DE2305744A1 - Anordnung zur erfassung eines fluessigkeitspegels - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Michael Korn

8033 München - Krailling 2 3 0 5 7 4 A

Gartenstraöe 13

Environment/One Corporation H 1 P 19 + Q«H

2773 Balltown Road

Sohenectady, N.Y./USA 6. Februar 1973

Ko/b

Anordnung xur Erfassung eines Flüssigkeitspegels

Die US-PS 3 283 092 beschreibt eine Anordnung zur Erfassung eines Flüssigkeit8pegeIs Mittels Verformung einer durch Oaedruok beaufschlagten Membran und einem von dieser Membran betätigen Schalter. Der bekannten Anordnung haftet unter andere» der Nachteil an, dad Insbesondere in Abwässersysteaen von Haushalten bei Bruoh der Membran durch den Wasserstand Wasser in den Raum unter der Membran und dann auch in den Raum mit dem Schalter gelangen kann und dadurch den Schalter zerstört. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Erfassung eines Flüssigkeitspegel mittels Membran zu schaffen, bei der auch nach einer Zerstörung der Membran keinesfalls Wasser oder eine andere Flüssigkeit, deren Pegel erfaßt werden soll, an den Schalter bzw. Wandler gelangen kann. Dies 1st unter anderem deswegen wichtig, um die Gefahr von Feuer bei Kurzschluß sicher zu vermeiden.

Es wäre denkbar, zur Betätigung des Wandlers oder Detektors ein anderes druckabhängig verschiebbares Bauteil zu verwenden, das nicht stets in Gefahr ist, durohläohert zu werden, wie dies bei den empfindlichen Membranen der Fall ist. Membranen sind zwar relativ empfindlich, setzen aber der Verschiebung unter der Einwirkung eines Druckes einen äußerst geringen mechanischen Widerstand entgegen.

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der den Vorteil hat, daß man auch sehr empfindliche und mit kleinen Kräften betätigbare Wandler verwenden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit den im Anspruch 1 insgesamt beschriebenen Mitteln.

Die ünteransprüohe stellen besonders zweckmäßige Weiterentwicklungen der Erfindung unter Schutz.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 schematisch im Schnitt einen Behälter, der

periodisch Abwässer. z..B* &uu einem Wasohbekken aufnimmt, und mittels einer Pumpe diesen Behälter teilweise entleert» wenn ein vorherbestimmter Maximalpegel im Inneren des Behälters erreicht istj

Flg. 2 im Schnitt und vergrößert das verwendete Schwimmerventil) und

Fig. 3 teilweise geschnitten die Anordnung der Membran und des Wandlers in einem zweiteiligen Gehäuse.

Die Gesamtanordnung nach Fig. 1 stellt einen Vorratsbehälter dar, der periodisch Abwässer mit ggfs. @ Inge schwemmten festen Abfallteilen erhält· Wenn der Flüssigkeitspegel einen vorherbestimmten oberen Wert ©rreioht, wird aufgrund des erfaßten FlUssigkeitastandes eine aus einer Pumpe und einem Zerkleinerungsgerät bestehend® Anordnung in Betrieb gesetzt, um das Abwasser

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kleinerter Festteile in ein ggfs. unter Druck stehendes Abwässersystem zu pumpen. Es kann sich bei der Anordnung nach Figur 1 z.B. um einen einem Spülbecken in einem Haushalt nachgeschalteten Abwässerbehälter handeln.

Di· Anordnung nach Fig. 1 weist einen im wesentlichen zylindrischen, abgedichteten Behälter 1 auf, in welchen ein EinlaQstutzen 2 hineinführt, der z.B. von einem Spülbecken einer Küche kommt* Aus dem Tank führt eine Lei· tung 3 zur Ableitung der Abwässer und der darin mitgeführten zerkleinerten festen Abfälle heraus. Diese Leitung 3 steht in Verbindung mit beispielsweise unter Druck stehenden Abwassersystem, das zu einer Abwasserbeseitigungsanlage, z.B. einer Kläranlage oder dgl. führt. Im Nonsalbetrleb sammelt sich Abwasser in dem Behälter I₄ bis der vorherbestimmte obere Pegel 4 erreicht 1st. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Pumpe 5 mit daran angeordneten Abfallzerkleinerer 6 in Betrieb gesetzt. Diese Einheit saugt gemäß dem Pfeil 7 Abwasser und ggfs. mitgeführte feste Bestandteile ein, zerkleinert die festen Bestandteile und drückt das Abwasser mit den zerkleinerten Bestandteilen in die Entladekammer 8 oberhalb der Motoranordnung, von wo aus das Abwasser dann durch die Leitung 3 in das ggfs. unter Druck stehende Abwassersystea gelangt. Dieser Vorgang des Zerkleinern und Abpumpens wird wel- -tergeführt, bis ein vorherbestimmter Mindestpegel bei 9 erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt stellen die Pumpe und der Zerkleinerer den Betrieb wieder ein.

Zum Schalten der Pumpe und des Zerkleinerers dient ein Detektor, zu dem eine Anordnung Io mit Druckschalter und Meabran gehört. Dieser Membran-betätigte Druckschalter weist einen AnsohluSstutzen 11 für einen flexiblen Schlauch 12 aa unteren Ende auf j der Schlauch 12 ist an seinem unteren Ende an einem ähnlichen Verbindungsstutsen 13 durch

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ORIGINAL INSPECTED

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überschleben angeschlossen« Der Anschlußstutzen 1? gehört zu einer Schwimmer-betätigten Sbherheita-Ventilanordnung 14, deren besonderes Merkmal darin besteht, daß In beiden Richtungen Luft durchtreten kann, aber in der Aufwärtsrichtung kein fließen von Flüssigkeit möglich ist. Bas Sicherheitsventil 14 steht seinerseits in Verbindung mit einer Durchführung 15 durch einen seitlichen Abschnitt des Purapenkopfes 8, der nicht in Verbindung mit der el* gentlichen Sntladekammer 8 steht* Das untere Ende dieser Durchführung 15 steht z.B. über Bolzen mit einer nach un-

JfJ

ten welsenden Glocke 16, die unten bei 17 offen ist/ so das der Flüssigkeitsdruck an dieser Stelle die Luft innerhalb der Teile 11 bis 16 und eines Teiles von Io beaufschlagt.

Wenn der Flüssigkeitspegel sich von der stelle 9 zur Stelle 4 erhöht« steigt auch der in der Rohrleitung Io vorhandene Druck entsprechend» und die Anordnung ist dabei so getroffen, daß dann, trenn der Flüssigkeitspegel bei 4 ist, das Innere des Ventils 14 immer noch vollständig mit luft - und nicht mit Flüssigkeit - gefüllt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß der Pegel 9 sich an einer anderen Stelle befindet, z.B. an einer Stelle unterhalb der Öffnung 17» Auch der Pegel 4 kann sich an einer anderen Stelle befinden; es ist nur nötig, das er sich erheblich oberhalb der unten offenen Glocke 17 befindet*

Wie Fig. 2 zeigt, weist das Schwimmer«betatigte Sicherheitsventil 14 eine Ventilkaamer 18 auf, in welcher sich ein vorzugsweise kugelförmiger Schwimmer 19 als Ventilglied befindet* Unten in der Kaemer 18 befinden sich mehrere kleine Anschläge So zur Halterung der Kugel 19 in solcher Welse, daß die Kugel die untere Öffnung der Kammer 18

x) in Verbindung, -5-

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keinesfalls verschließen kann. Oben weist die Kammer 18 einen naoh unten welsenden, in seiner Gestalt kugelförmig ausgebildeten Ventilsitx 21 auf. Die Kugel 19 hat insgesamt ein spexiflsohes Gewicht, das wesentlich größer ist als das Gas, das sich normalerweise in der Ventilkanmer 18 befindet, so daß also die Kugel 19 sich normalerweise in der gexelgten unteren Stellung befindet und also einen Qasdurohtrltt in beiden Richtungen gestattet. Das spezifische Gewicht des Schwimmers 19 1st aber Insgesamt erheblich kleiner als die Dichte der zu verarbeitenden Flüssigkeit, so daß der Schwimmer bei etwa eintretender Flüssigkeit in seiner Kanner 18 von dieser Flüssigkeit naoh oben in den Ventilsitx 21 gehoben wird und damit den Einlauf xun Schlauch 12 absperrt.

Wie Flg. 2 seigt, hat der Membranschalter Io im wesentlichen xwel aufeinander xu weisende glockenförmige Teile, xwisohen denen eine Membran 22 eingespannt ist. Diese Membran schließt das obere Ende der unter anderem In dem Schlauen stehenden Luftsäule ab. Wenn der Druok unterhalb der Membran 22 einen bestimmten Wert erreicht, biegt sieh die Membran 22 naoh oben duroh und betätigt den elektrischen Sohalter 22 naoh einer vorherbestimmten Durchbiegung naoh oben«

Unter normalen Betriebsbedingungen wird Abwasser aus de» Zulauf 2 la den Behälter 1 geleitet, so daß sich der Flüssigkeitspegel Im Behälter vom Pegel 9 zum Pegel 4 erhöht, während weloher Zelt der Druok der Luftsäule unterhalb der Membran 22 Innerhalb der Teile 11 bis 16 entsprechend ansteigt und die Membran 22 naoh oben drückt· Wenn der Pegel 4 erreicht ist, dann hat die Membran 22 eine solche Durohwölbung naoh oben, daß der elektrische Sehalter 2} betätigt wird· Dieser Sohalter schaltet nunmehr die Pum-

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pe 5 und den Zerkleinerer 6 an* so daß gleichzeitig Wasser angesaugt und abgepumpt wird und im Wasser enthaltene Peststoffe zerkleinert werden. Das Wasser und die darin mitgefühlten zerkleinerten Abfälle werden durch die Kammer 8 oberhalb der Pumpe und die Ablaßleitung 5 in ein ggfs. unter Druck stehendes Äbwassersystera gepumpt. Der Pumpvorgang mit gleichzeitiger Zerkleinerung von Feststoff« bestandteilen dauert solange* bis der Flussigkeitapegel wieder auf den Pegel 9 gefallen ist, wobei dann der Druck innerhalb der Luftsäule 12 so klein geworden ist, daß der Schalter 23 wieder geöffnet wird. Dieser Schalter hat zweckmäßig botätigimgsmäßig einen gewissen Leerlauf. Obwohl man üblicherweise in dieser unter Druck stehenden Gassäule diejenige Luft antrifft* die oberhalb der Stellen 4 bzw. 5 iss Behälter steht, kam man natürlich auch andere Gase eigens einführen. Anstelle der erläuterten Luft- oder Qassäule, die zum Schalten verwendet wird, kann man auch eine Flüssigkeit als Säule Im Schlauch 12 verwenden, wenn dXegs® eine entsprechend kleinere Dichte hat« als das verpumpte flüssige Medium.

Wenn, nun tatsächlich die Membran 22 ünvati Abnützung oder aus irgendeines?! andere» Grund bricht, dann kann sich kein® unter Druck stehende Gassäule in der Leitung 12 bilden, so dafl auch bei weiterer Zufuhr von Abwasser über den Anschluß 2 der Flüseigksitsstand im Behälter I bis sux» Marke 2k gehen kann, Dies® Mark© 2k ist erkennbar oberhalb der Höhe de» setaltera 23» D@nn©öh wird der Schalter 23 nicht mit Flüssigkeit und ggfs» darin befindlichen Feststoffteilchen verschmutzt, weil darm« wenn die Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und Luft durch das Sicherheitsventil 14 nach oben steigt (da kein Druck aufgebaut werden kann), schwimmt der Schwimmer 19 mit dieser Grenzfläche nach oben und legt sich dichtend in ά@η Sitz 21

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ein* wodurch vorhindert wird, daß Irgendwelche Flüssigkeit höher als bis zur Oberkante der Kanter 18 steigen kann.

Patentansprüche 309839/0821

Claims (1)

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   Patentansprüche

   Anordnung zur Erfassung eines Flüssigkeitspegels mitr

   a. einem geschlossenen Raum, der mindestens eine durch Innendruckvarlatlon bewegliche Membran (22) oder dgl. als Teil seiner Wand und eine nach unten in die Flüssigkeit einstehende, unten offene Leitung (11 bis 17) aufweist;

   b. einem auf der anderen Seite der Membran oder dgl. angeordneten Wandler (23) oder Signalgenerator, dessen Auegangssignal von der jeweiligen Gestalt (Durchbiegung) der Membran oder dgl· abhängt, und der durch die Membran oder dgl· von des die FlUeeigleit enthaltenden Raum abgeschlossen let; und

   c. einem in der Leitung (11 bis 17) liegenden Schwimmerventil (18 bis 21), welches stets Luft in beiden Richtungen durchlast, jedoch schließt, wenn der Schwimmer (19) durch in das Ventil von unten eindringende Flüssigkeit angehoben wird.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (19) das Ventilglied ist, und der Ventilsits (21) sich oben in einer Ventilkammer (18) befindet, die unten Anschläge (2o) aufweist, welche ein dichtes Aufsetzen des Ventilgliedes (19) auf die von unten in die Kammer hereinführende Zuleitung verhindern.

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   3· Anordnung nach Anepruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sehwinner eine Kugel (19) ist, die sich frei In der Ventil tea—tr (18) bewegt« welche ihrerseits oben einen angepaßten sphärischen Ventilsitz (21) aufweist.

   4· Anordnung naoh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die VentilIrwnmr ein vertikal angeordneter zylindrischer Rau» ist« dessen Innendurchmesser etwa 1,2 bis 2,5 »al de» Kugeldurohaesser entspricht« und in welchen Zulauf (15) und Ablauf (1?) »1t Ventilsitz axial einaOnden.

   5· Anordnung naoh einen oder Mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dad der Wandler oder Signalgenerator ein elektrischer Schalter (23) 1st« dessen Sohaltglied etwa senkrecht an der horizontal verlaufenden Meabran (22) anliegt, und durch diese verstellbar ist.

   6, Anordnung nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dad die Menbran (22) zwischen zwei Schalen dicht eingespannt ist, so daß die Schalen zwei durch die Menbran getrennte Kaanern bilden» deren untere «it der Leitung (11 bis 17) verbunden ist, und deren obere den Wandler bzw. Schalter enthält.

   7. Anordnung naoh Anepruoh 6, dadurch gekennzeichnet, dafl die Leitung unten eine naoh unten offene Glocke (17) aufweist, über der sich das Sohwinnerventil (Flg. 2) befindet, und daJ das Sohwieeerventil »lttels eines flexiblen Sohlauohes »it der unter der Menbran liegenden Kanner verbunden 1st, wobei der Durchnesser des Sohlauoa un ein nehrfaehes kleiner 1st als die öffnung unten an der Glocke.

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   8. Anordnung naoh einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekermzelohnet _a das sie in einen geschlossenen Behälter (1) mit Zulauf (2) angeordnet ist, und zum Pegel-abhängigen Schalten einer ebenfalls im Behälter vorgesehenen Pumpe zur Entleerung des Behälters dient.

   9. Anordnung naoh Anspruch 8» dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter an den Ablauf beispielsweise eines Waschbeckens oder dgl· angeschlossen ist« und daß der Auegang der Pumpe in ein ggfs« unter Druck stehendes Abwasser-Kanalsystem führt»

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