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Vorrichtung zur Messung der Füllstandshohe von Flüssigkeiten Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Füllstandshohe von Flüsslgkeiten
mit einem Schwimmer und einer mit dem Schwimmer in Wirkverbindung stehender Anzeigeeinrichtung.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist am Schwimmer ein Skalenband
befestigt, welches leber eine, über der Flüssigkeit befindlichen, gut sichtbaren
Rolle läuft.
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Am anderen Ende des Skalenbandes hängt ein Gewicht, welches das Skalenband
in -jeder Lage des Schwimmers straff hält. Beim Einbau einer solchen Meßvorrichtung
in einen geschlossenen Tank,
wird das Skalenband durch eine Offnung
im Tank Uber die in oder über der oeffnung angebrachte Rolle geführt. Die Offnung
ist durch eine durchsichtige, die Rolle umgebende Abdeckhaube dicht verschlossen.
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Diese Vorrichtung hat aber den Nachteil, daß sämtliche Teile mit
der auszumessenden Flüssigkeit oder deren Dämpfe direkt in Berührung stehen. Weiterhin
würden Strdmungen der Flüssigkeit, wie sie z.B. auch beim raschen Zu-oderAblauf
der Flüssigkeit in oder aus einem Tank entstehen die Messung stark verfälschen und
könnten im Extremfall sogar zu Verwicklungen des Skalenbandes führen. Ein Einsatz
der bekannten Vorrichtung bei tiefkalter Flüssiggasen ist aufgrund bei solch tiefen
Temperaturen unbedingt notwendigen aber nicht durchführbaren Isolierungen und Abdichtung
der Meßvorrichtung gegen das Flüssiggas nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllstandsanzeige
zu entwickeln, die zuverlässig arbeitet und universell einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß in dem Schwimmer
ein Ring aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet ist, welchem ein mit der Anzeigeeinrichtung
direkt in Verbindung stehender Nachlaufkdrper aus ferromagnetischem Werkstoff zugeordnet
ist, wobei der Ring und/oder Nachlaufkörper ein Magnetfeld aufweisen.
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Bei sich änderndem Füllstand, z.B. eines Flüssigkeitstanks, heDt
oder senkt sich der Schwimmer. Dabei zieht der im Schwimmer befindliche ferromagnetische
Ring aufgrund magnetischer Kräfte den ebenfalls ferromagnetischen Nachlaufkörper
auf das neue Niveau des Schwimmers mit. Eine mit dem Nachlaufkörper in Verbindung
stehende Anzeigeeinrichtung gibt die Positionsänderung des Nachlaufkörpers und damit
des Schwimmers, z.B. auf einer Skala sichtbar, wieder. Ein entscheidender Vorteil
dieses Meßprinzips gegenüber dem bisher bekannten ergibt sich daraus, daß keine
mechanische und somit besonders störanfällige Verbindung zwischen dem Schwimmer
und der Anzeigeeinrichtung besteht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Meßvorrichtung zeichnet
sich dadurch aus, daß der Schwimmer ein Kugelschwimmer mit einer zentralen Durchführung
ist, welcher entlang eines durch die Durchführung verlaufenden Rohres verschiebbar
ist.
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Der Schwimmer wird hierbei ohne seitliche Abweichmöglichkeiten entlang
eines Rohres gczführt. Die Meßvorrichtung kann somit in jeder beliebigen Lage (also
auch auf dem Kopf stehend) funktionssicher arbeiten. Bei entsprechender Umgestaltung
des für Flüssigkeiten angebrachten Schwimmers,könnte mit einer ähnlichen Meßvorrichtung
auch in andersgearteten Fällen Längen- und Tiefenmessungen durchgeführt werden.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Rohr an dem einen Ende mit
einem Stopfen dicht verschlossen sowie mit einem Anschlag für den Kugelschwimmer
versehen ist und am anderen Ende in einen geschlossenen Raum mündet.
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Dadurch ist es möglich, die Anzeigeeinrichtung vollständig gegen
die Flüssigkeit, deren Dämpfe und gegen andere Umgebungseinflüsse abzuschirmen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäusen Meßvorrichtung
weist der geschlossene Raum einen Flansch sowie eine den Flansch dicht abschließende
durchsichtige Abdeckhaube auf und enthält eine Rückholspule, auf deren Umfang ein
Skalenband teilweise aufgerollt ist, dessen loses Ende in das Rohr ragt und mit
dem Nachlaufkörper verbunden ist.
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Hierbei kann die in der Meßvorrichtung enthaltende Rückholspule eine
Rilckstellfeder aufweisen, welche auf das Skalenband eine Zugkraft ausübt.
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Bei einigen Anwendungsfällen der Meßvorrichtung ist es besonders
vorteilhaft, wenn das Rohr und der abgeschlossene Raum evakuiert sind.
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Ebenso ist es in vielen Fällen von Vorteil, wenn das Skalenband aus
einer Folie besteht, deren elastische Eigenschaften von der Temperatur weitgehend
unabhängig sind.
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Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist deshalb speziell für den
Einsatz bei tiefkalten Flüssiggasen besonders geeignet, da sich die gesamte Meßvorrichtung
einschließlich des Schwimmers evakuiren und sich weiterhin gasdicht und thermisch
isoliert z.B. an einem Isoliertank anbringen läßt.
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Eine weitere Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung
ist bei Schüttungen von rieselfähigen Materialien möglich.
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Die Funktionsweise der Meßvorrichtung soll an Hand eines in den Figuren
1 und 2 schematisch dargestellten Ausfilhrungsbeispie'es erläutert werden.
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Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung zur Hälfte aufgeschnitten.
Figur 2 stellt einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Rückholspule dar.
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Aus der Seitenansicht der Figur 1 ist der Grundaufbau des Ausführungsbeispieles
zu erkennen: Ein Kugelschwimmer 4 kann sich entlang eines Rohres 2 frei bewegen.
Das Rohr ist am unteren Ende mit einem Anschlag 5 fir den Kugelscll-limmer versehen
und mit einem im Schnitt sichtbaren Stopfen 3 dicht verschlossen. Das obere Ende
des Rohres 2 führt aus der Tankwandung 14, an welcher es befestigt ist, heraus und
mündet in einen, aus dem Flansch 1 mit einem eingelegten Dichtring 12 und der durchsichtigen
Abdeckhaube
11 zusammengeqetzten, geschlossenen Raum 13. In diesem
Raum 13 ist die Rückholspüle 10 untergebracht, auf welcher das Skalenband 8 teilweise
aufgerollt ist.
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Die auf der rechten Hälfte der Figur 1 dargestellte Schnittzeichnung
läßt die Funktionsweise der Meßvorrichtung erkennen: In dem Kugelsehwimmer 4 befindet
sich ein Ring 7 aus ferromagnetischem Werkstorf, z.B. ein Permanentringmagnet, der
an der zentralen Durchfuhrung 9 befestigt ist und somit konzentrisch zum Rohr 2
angeordnet ist. Auf gleicher Höhe zu diesem Ring 7 befindet sich im Rohr 2 ein ebenfalls
aus ferromagnetischem Werkstoff bestehender Naohlaufkörper 6, kurz Läufer genannt,
der beispielsweise gleichfalls ein Permanentmagnet sein soll. Läufer 6 und Ring
7 ziehen sich aufgrund magnetischer Kräfte gegenseitig an. Der Läufer 6 ist mit
dem Skalenband 8 verbunden. Damit nicht aufgrund der zwischen dem Läufer 6 und dem
Ring 7 herrschenden anziehenden Kräfte das volle Gewicht des Läufers auf den Schwimmer
4 einwirkt, welches sich bei leiahten Flüssigkeiten ungünstig auswirken würde, wird
das Gewicht des LauRers durch die Kraft einer Feder kompensiert, welche Über die
Rückholspule 10 und das Skalenband 8 auf den Läufer 6 einwirkt. Eine dazu geeignete
und entsprechend eingestellte Feder befindet sich am günstigsten innerhalb der Rltckholspule.
Der Läufer 6 ist somit in der Lage, jeder Bewegung des ihn anziehenden
Ringe-s
7 bzw. des Schwimmers 4 zu folgen, wobei das Skalenband 8 auf - oder abgerollt wird,
und in jeder Höhe des Rohres ohne weiteren Kraftaufwand zu verharren. Läufer 6 und
Ring 7 befinden sich also ständig auf gleicher, dem Füllstand der Flüssigkeit entsprechender
Hohe. Damit ist aber auch die Länge des auf-oder abgerollten Skalenbandes ein Maß
für den jeweiligen Füllstand. Die Höhe des Füllstandes kann z.B. durch eine geeichte
Markierung 15 auf der Abdeckhaube 11 angezeigt werden. Die Jeweils unter dieser
Markierung auf dem Skalenband erscheinenden Zeichen, geben dann z.B. den augenblicklichen
Tankinhalt in Litern an.
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In Figur 2 ist eine komplette Rückholspule im Schnitt dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel besteht aus einem am Flansch 1 befestigten Haltebügel
16,welcher die feststehende Welle 17 trägt. Auf dieser Welle 17 läuft die Spule
18 mit dem Federgehäuse 19. Die Rückstellfeder 20 ist im vorliegenden Falle eine
extrem lange Spiralbeder, die mit dem inneren Ende an der feststehenden Welle 17
mit dem äußeren Ende am Federgehäuse 19 und damit an der Spule 18 befestigt ist.
Vor dem Auflegen des Skalenbandes auf die Rolle wird diese und somit die Rückstellfeder
um einige der Länge des Skalenbandes entsprechende Drehungen aurgezógen.