigem Material als Lichtleiter angeordnet ist, dessen Lichtbrechungsfaktor sich von jenem der Umgebung dermaßen unterscheidet, daß ein Austreten des von der Lichtquelle in den Lichtleiter gesendeten Lichtes vor der Empfangsstelle selbst an Krümmungen des Lichtleiters im wesentlichen verhindert ist, bei Berührung der Oberfläche des Lichtleiters mit einer Flüssigkeit aber ein Austritt von Licht aus dem Lichtleiter vor der Empfangsstelle erfolgt, wodurch der photoelektrische Wandler auf die Änderung des empfangenen Lichtstromes anspricht und Anzeige- oder Steuerorgane beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (13) entlang einer flüssigkeitsführenden Rohrleitung (12) in einer Sammelrinne (14) angeordnet ist, in der sich die ans allenfalls vorhandenen undichten Stellen der Rohrleitung austretende Flüssigkeit sammelt.

   3. Flüssigkeitsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) in eine Ausnehmung in der einen Endpartie des Lichtleiters eingesetzt ist und die Oberfläche der betreffenden Endpartie mit einem das Licht reflektierenden Belag (8) versehen ist.

   3. Flüssigkeitsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (3) frei zur Umgebung in Stützringen (9) gelagert ist, die zwecks Verminderung von Lichtstromverlusten gegen den Lichtleiter (3) hin im Querschnitt keilförmig verjüngt sind.