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Sonde zum Ueberwachen des Füllvorganges beim Füllen eines Bohältere
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sonde zum Ueberwachen des Füllvorganges beim
Füllen eines Behälters mit einer FlUsaigkeit, mit einem auf ein magnetisches Feld
ansprechenden Kontakt zum Schliessen bzv. Oeffnen eines Ueberwachungsstromkreises.
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Es sind schon Sonden zum Ueberwachen des Füllvorganges bekannt, bei
welchem mittele einem Schwimmer beim Erreichen einer bestimmten Füllgrenze auf mechanischem
Wege ein Ventil in der Zuleitung fWr die Flüssigkeit geschlossen und damit der Füllvorgang
beendet wird. Weiter sind schon Sonden bekannt, deren Schwimmer mit einem Kontakt
verbunden sind, wobei ein Ueberwachungsstromkreis ein- oder ausgeschaltet wird,
je nachdem der Ueberwachungsstromkreis mit Arbeite strom oder Ruhe strom arbeitet,
Ueberdies sind Sonden bekannt, die eine Brückenschaltung aufweisen, wobei in einem
Brückenzweig ein durch den Flüeslgkeitsstand in seinem elektrischen Wert veränderliches
Element,
wie ohmscher Widerstand, Kapazität oder Induktivität eingeschaltet
ist. Solche Sonden geben beim Erreichen einer bestimmten Füllgrenze ein entsprechendes
Signal ab, durch welches die Fördereinrichtung für die Flüssigkeit ausgeschaltet
werden kann.
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Alle diese bekannten Sonden weisen den Nachteil auf, dass wenn ein
Bestandteil derselben defekt ist, sie kein Signal zum Stoppen der Flüssigkeitszufuhr
abgeben, wodurch eine Ueberfüllung des Behälters trotz der Sonde möglich ist.
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Es ist Zweck der Erfindung eine Sonde zum Ueberwachen des Füllvorganges
eines Behälters zu schaffen, deren Funktionsbereitschaft gleichzeitig mit dem Ueberwachungsvorgang
des Fullens kontrolliert wird und die trotzdem. billig in der erstellung ist.
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Die erfindungsgemässe Sonde ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Son»e ein Solenoid und einen in Richtung der achse desselben begrenzt beweglichen
Dauermagneten enthält, wobei in einer ersten Endstellung des Dauermagneten der Kontakt
geöffnet und in der zweiten Endstellung des Dauermagneten der Kontakt geschlossen
ist.
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Der Erfindungsgegenstand ist nachstehand mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung einer Sonde zum Ueberwachen des
Füllvorganges im Schnitt, Pig. 2 dieselbe Sonde in der Stellung, nachdem die Füllgrenze
ihren höchst zulässigen Wert erreicht hat, Fig. 3 eine Darstellung einer anderen
Sonde im Schnitt, und Fig. 4 die Sonde gemäss Fig. 3 in der Arbeitsstellung.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine crete Ausführungsform einer Sonde euni
Ueberwachen des Füllvorganges eines nicht gezeichneten Behälters in zwei möglichen
Arbeitsstellungen dargestellt, Die Sonde ist von einem zylindrischen Mentel 1, dessen
untere Flache mit einer Stirnseite 2 abgeschlossen ist, umgeben. Der Innendurchmeeser
des oberen Teiles des Mantels 1 ist grösser als jener des unteren Teiles. Bin zweiteiliger
Tragkörper besteht aus einem auf einer Seite geschlossenen Hohlzylinder 3 und einem
unteren Flansch 4 und aus einem Abschlusstück 5 das von oben her in don Mantel 1
eingeschoben ist, so dass der Flansch 4 an einer Schulter 6 ansteht. Dieser Tragkörper
ist aus einem. elektrisch isolierenden Material hergestellt und trägt eine Wicklung
7 eines Solenoides, dessen zwei Anschlüsse 8 und 9 mit zwei Leitern eines dreiedrigen
Kabels 10 verbunden sind.
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Zwischen dem Abschlusstück 5 und dem Flanschen 4 ist ein durch ein
flgnetisch steuerbarer Kontakt 11, ein Bogenannter "Reed-Kontakt" angeordnet und
befestigt. Die Anschlüsse 12 und 13 dieses Kontaktes sind mit dem Anschluss 8 der
Wicklung 7 bzw. mit den drltten Leiter des Kabels 10 verbunden.
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In den zentralen, allseitig abgeschlossenen Aussparung 14 des Hohlzylinders
9 ist ein stabförmiger Dauermagnet 15 leicht verschiebbar angeordnet. Der vom dickwandigen
Mantelteil umschlossene Hohlraum ist fast vollständig mit einem Schaumkunststoffpfropfen
16 ausgefüllt. Dadurch wird erreicht, dass selbst wenn der dicke ,;ar,telterl leck
wird, die Sonde auf der Flüssigkeit 17 schwimmt.
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Der teilweise vom oberen dünnwandigen Mantelteil und dem Abschlusstück
15 begrenzte Raum 18 i'Et mittel eines Giessharzes ausgegossen, so dass der Tragkörper,
die Anschlüsse
8, 9 und 13 sowie das Ende des Kabels 10 starr mit
dem Mantel 1 verbunden sind. Die einzigen beweglichen Teile sind der Kontakt 11
und der Dauer3agntrt 15. Die Abnützung dieser Teile ist gering, so dass mit einer
sehr langen Lebensdauer der Sonde gerechnet werden kann.
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Die oben beschriebene Sonde funktioniert wie folgt: Die Sonde wird
mit dem Kabel 10 innerhalb des Behälters in der Höhe der gewünschten Füllgrenze
aufgehängt. So lange der Flüssigkeitsspiegel 19 sich unterhalb der aufgehängten
Sonde befindet, wird sie die in der Fig. 1 gezeichnete Lage einnehmen, Dank der
Schwerkraft befindet sich der Dauermagnet 15 in seiner unteren Endstellung. Der
Abstand der Längsachsen d.s Dauermagneten 15 und des "Reed-Kontaktes" ist so gewählt,
dass das Magnetfeld des Magneten 15 allein in seiner unteren Stellung den Kontakt
11 nicht zu schliessen vermag.
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Das flexible Kabel ist mit einer nicht dargestellten Einrichtung
verbunden, mittels welcher periodisch elektrische Stromstösse durch die Wicklung
7 geschickt werden können.
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Wenn Strom durch diese Wicklung fliesst, wird einerseits der Dauermagnet
15 in das Innere der Aussparung 14 hineingezogen und andererseits der Kontakt 11
geschlossen. Wihrend den Pausen in xenon kein Strom durch die Wicklung 7 fliesst,
füllt der Dauermagnet 15 dank der auf ihn einwirkenden Schwerkraft wieder in seine
ursprüngliche Lage zurück und der Kontakt 11 öffnet sich wieder.
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Dio nicht dargestellte Einrichtung enthält weiter einen an den Kontakt
11 angeschlossen Ueberrwachungsstromkreis, welcher ein Signal gibt, sohald der Kontakt
11 länger als eine bestimmte Zeit geschlossen bleibt. Diese Zeit wird
vorteilhaft
auf wenigstens zwei Perioden der Stromstösse und Pausen aesetzt. Solange sich also
die Sonde in der in Fig. 1 dargestellten Lage befindet, wird der Kontakt in jeder
Pause unterbrechen und daher wird die genannte Einrichtung kein Signal erzeugen,
wolches dazu dient die ebenfalls nicht dargestellte Fördervorrichtung zum Füllen
des Behälters ausser Betrieb zu setzen.
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Steigt der Flüssigkeitsspiegel 19 so weit an, dass die Sonde dank
ihrer Hohlräume und dom Schaumkunststoffpfropfen 16 auf der Flüssigkeit schwimmt,
so wird die Sonde allmählich von der in Fig. 1 dargestellten LPge in die in Fig.
2 gezeichnete Lage übergehen. Von einer bestimmten Beigung an wird der Dauermagnet
15, wenn er durch einen Stromfluss durch die Wicklung 7 in diese hineingezogen worden
ist nicht mehr unter der Wirkung der Schwerkraft in seine ursprüngliche Lage zurückkehren,
sondern im Innern der Wicklung vErbleiben, wodurch der Kontakt 11 dauernd geschlossen
bleibt. Alsdann wird die obengenannte Einrichtung ein Signal erzeugen, welches die
FlUssigkeitszufuhr zum Behälter etoppt.
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Vorzugsweise wird der "Reed-Kontakt" derart neben der Wicklung 7
angeordnet, damit dieser nicht durch das durch den Stromfluss durch diese Wicklung
verursachte Magnetfeld geschlossen wird, sondern dass der Kontakt eret schliesst,
wenn der Dauermagnet 15 in das Innere der Wicklung verschoben wird.. Mit einer solchen
Sonde kann praktisch jegliches Ueborfüllen des Behälters vermiedcn werden, weil
mittels der Stromstösse durch die Wicklung 7 die Betriebsbereitschaft der Sonde
tiberpriift-werden kann, indem die nicht dargestellte Einrichtung feststellt, ob
während des Stromdurchganges durch die Wicklung 7 der Kontakt 11 geschlossen wird
oder nicht. Schliesst und öffnet dieser Kontakt periodisch,
so ist
das ein Zeichen dafür, daos die Sonde betriebsbereit und die Füllgrenze noch nicht
erreicht ist. Schliesst der Kontakt während der Stromstösse durch die Wicklung 7
nicht, so ist dies ein Zeichen dafür, dass die Sonde nicht betriebs bereit ist,
si es dass der Kontakt, belspiclswelse infolge Oxydschichten, nicht schlleset, oder
sei cp, de.ss der Dauermagnet an einen Bewegungen gehindert wird. In diesem Fall
wird die Zufuhr der Flüssigkeit sofort unterbrochen. Diee auch dann, wenn ein Defekt
während des Füllvorganges auftritt.
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Diese Ueberwachungsfunktion ist beispielsweise sehr wichtig beim
FUllen von Behältern mit Heizöl, weil jegliches Ueberfüllen des Behälters mit Sicherheit
vermieden wird.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen eine ähnliche Sonde in einer weiteren Ausführungsform.
Teile, welche die gleiche Funktion ausüben wie in der Ausführungsform gemäss den
Fig. 1 und 2, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, Die Sonde gemäss den
Fig. 3 und 4 wird starr innerhalb des Be hälters in der Nähe der gewünschten Füllgrenze
angeordnet.
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Der Mantel 1 iEt auf der unteren Seite offen und c-ret in einem Abetand
von der Unterseite ist eine Membrane 2C zur Bildung eines Luftkissenraumes 21 angeordnet.
Auf dieser f Membrane ruht eine Verbindungsstange 22, die mit dem Dauermagneten
15 verbunden ist. Das untere Ende dieser Verbindungs stange 22 ist zum Schonen der
Membrane verbreitert.- Aus.
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Sicherheitsgründen ist die Verbindungsstange teilweise von einem aus
Schaumkunststoff bestehenden Pullkörper 24 umgeben- -und mit ihn starr verbunden,
um die Funktionsbereitschaft der Sonde auch dann -zu gewährleisten, wenn die Membrane
20 .
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undicht werden sollte.
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Die Funktion des Kontaktes 11, des Solenoides und des
Dauermagneten
15 ist dieselbe wie schon beschrieben. Durch die Stromstösse durch die Wicklung
7 wird der Dauermagnet mit der Verbindungsstange 22 und dem Fullkörper 24 nach oben
bewegt und fällt danach, dank der Schwerkraft wieder in seine Ruhelage zurück, so
lanee der Flüssigkeitspegel 19 nicht an die Sonde hortnreicht.
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Steigt der Flüssigkeitspegel, wie dies in der F1g. 4 dargestellt
ist, an der Sonde hoch, eo wird sich im Luttkissenraum 21 ein Luftkissen bilden,
innerhalb Welchem der Druck proportional mit dem Höhenunterschied zwischen dem Flüssigkeitspegel
19 und dem Flussigkeitspegel 23 innerhalb des Luftkissenraumes 21 ansteigt. Die
Membrane 20 biegt sich durch, wobei der Dauermagnet 15 in die Wicklung 7 hineingestossen
wird.
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Dementsprechend bleibt der Kontat 11 dauernd geschlosen und damit
wird der F1Ulvrgang beendet.
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Die Bildung des Luftkissens hPt den Vorteil, dass die empfindliche
Membrane nicht in BcrUhrung mit der Flüssigkeit 17 gelangt und daher von dieser
nicht angegriffen werden kann. Sollte die Membrane undicht werden, so wird das Hoben
des Dauermagneten 15 durch die vom Füllkörper 24 verursachten Auftriebskräfte bewirkt.
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Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass sie starr innerhalb
des Behälters angeordnet werden kann, wobei das Anschlusekabel 10 keinen zu Ermüdungsbrüchen
führenden Bewegungen ausgesetzt ist.
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Die oben beschriebenen Sonden sind vollkommen betriebssicher. Die
Wicklung besitzt keine Unterbrechungskontakte innerhalb der Sonde, an welchen sich
ein Funke bilden könnte.
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Der Kontakt 11, der zum Oeffnen und Schliessen bestimmt ist, ist ein
Teil eines U berwachungsstromkreises indem ohnehin
nur ein. kleiner
Steuerstrom ein- und ausgeschaltet wird, wobwei dieser Kreis mehrheitlich ohmisch
ausgebildet ist.
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leiter befindet sich diener Kontakt 11 in einer geschlossenen Glassenpulle
und diese wiederum innerhalb der luftdicht abge schlossenen Sonde. Es ist deshalb
praktischen ausgeschlossen, dass eine derartige Sonde Ursache einer Explosion sein
könnte.