DE1623957A1

DE1623957A1 - Einrichtung zur Erfassung eines Fluessigkeitsstandes

Info

Publication number: DE1623957A1
Application number: DE19671623957
Authority: DE
Inventors: Davenport William R; Davenport Elmer T
Original assignee: CROWELL DESIGNS Inc
Current assignee: CROWELL DESIGNS Inc
Priority date: 1967-02-16
Filing date: 1967-10-18
Publication date: 1971-07-22
Also published as: GB1178910A; US3474372A

Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. W. Kemp Köln-Lindenthal
Stadhvc!<k;üriei 20-22

16. Oktober 1967 D 25 P 1

CROTiELL DESIGNS, IHC., 2lo6 Bridge Avenue Point Pleasant, Hew Jersey, U.S.A.

Einrichtung zur Erfassung eines FlüssigkeitsStandes

Die Erfindung richtet sich auf eine Anordnung zum Erfassen des Vorliegens- oder Hichtvorliegens einer bestimmten Flüssig- , keit bzw. eines bestimmten Strömungsmittels an der Stelle, an welcher sich die Anordnung befindet, und zum Betätigen einer nachgeschalteten Einrichtung in Abhängigkeit davon, ob das Strömungsmittel vorliegt oder nicht.

Die Erfindung richtet sich insbesondere darauf, ein derartiges Gerät zu entwickeln, welches von einfacher Bauart ist und zuverlässig arbeitet und z.B. dazu verwendet werden kann, die Trennschicht zwischen zwei verschiedenen Strömungsmitteln, z.B. einem Gas und einer Flüssigkeit, zu erfassen und in Ab- ' hängigkeit des Ergebnisses dieser Prüfung eine nachgeschaltete Einrichtung betätigen kann. *-

Die Erfindung sucht ein solches Gerät zu schaffen, welches korrosionsfest ist und eine lange Standzeit hat.

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Die Erfindung schafft in wesentlichen einen auf Temperaturen ansprechenden Schalter solcher Art, daß seine Kontakte geschlossen sind, wenn sie kalt sind und geöffnet sind, wenn sie selbst warm sind. Der Schalter ist in einen Schaltkreis zwischen einer Stromversorgung und einer nachgeschalteten Einrichtung gelegt, die betätigt werden soll. Eine ständig gespeiste elektrische Heizeinrichtung umgibt den Schalter und erwärmt ihn so weit, daß seine Kontakte getrennt werden, womit also dann die nachgeschaltete Einrichtung nicht erregt wird. Wenn eine zu erfassende Flüssigkeit mit dem Schalter in Berührung kommt, dann wird so viel Wärme vom ganzen Schalter abgezogen, daß seine Temperatur unter den entsprechenden kritischen Wert fällt, wobei der Schalter sich schließt und die entsprechende,, vom Schalter zu betätigende, nachgeschaltete Einrichtung beginnt zu arbeiten.

t Der Schalter und die Heizeinrichtung sind vollständig in Glas oder ein Kunststoffgehäuse eingebettet, so daß eine entsprechende Flüssigkeit den Tastkopf nicht angreifen kann. Weiterhin ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die Heizeinrichtung zwei Abschnitte hat, nämlich einen für hohe Temperaturen und einen für niedrige Temperaturen. Der für hohe Temperaturen gedachte Abschnitt wird nur während des

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Betriebes der nachgeschalteten Einrichtung gespeist, um
die Temperatur des Schalters schnell ansteigen zu lassen und ihn wieder zu öffnen, wenn keine Flüssigkeit im Bereich des Schalters vorhanden ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels unter Einweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 im Schnitt den Tastkopf des Ausführungsbeispiels; und Fig. 2 den Schaltplan der zugehörigen Schaltung.

Beim Durchführen der Erfindung kann jeder beliebige bei' ünderung der Umgebungstemperatur betätigbare Schalter verwendet werden. Besonders bewährt hat sich ein unter dem Warenzeichen "KLIXOK" vertriebener Schalter der Firma "Texas Instruments Incorporated".

Gemäß Fig. 1 weist der Schalter einen feststehenden Kontakt Io und einen beweglichen Kontakt 11 auf. Der feststehende
Kontakt Io ist ein auf einer Metallunterlage 12 befestigter Silberstreifen, wobei die Halterung 12 ihrerseits auf einem Block 13 aus Isolatormaterial befestigt ist. Der bewegliche

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Kontakt 11 besteht aus einem Silbernippel, der an einer nach Art eines Schnappschalters umschaltenden Schnappscheibe 14 befestigt ist. Solche bekannte Scheiben haben entweder kreisförmige oder ovale Gestalt, wenn man sie entsprechend Fig. 1 von oben betrachtet. Die Scheibe ist dabei schalenförmig ausgebildet. Bei der Darstellung nach Fig. 1 ist bei kühlem Schalter die obere Fläche der Scheibe 14 konvex und die untere ist konkav. Wenn die Scheibe erwärmt wird, ändert sie nicht graduell ihre Gestalt, wie ein normaler Bimetallstreifen, sondern schnappt bei Erreichen einer entsprechenden kritischen Temperatur plötzlich in die andere Stellung um, in welcher die untere Fläche konvex ist und die obere konkav. Das Ergebnis eines solchen Umschaltens ist eine Trennung der Kontakte Io und 11. Der bei diesem Ausführungsbeispiel gewählte Schalter ist also im, kühlen Zustand geschlossen und in warmer Umgebung offen.

Das dem Kantaktnippel 11 gegenüberliegende Ende der Scheibe ist inzwischen den beiden U-förmig gebogenen Armen eines Metall-Stückes 15 eingeklemmt. Das Metallstück 15 und der Konta3;t Io sind dabei durch einen keramischen Isolator 18 getrennt, und die ganze Anordnung ist in einem Metallgehäuse 19 untergebracht. Ein Leiter 2o steht mit dem Kontakt Io in Verbindung, und ein Leiter 21 mit dem Kontakt 15. Die beiden Leiter er-

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strecken sich aus dem. offenen Ende des Gehäuses 19 heraus und fsol:

ein Isolatrostück 24 voneinander getrennt.

sind mit fsolierhüllen 22 umgeben. Dabei sind die Leiter durch

Bei dem Schalter nach der Erfindung ist nun eine elektrische Heizeinrichtung 23 vorgesehen, welche die Gestalt eines um das Gehäuse 19 gewickelten Widerstandsdrahtes hat. Ein | Ende der Wicklung 23 ist mit dem Leiter 2o verbunden, und das andere Ende mit dem Leiter 21, Die Wicklung 23 ist an einer Stelle ihrer Länge angezapft und der Leiter 26 ist mit dem Anzapfungspunkt verbunden. Die Isolatorhülle für den Leiter 26 ist mit 27 bezeichnet. Um den ganzen Schalter korrosionsfest zu machen, so daß er gegen entsprechende Flüssigkeiten unempfindlich ist, ist er vollständig in Glas oder ein Epoxydharz 23 eingeschlossen. Dieses Umhüllungsmaterial 28 bedeckt auch zum Teil die Isolierhülsen 22 und 27, so daß also nur mit Isoliermaterial abgedeckte Leiter aus der Umhüllung bzw. Kapsel herausragen.

Der so weit beschriebene Detektor nach der Erfindung kann offensichtlich in vielfältiger Weise eingesetzt werden. Zu Zwecken dar Erläuterung wird er in Verbindung mit der Steuerung einer Bilge-Pumpe beschrieben werden, d.h. einer Pumpe, mit . deren Hilfe man Wasser aus der Bilge eines Schiffes pumpt. Die Fig. 2 zeigt den Schalter in Verbindung mit einer Schal-

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tung zur Steuerung des Bilge-Pumpenmotors 25. Als Stromquelle für den Motor dient eine Batterie 29, deren einer Pol über den Leiter 3o geerdet ist. Der andere Pol der Batterie liegt an einem von Hand betätigbaren Wählschalter 31. Wenn das Schaltglied in Eingriff mit dem Kontakt 34 kommt, wird ein Stromkreis von der Batterie über den Schalter 31, den Leiter 2o und den Motor 25 geschlossen, um den Motor praktisch durch Handbetrieb einschalten zu können. Wenn das Schaltglied 31 am Kontakt 35 liegt, dann ist die ganze Anlage auf automatischen Betrieb des Pumpenmotors 25 eingestellt.

Das gestrichelte Rechteck 28 in Fig. 2 stellt praktisch die Glas- oder Epoxydharzumhüllung 28 des Detektors nach Fig. 1 dar, welcher Detektor in der Bilge, z.B. am Pumpengehäuse an geeigneter Stelle derart angebracht ist, daß dann, wenn Wasser sich in der Bilge sammelt, der ganze Detektor in- das Wasser eingetaucht,ist. Wenn das Schaltglied 31 am Kontakt liegt, dann wird ein Stromkreis geschlossen von der Batterie 29, über den Leiter 21, den temperaturempfindlichen Schalter Io, 11, den Leiter 2o und den Motor 25, um die Pumpe unabhängig davon, ob nun Wasser oder nicht in der Bilge ist, laufen zu lassen. Außerdem besteht ein Stromkreis von der Batterie über den Schalter 31, den Leiter 21, den mit geringer Erwärmung arbeitenden Abschnitt 36 der Heizung 23 und den Leiter 26. Ein

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weiterer Stromkreis führt von der Batterie über den Schalter 31, den Leiter 21, den Schalter Io, 11, den mit großer Erwärmung arbeitenden Absc-hnitt 37 der Heizung 23 und den Leiter 26. Die Verbindung des Leiters 26 mit der ?7icklung 23 ist dabei derart getroffen, daß der Abschnitt 36 länger ist als der Abschnitt 37 und damit einen größeren Widerstand hat und folglich weniger Wärme erzeugt.

Wenn die beiden Heizungsabschnitte 36 und 37 in Betrieb sind, dann erwärmt sich der auf Temperaturen ansprechende Schalter schnell und die Kontakte Io und 11 trennen sich. Infolgedessen hört der Motor 25 auf zu laufen und der Heizungsabschnitt 37 wird nicht gespeist. Die vom Heizungsabschnitt 36 entwickelte Wärme ist dabei groß genug, um eine solche Temperatur aufrecht zu erhalten, daß die Kontakte Io und 11 getrennt bleiben. Solange die Bilge trocken ist, wird die Pumpe also nicht in betrieb gesetzt. Wenn Wasser in die Bilge gelangt und aen Detektor berührt, dann fällt die Temperatur des ganzen Detektors wegen der Wärmeableitung durch das Wasser schneller als dies dann der Fall wäre, wenn nur Luft den Detektor umgibt, /ils Ergebnis davon schließen sich die Kontakte Io und 11 und der Motor 25 läuft. Wenn die Bilge dann geleert ist, heizt die Wicklung 23 den Schalter schnell wieder auf und die Kontakte Io und 11 öffnen sich.

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Im folgenden werden die technischen Daten eines besonders bewährten praktischen Äusführungsbeispiels gegeben: Es wurde zunächst ein temperaturempfindlicher Schnappschalter der oben beschriebenen Art verwendet, der sich bei einer Temperatur von etwa 8o°C öffnete und bei einer Temperatur von etwa 6o C schloß. Als Heizdraht wurde ein Nickel-Chrom-Legierungsdraht (Nr. 32) mit Isolation verwendet. Der Abschnitt 26 der Wicklung war etwa 2,5m lang und hatte einen Widerstand von 720hm und der Abschnitt 37 war etwa o,8 m lang und hatte einen Widerstand von etwa 24 Ohm. Die Batterie 29 hatte 12 Volt und damit entwickelte der Abschnitt 36 etwa 2 Watt und der Abschnitt 37 6 Watt. Wenn der Schalter 31 am Kontakt 35 lag, wurde gefunden, daß die Eontakte Io und 11 auch dann noch offen blieben, wenn die Lufttemperatur erheblich unter ο C fiel. Andererseits schlossen sich die Kontakte Io und 11, ) wenn der Detektor in Wasser mit einer Temperatur von 4o°C getaucht wurde.

Selbstverständlich kann die Anzapfungsstelle für den Leiter 26 auf der Wicklung 23 geändert werden, wenn andere Schaltbedingungen verlangt werden, und es können auch zwei getrennte Wicklungen zur Bildung des stark'bzw. sehwach heizenden Abschnittes 37 bzw. 36 verwendet werden.

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Claims

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D 25 Pl

Patentansprüche

1« Anordnung zur Erfassung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines bestimmten Strömungsraxttels, z.B. Wassers an einer bestimmten Stelle und zur Steuerung einer nachgeschalteten elektrischen Einrichtung in Abhängigkeit
davon, ob an der Stelle das Strömungsmittel vorliegt oder nicht, gekennzeichnet durch einen auf Temperaturen ansprechenden Schalter zwischen einer Stromquelle und der nachgeschalteten Einrichtung, wobei der Schalter (Io, 11) bei relativ kühler Umgebung^geschlossen ist und bei relativ
warmer Umgebung geöffnet ist, und wobei nahe dem Schalter (lo, 11) eine Heizeinrichtung (23) vorgesehen ist, um die Temperatur des Schalters, wenn er nicht in Berührung mit dem Strömungsmittel ist, so hoch zu halten, daß der Schalter offen bleibt, woraufhin die nachgeschaltete Einrichtung nicht mit Strom gespeist wird, und wobei ferner der Schalter beim Eintauchen in das Strömungsmittel relativ kühl wird und die
Kontakte schließt, um die Stromquelle (29) an die nachgeschaltete elektrische Einrichtung (25) zu legen.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine elektrische Heizung ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum dauernden Erregen der Heizeinrichtung.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur dauernden Erregung der Heizeinrichtung von derselben Stromquelle gespeist wird, welche auch das nachgeschaltete Gerät speist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein wärmeleitendes Gehäuse (19), welches den Schalter (lo, 11) umgibt, wobei die Heizeinrichtung aus einem tun das Gehäuse

(19) gewickelten Heizdraht (23) besteht.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19) und die Heizwicklung (23) in einem korrosionsfesten Gehäuse (28) eingeschlossen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (23) einen Abschnitt (36) mit hohem elektrischen Widerstand und geringer Heizwirkung und einen Abschnitt (37) mit kleinem elektrischen Widerstand und hoher Heizleistung aufweist und der Abschnitt (36) mit hohem Wider-

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stand ständig an der Stromquelle (29) liegt, wenn die Anordnung in Betrieb ist, und daß der Abschnitt (37) mit geringem Widerstand in Reihe mit dem Schalter parallel zur Stromquelle (29) liegt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (36, 37) Teile einer mit Abzapfung

(36) versehenen Wicklung (23) sind.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgeschaltete Gerät von einer Flüssigkeit aus einem behälter pumpenden Pumpe gebildet wird, wobei der Schalter selbst an einer Stelle angeordnet ist, an welcher dann Flüssigkeit steht, wenn die Pumpe in Betrieb gesetzt werden soll, in welchem Falle der Schalter geschlossen wird.

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