DE2138350C3 - Niveau- oder Höhenfühlvorrichtung für Flüssigkeitsbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niveau- oder Höhenfühlvorrichtung für Flüssigkeitsbehälter mit einem in den Flüssigkeitsbehälter ragenden und auf die Höhe der Flüssigkeit im Behälter ansprechenden Teil und mit einer mit diesem Teil verbundenen Meßeinrichtung.

Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt (US-PS 82 719, Fig. 7), bei welcher der auf die Flüssigkeitshöhe im Behälter ansprechende Teil ein Schwimmkolben ist, dessen sich bei Änderungen der Flüssigkeitshöhe ergebende Stellungsänderungen auf einen Hebel und eine pneumatische Kraftausgleichseinrichtung wirken, die eine Düse aufweisen, deron Austrittsströmung für Lieferung einer Anzeige entsprechend den Stellungsänderungen des Schwimmkolbens geändert wird.

Eine solche Ausführung ist mechanisch und pneumatisch vergleichsweise kompliziert und damit störanfällig.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (US-PS 41 387) ist der auf die Flüssigkeitshöhe ansprechende Teil ein sich in die Flüssigkeit erstreckendes Tauchrohr, und die Druckhöhe der Flüssigkeit im Behälter wird (la?u benutzt, eine Art Ballon aufzublasen, der seinerseits einen federbelasteten Zeiger an einer Skala betätigt. Bei dieser Ausführung besteht die Möglichkeit, daß Flüssigkeit in die Vorrichtung gelangt, in welchem Fall sie unbrauchbar wird.

Es ist weiter eine auf Differenzdruck ansprechende Strömungsmeßeinrichtung bekannt (US-PS 34 74 673) die insbesondere so ausgestattet ist, daß auch bei durch Null gehenden Differenzdrücken richtige Messung erhalten wird. Hierdurch ist eine elastische Wand welche die beiden Druckkammern unterteilt, und derer Auslenkung infolge von Druckdifferenzen über eir Hebelsystem nach außen übertragen wird, wo danr ausgleichende Kräfte angelegt werden, an ihren-

ίο Außenumfang mit einem ölgefüllten Ringraum verse hen, durch den erreicht werden soll, daß die Gestalt dei elastischen Wand auch dann im wesentlichen ihr« Gestalt beibehält, wenn die Differenzdrücke durch NuI hindurchgehen.

Es ist auch eine Vorrichtung zum Messen eine; Flüssigkeitsstandes bekannt (CH-PS 4 08 441) mit einerr Tauchrohr, dessen Eintauchende erweitert und desser anderes Ende mit einem Raum verbunden ist, in derr eine Membran angeordnet ist, die auf der von den-Tauchrohr abgewandten Seite einem Bezugsdruck ausgesetzt ist. Durch zeitweiliges Zuführen von Luft ir

den nichteintauchenden Teil des Tauchrohrs wird dei Flüssigkeitsstand gemessen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung dei einleitend genannten Art so auszuführen, daß sie einfach und robust und somit wenig störanfällig ist unc gleichzeitig gewährleistet ist, daß Flüssigkeit nicht in sie eintreten kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung

j» dadurch, daß die Meßeinrichtung ein Differenzdruck meßgerät aufweist, das eine zwei Meßkammerr trennende elastische Wand besitzt, die auf einen au; dem Gehäuse des Meßgeräten abgedichtet heraus geführten Hebel wirkt, der seinerseits als Drosselelement eine aus einer Düse austretende Druckmittelströ mung beeinflußt, der auf die Flüssigkeitshöhe in Behälter ansprechende Teil ein Tauchrohr ist, das mii der einen Meßkammer verbunden ist, ein weiteres Rohi mit der anderen Meßkammer und mit dem Inneren de; Flüssigkeitsbehälters in Verbindung steht, das Tauch rohr bis auf eine Höhe in den Behälter ragt, die dei vorgegebenen Füllhöhe entspricht, das weitere Rohr ir den Raum oberhalb des maximalen Füllstandes mündei und daß beide Rohre jeweils über Drosselstellen mi ι einer Spülmitteldruckleitung verbunden sind.

Durch die Erfindung ist eine weitgehend versagungs sichere Niveau- oder Höhenfühlvorrichtung geschaffen die beispielsweise sehr gut als Überfüllsicherung geeignet ist, beispielsweise bei Tankschiffen, bei dener

:5° eine Sicherung gegen Überfüllung besonders wichtig ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteran sprachen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich nung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Differenzdruck meßgerät;

F i g. 2 einen Schnitt durch eine abgewandelt« Ausführungsform eines Differenzdruckmeßgeräts und F i g. 3 zeigt ein Beispiel der Niveau- und Höhenfühl

f>o vorrichtung für Flüssigkeiten in Behältern nach dei Erfindung.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung der Erfindung, in der da: Difierenzdruckmeßgerät 30 das Flüssigkeitsniveau 3; im Behälter 31 überwacht. Das Differenzdruckmeßuerä

•'5 30'kann entsprechend denjenigen wie sie in den Fig. ! und 2 abgebildet und weiter unten beschrieben sind ausgebildet sein.

Ein Tauchrohr 33 erstreckt sich von der einet

öffmmg 6 des Differenzdruckmeßgerätes 30 zu einem erweiterten Teil 34, das sich unter die Flüssigkeitsoberfläche 32 erstreckt. Ein Ausgleichsrohr 35 ist mit der anderen öffnung 16 des DifferenzdruckmeOgerätes 30 verbunden. Von einem Abzweig der Düse 13 führt eine Signalleitung 36 zu einer pneumatisch gesteuerten Schalteinrichtung, die mit 37 bezeichnet isi. Die Signalleitung 36 überträgt den Rückdruck, der durch die Membran I über den Hebel 11 und das Drosselelement 12 gesteuerten aus der Düse 13 austretenden Druckmittelströmung. Änderungen des Rückdrucks bei einer Bewegung der Membran 1 und demzufolge einer Bewegung des Hebels 11 werden von der Schalteinrichtung 37 festgestellt und in ein Ausgangssignal zur Verwendung in einer zugeordneten Steuer- oder Anzeigeeinrichtung umgewandelt.

Ein kleiner Teil des pneumatischen D'ruckmittels wird durch Drosselstellen 38 bzw. 39 hindurch in das Tauchrohr 33 und in das Ausgleichsrohr 35 geleitet. Diese Druckmittelströmung gewährleistet, daß das Tauchrohr und das Ausgleichsrohr frei von Kondensation gehalten werden und daß im Falle eines Versagens der Meßeinrichtung verhindert wird, daß Flüssigkeit in das Differenzdruckmeßgerät hineingesaugt werden kann.

Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende: Wenn sich die Oberfläche 32 der Flüssigkeit in dem Gefäß 31 unterhalb des unteren Endes des erweiterten Teils 34 des Tauchrohres 33 befindet, sind die Drücke auf beiden Seiten der Membran 1 im Differenzdruckmeßgerät 30 einander gleich, und die Lage der Membran wird durch die Vorspannung in der Vorrichtung eingestellt. Ein entsprechendes Steuersignal wird über die Leitung 36 zu der pneumatisch gesteuerten Schalteinrichtung 37 geführt.

Wenn die Oberfläche 32 der Flüssigkeit über das untere Ende des erweiterten Teils 34 des Tauchrohres 33 ansteigt, erhöht sich der Druck im Tauchrohr 33 und somit auch auf einer Seite der Membran 1 in der Vorrichtung 30. Wenn die Oberfläche 32 der Flüssigkeit weiter steigt, erhöht sich auch der über das Tauchrohr 33 übertragene Druck, wobei das erweiterte Teil 34 die Wirkung auf die Membran vergrößert.

Wenn die Membran 1 des Differenzdruckmeßgerätes 30 einer Differenz ausgesetzt ist, die der Flüssigkeitshöhe h in dem erweiterten Teil 34 des Tauchrohres 33 entspricht, bewegt sich diese und ändert das über die Leitung 36 übertragene Signal, was bewirkt, daß die Schalteinrichtung 37 schaltet und anzeigt, daß die Oberfläche der Flüssigkeit den gewünschten Pegel erreicht hat. Wenn die Flüssigkeit von diesem Pegel aus sinkt, gestattet die Druckverminderung in dem Tauchrohr 33 der Membran sich in der anderen Richtung zu bewegen, wobei die Schalteinrichtung diese Bewegung anzeigt. Wenn Druckmittel über die Drosselstellen 38 und 39 dem Tauchrohr und dem Ausgleichsrohr zugeführt wird, gewährleistet dies, daß die Druckdifferenz, die in dem Tauchrohr durch Schließen des Endes des erweiterten Teils 34 erzeugt wird, bei jeder Gelegenheit die gleiche ist, wodurch das Arbeiten der Vorrichtung gleichmäßiger gemacht wird.

Die in Fig. 1 im Schnitt wiedergegebene Ausführungsform des Differenzdiuckmeßgerätes weist eine Druckzelle auf, welche von zwei Körperabschnitten 3 und 4 gebildet ist, die nach außen durch einen Dichtring 5 abgedichtet sind. Eine Membran 1 schließt die öffnung der Zelle ab und bildet mit einem weiteren Körperabc^hnitt 2 eine zweite Druckzelle, die mit einer Einlaßöffnung 6 versehen ist.

In einer Wand des Körperabschnittes 4 ist ein Zapfen oder ein Schaft 7 mittels eines O-Ringes 8 unter Abdichtung schwenkbar gelagert. Von dem inneren Ende des Schaftes 7 erstreckt sich in die Zelle ein gekröpfter Hebel 9, der mit einem an der Membran vorgesehenen Nachfolgeteil in Berührung steht. Der Hebel 9 ist vorzugsweise elastisch und kann aus einer wärmebehandelten Beryllium-Kupfer-Legierung hergestellt sein. Der Schaft 7 wird an seinem Ort von einer in den Körperabschnitt 4 eingeschraubten Buchse 10 gehalten, die den O-Ring 8 zusammenpreßt.

Das äußere Ende des Schaftes 7 stützt einen weiteren Hebel 11 ab, der an seinem entfernt liegenden Ende ein

is Drosselelement 12 trägt. Die Bewegung der Membran 1 wird über den Hebel 9 und den Schaft 7 auf den weiteren Hebel 11 übertragen, um das Drosselelement 12 gegen eine Düse 13 oder von dieser weg zu bewegen. Das Drosselelement 12 ist vorzugsweise eine Scheibe aus elastischem Material, wie Kautschuk. Die Düse 13 ist an einer Brücke 15 abgestützt, die mittels durch den Körperabschnitt 4 hindurchgehender Bolzen mit dem Körperabschnitt 3 verbunden ist, wobei die Bolzen außerdem die beiden Körperabschnitte aneinander befestigen.

Wie bereits oben erwähnt, ist der Körperabschnitt 2 mit einer öffnung 6 versehen, und der Körperabschnitt 4 ist in ähnlicher Weise mit einer öffnung 16 versehen. Im Betrieb der Vorrichtung kann ein Mediumdruck durch die öffnung 16 hindurch angelegt werden, welcher den durch die öffnung 6 hindurch angelegten Mediumdruck ausgleicht, um die Vorrichtung auf die Differenz zwischen diesen Drücken ansprechbar zu machen. Es kann ferner eine Feder 14 vorgesehen sein, um den Hebel 9 vorzuspannen.

F i g. 2 gibt im Schnitt eine abgewandelte Ausführungsform des Differenzdruckmeßgerätes wieder. Die Teile, die denjenigen der Ausführungsform gemäß F i g. 1 entsprechen, sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre Funktionen sind für den Fachmann offensichtlich. Der bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 zwischen den Körperabschnitten 3 und 4 vorgesehene Dichtring 5 ist durch einen O-Ring ersetzt, und die Membran 1 ist mit zwei großen Nachfolgeteilen 21 und 22 versehen, während der Hebel 9 von einem starren Teil gebildet ist. Ein wesentliches Merkmal der Ausführungsform gemäß Fig.2 ist die Hinzufügung einer mit 23 bezeichneten, zum Einstellen der Vorspannung dienenden Einrichtung zusammen mit einer zusätzlichenVorspannungsfeder 14a. Die Lage der Düse 13 ist geändert worden, und an dem weiteren Hebel 11 sind zweckentsprechende Modifizierungen vorgesehen. Der weitere Hebel 11 ist mit einem Dämpfungs- und Belastungsteil 20 versehen, und die Düse 13 ist derart angeordnet, daß ihre Lage mit Bezug auf das Drosselelement 12 eingestellt werden kann.

Bei der in F i g. 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind die Membran 1, und die beiden ihr zugeordneten Nachfolgeteile 21 und 22 zwischen den beiden Vorspannungsfedern 14 und 14a eingeschlossen. Die Bewegung der Membran 1 wird durch das Anschlagen der Nachfolgeteile 21 und 22 an den ihnen jeweils gegenüberliegenden Flächen der Abschnitte 2 und 3 des Körpers der Vorrichtung begrenzt. Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Hebel 9 elastisch ist, um eine extreme Ablenkung der Membran zu absorbieren, kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ein starrer Hebel verwendet werden, da die

Bewegung der Membran 1 von den Nachfolgeteilen 21 und 22 begrenzt wird. Dadurch wird außerdem die Möglichkeit einer Überbelastung des abdichtenden O-Ringes 8 vermindert.

Die an die Membran 1 angelegte Vorspannung ist dadurch änderbar, daß eine Schraube 24 gedreht wird, um die Lage eines die Feder 14 abstützenden Bundes 25 und damit die von der Feder 14 ausgeübte Kraft einzustellen. Die Schraube 24 ist in dem Körperabschnitt 4 angeordnet und mittels eines O-Ringes 26 abgedichtet, und sie wird in ihrer Stellung von einer Federklemme 27 gehalten.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Schaft 7 und der O-Ring 8 getrennte Elemente. Diese könnten jedoch auch aus einem geeigneten Material, beispielsweise dem Kunststoff Polypropylen, als eine einzige Einheit geformt werden, und dadurch, daß die beiden Körperabschnitte der Vorrichtung in zweckentsprechender Weise derart gestaltet werden, daß der Schaft 7 und seine Dichtung zwischen ihnen eingeschlossen werden, würde es möglich sein, den Hebel, den Schaft mit seiner Dichtung, den weiteren Hebel und das Drosselelement aus Kunststoff in einem Stück zu formen. Der Werkstoff der Membran ist vorzugsweise Kautschuk, jedoch kann im Hinblick auf das in dem Gefäß befindliche Material, dessen Spiegel abgefühlt werden soll, auch ein anderer Werkstoff für die Membran gewählt werden, falls diese diesem Material ausgesetzt wird. Bei gewissen Werkstoffen für die Membran ist es möglich, daß zwischen der Membran und den Körperabschnitten der Vorrichtung ein »Aneinanderheften« auftritt; die in F i g. 2 dargestellten großen Nachfolgeteile auf der Membran vermindern diese Möglichkeit. Dadurch, daß auf jeder Seite der Membran eine positive Belastung durch die Federn 14 und 14a (F i g. 2) vorgesehen wird, wird ein viel genauer voraussagbares Arbeiten der Membran gewährleistet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Ul Patentansprüche:

1. Niveau- oder Höhenfühlvorrichtung für Flüssigkeitsbehälter mit einem in den Flüssigkeitsbehälter ragenden und auf die Höhe der Flüssigkeit im Behälter ansprechenden Teil und mit einer mit diesem Teil verbundenen Meßeinrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Differenzdruckmeßgerät aufweist, das eine zwei Meßkammern trennende elastische Wand (1) besitzt, die auf einen aus dem Gehäuse des Meßgeräts abgedichtet herausgeführten Hebel (9,7, 11) wirkt, der seinerseits als Drosselelement eine aus einer Düse (13) austretende Druckmittelströmung beeinflußt, der auf die Flüssigkeitshöhe im Behälter ansprechende Teil ein Tauchrohr (33) ist, das mit der einen Meßkammer verbunden ist, ein weiteres Rohr (35) mit der anderen Meßkammer und mit dem Inneren des Flüssigkeitsbehälters (31) in Verbindung steht, das Tauchrohr (33) bis auf eine Höhe in den Behälter ragt, die der vorgegebenen Füllhöhe entspricht, das weitere Rohr (35) in dem Raum oberhalb des maximalen Füllstandes mündet, und daß beide Rohre (33,35) jeweils über Drosselstellen (38 bzw. 39) mit einer Spülmitteldruckleitung verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei derartiger Anordnung des Differenzdruckmeßgerätes, daß deren elastische Trennwand zwischen den Meßkammern sich in einer senkrechten Ebene befindet, das Tauch- (33) und Ausgleichsrohr (35) von unten in die Meßkammer münden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (33) an seinem in die Flüssigkeit eintauchenden Ende einen vergrößerten Durchmesser aufweist.