DE2453919A1

DE2453919A1 - Vorrichtung zum konstanthalten eines fluessigkeitsstandes in einem behaelter

Info

Publication number: DE2453919A1
Application number: DE19742453919
Authority: DE
Inventors: Hans Ekkehard Lommerzheim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1976-05-26
Also published as: FR2290837A1; ES432677A1; NL7512139A

Description

LATENT * NVALTE

DR.-ING. VON KRfe'SLER Οίί.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH DIPL.-ING. SELTING

5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

13. Nov. 1974 Sg-Is

Hans Ekkehard Lommerzheim
5 Köln 41, Emmastr. I7

Vorrichtung zum Konstanthalten eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, mit einem luftdicht verschließbaren Reservoir zur Aufnahme der nachzufüllenden Flüssigkeit und einem in das Reservoir mit dem Innenraum des Behälters verbindenden Durchlaß, der unterhalb des einzuhaltenden Flüssigkeitsstandes in den Behälter mündet.

Im Pflanzenbau sind verschiedene Bewässerungsgeräte für Hydrokulturen bekannt, die die Aufgabe haben, in einem Blumentopf oder in einer größeren Pflanzanlage die Einhaltung eines bestimmten Wasserstandes zu gewährleisten. Das Reservoir, das das nachzufüllende Wasser enthält, ist luftdicht abgeschlossen, so daß das in dem Reservoir befindliche Wasser durch den im unte-

609822/Q033 - ² -

ren Bereich des Reservoirs vorgesehenen Durchlaß dann nicht auslauft, wenn dieser Durchlaß durch das im Behälterinneren befindliche Wasser, das dem Atmosphärendruck: ausgesetzt ist, verschlossen ist. Sinkt der Wasserstand im Behälterinneren allerdings unter die Höhe des Durchlasses, dann dringt Luft durch den Durchlaß hindurch in das Reservoir ein, wo sie aufsteigt, und eine entsprechende Wassermenge läuft aus dem Reservoir in das Behälterinnere hinein, so lange, bis der Wasserspiegel wieder über den Durchlaß angestiegen ist.

Derartige Systeme, die im Prinzip darauf beruhen, daß durch den äußeren Luftdruck im Reservoir eine Wassersäule aufrechterhalten wird, funktionieren hinsichtlich der Konstanthaltung des Wasserspiegels in dem Behälter zufriedenstellend, bieten jedoch erhebliche Schwierigkeiten beim Auffüllen des Reservoirs. Wenn das Reservoir, das während des Betriebes luftdicht verschlossen ist, zum Füllen geöffnet wird, dann läuft die gesamte noch in ihm enthaltene Flüssigkeit in das Behälterinnere hinein aus. Das gleiche würde beim Nachfüllen von Flüssigkeit in das Reservoir hinein geschehen, wenn man den in den Behälter hineinführenden Durchlaß in dieser Phase nicht durch besondere Maßnahmen verschließen würde.

Besonders aufwendige Vorrichtungen, die den Flüssigkeitsstand in einem Behälter konstant halten, werden in der Mineralölindustrie und in der chemischen Industrie verwandt. Hier wird der Flüssigkeitsstand in der Regel mit einem Meßfühler ermittelt und über ein elektronisches Regelsystem durch Nachfüllen konstantgehalten. Hierbei ergeben sich natürlich keinerlei Schwierigkeiten hin-

609822/0033

2453319

sichtlich des Nachfüllens des Reservoirs, jedoch sind diese Regelsysteme außerordentlich aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Konstanthalten eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter zu schaffen, die ohne komplizierte Regeleinrichtungen auskommt und somit einfach im Aufbau ist, und bei der das Reservoir nachgefüllt werden kann, ohne daß für die Zeit des Nachfüllens besondere Abdichtungsmaßnahmen oder Verstellungen erforderlich wären.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Durchlaß vom Reservoir zu dem Inneren des Behälters einen so hohen Strömungswiderstand aufweist, daß die Flüssigkeit aus dem Reservoir auch bei vorübergehendem Anschluß des Reservoirs an den Atmosphärendruck nur sehr langsam in das Behälterinnere hinein ausfließt, und daß eine Leitung vorgesehen ist, deren eines Ende sich in dem Behälter etwa in Hohe des vorgesehenen Flüssigkeitsstandes befindet, und deren anderes Ende in dem oberen Bereich des Reservoirs liegt.

Dadurch, daß der das Reservoir mit dem Behälterinneren verbindende Durchlaß einen hohen Strömungswiderstand besitzt, ist es möglich, die Abdichtung des Reservoirs gegen die Atmosphäre kurzzeitig aufzuheben, ohne daß der Inhalt ausläuft. Andererseits muß der Durchlaß auf jeden Fall in einem solchen Maße durchlässig sein, daß Flüssigkeit in genügender Menge in den Behälterinnenraum hinein nachlaufen kann. Die Höhe des Strömungswiderstandes des Durchlasses wird daher nach oben hin im wesentlichen daun bestimmt, wie schnell Flüssigkeit in '

0 9822/0033

den Behälter nachfließen muß. Nach unten hin wird der Strömungswiderstand im wesentlichen von der Zeit bestimmt, die zum Nachfüllen des Reservoirs benötigt wird, Die Höhe des Strömungswiderstandes des Durchlasses läßt sich in allgemeiner Form nicht ohne weiteres angeben. Sie hängt von der Größe des Reservoirs und der Zusammensetzung der Flüssigkeit sowie von der jeweiligen Verwendungsart ab. Ein wichtiges Kriterium ist, daß der Flüssigkeitsstand im Reservoir während der Fülldauer, also z.B. über einen Zeitraum von etwa drei bis fünf Minuten, nicht wesentlich abfallen darf.

Die in den oberen Bereich des Reservoirs mündende Leitung, deren rnteres Ende sich in Höhe des vorgesehenen Flüssigkeitsstandes des Behälters befindet, hat den Zweck, Luft in geregelter Menge in das Reservoir einzuleiten, und zwar jeweils gerade so viel, daß eine solche Wassermenge durch den Durchlaß in den Behälter gedrückt wird, daß das untere Ende der Leitung gerade verschlossen ist. Würde überhaupt keine Luft in das Reservoir eindringen, dann würde keine Flüssigkeit in das Behälterinnere hinein auslaufen können, weil der freie Strömungsquerschnitt des Durchlasses zwischen Reservoir und Behälter in jedem Falle zu klein ist, um die durch den Atmosphärendruck zurückgehaltene Wassersäule auslaufen zu lassen.

Zweckmäßigerweise liegt das obere Ende der Leitung oberhalb des höchsten Füllstandes des Reservoirs. Es ist klar, daß sich in der Leitung stets etwa derselbe Flüssigkeitsstand ausbildet, wie in dem Reservoir,. weil beide dem gleichen Druckunterschied ausgesetzt sind,

609822/0033 - 5 -

der sich aus der Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem geringeren Luftdruck im Inneren des Reservoirs ergibt. Wenn das Reservoir zum Füllen belüftet wird, läuft das in da? Leitung befindliche Wasser in das Behälterinnere hinein aus. Der Wasserspiegel des Reservoirs bleibt dagegen im wesentlichen erhalten. Er senkt sich erst ab, wenn der Belüftungszustand über längere Zeit anhält.

Der Durchlaß mit dem hohen Strömungswiderstand besteht vorzugsweise aus einem Stopfen, welcher mit einer mit einem Dochtmaterial ausgefüllten öffnung versehen ist. Das Dochtmaterial kann in die öffnung des Stopfens, der z.B. aus Gummi besteht, hineingepreßt sein. Es hält die in dem Reservoir befindliche Flüssigkeit zurück, wenn der Druck im Reservoir geringer ist als der Atmosphärendruck. Wird die Flüssigkeit jedoch infolge der eingedrungenen Luft aus dem Reservoir herausgedrückt, so wird das Dochtmaterial vollständig durchfeuchtet und die Flüssigkeit läuft z.B. tropfenweise in den Behälter hinein.

Voraussetzung für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß der Flüssigkeitsstand im Reservoir höher ist als derjenige im Behälter, weil sonst keine Wassersäule vorhanden wäre, die durch den Durchlaß hindurch in den Behälter drängt. Vorzugsweise liegen die Böden von Reservoir und Behälter etwa auf demselben Niveau. Man kann allerdings das Reservoir insgesamt auch höher legen als den Behälter. Reservoir und Behälter müssen auch nicht notwendigerweise baulich zu einem Komplex vereinigt sein. Es kann sich um

6098 2 2/0033

verschiedene Behälter bzw. Gefäße handeln, die räumlich getrennt voneinander aufgebaut und durch Leitungen miteinander verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für die verschiedensten Anwendungen, bei denen irgendeine Flüssigkeit in einem Behälter,einem Gefäß oder in einer sonstigen Anlage hinsichtlich ihres Pegelstandes geregelt werden muß. Sie läßt sich beispielsweise zur Bewässerung von Pflanzen in Blumengefäßen oder in Freilandkulturen verwenden. Im zweiten Falle kann ein Reservoir dazu benutzt werden, in einem großen Becken für Hydrokulturen oder dgl. einen konstanten Wasserstand einzuhalten.

Desgleichen läßt sich die Erfindung, die die Regelung des FlUssigkeitsstandes mit hoher Präzision verwirklicht und zudem extrem einfach aufgebaut ist, zur Regelung des Niveaustandes von Chemikalienbädern oder in der Mineralölindustrie verwenden. Hinsichtlich der Größe der Behälter bzw. Reservoirs bestehen praktisch keine Beschränkungen. Die Erfindung ist sowohl bei Anlagen größten Ausmaßes realisierbar, als auch in kleinen Geräten, wie z.B. Blumentöpfen.

Im folgenden wird ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab den bei der Vorrich-

609822/0033 " ⁷ "

— Ί —

tung nach Fig. 1 verwendeten Stopfen in Stirnansicht.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 handelt es sich um einen Blumentopf für Hydrokulturen. In dem Gefäß oder Behälter IQ soll ein bestimmter Wasserstand konstant eingehalten werden, um die eingesetzten Pflanzen gleichmäßig zu bewässern. Infolge des Wasserverbrauchs durch die Pflanzen bzw. durch Verdunstung muß zur Einhaltung des Wasserstandes neues Wasser nachfließen, das aus dem Reservoir 11 kommt. Das Reservoir 11 besteht aus einem Ringraum, der das oben offene Gefäß 10 seitlich umgibt und dessen Boden 12 niveaugleich mit dem Boden

13 des Gefäßes 10 ist.

An der oberen Abschlußwand des Reservoirs 11 befindet sich eine Einfüllöffnung, die durch einen Gummistopfen

14 luftdicht verschließbar ist.

Im unteren Bereich der das Reservoir 11 von dem Gefäß

10 trennenden Wand 15 befindet sich der Durchlaß, in den der in Fig. 2 detailliert dargestellte Stopfen 16 eingesetzt ist. Es handelt sich um einen Gummistopfen mit einer Mittelbohrung, in die ein Dochtmaterial 17 in dichter Packung eingesetzt ist. Die Mittelbohrung des Stopfens 16 liegt in jedem Falle unterhalb des vorgesehenen Flüssigkeitsstandes 18.

An einer anderen Stelle der Behälterwand 15 ist eine öffnung 19 vorgesehen, deren Oberkante etwa in Höhe des vorgesehenen Flüssigkeitsstandes 18 liegt. Von der öffnung 19 führt eine Leitung 20 im Inneren des Reservoirs

11 nach oben, wo sie in einem Luftraum 21 endet.

6098 22/0033

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Das Füllen des Reservoirs erfolgt, indem der Stopfen abgenommen und Wasser eingefüllt wird. Das Wasser verteilt sich in dem ringförmigen Reservoir gleichmäßig. Während des Einfüllens kann es nur in einer ganz beschränkten Menge durch den Durchlaß 16 hindurch ausfließen, der sich im unteren Bereich des Reservoirs befindet.

Ist das Reservoir bis etwa zum oberen Ende der Leitung 20 mit Wasser gefüllt, dann wird das Reservoir mit dem Stopfen 14 luftdicht verschlossen. Sofern der Wasserstand 18 im Gefäß 10 jetzt noch unterhalb der Öffnung 19 liegt, kann Luft durch die Leitung 20 in den Luftraum 21 gelangen. Wenn in diesem Luftraum Atmosphärendruck herrscht, wird Wasser durch den Durchlaß 16 hindurch in das Gefäß 10 gedrückt. Hat das Wasser den vorgesehenen Stand erreicht, dann verschließt es die Öffnung 19, so daß der Luftraum 21 von dem Atmosphärendruck abgetrennt wird und in ihm ein Unterdruck entsteht Das Wasser des Reservoirs fließt nunmehr infolge des Druckunterschiedes nicht mehr durch den Durchlaß l6 hindurch aus. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, bis in dem Gefäß 10 so viel Wasser verbraucht worden ist, daß die Öffnung I9 wieder freigelegt wird. Dann gelangt durch die Leitung 20 hindurch wieder Luft in den Luftraum 21, wodurch Wasser durch den Durchlaß herausgedrückt wird.

Wie man aus Fig. 1 sieht, stellt sich in Leitung 20 der gleiche Flüssigkeitsstand ein, wie in dem Reservoir

609822/0033 " ⁹ "

2453319

11. Dies ist darauf zurückzuführen, daß in dem Luftraum 21 gegenüber dem Atmosphärendruck ein Unterdruck herrscht, so daß das Wasser in der Leitung 20 nach oben getrieben wird. Dies hindert jedoch die durch die öffnung 19 in die Leitung 20 gelangende Luft nicht daran, in den Luftraum 21 vorzudringen. In der Wassersäule der Leitung 20 steigt die Luft bei teilweise freiliegender öffnung 19 in Form von Blasen auf.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt sicher, daß in dem Luftraum 21 stets ein solcher Druck herrscht, daß der Wasserstand 18 gerade eingehalten wird. Die Regelung erfolgt ohne bewegbare Teile und arbeitet absolut zuverlässig und einfach.

- 10 609822/00 3 3

Claims

- ίο -

Ansprüche

Vorrichtung zum Konstanthalten eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, mit einem luftdicht verschließbaren Reservoir zur Aufnahme der nachzufüllenden Flüssigkeit und einem in das Reservoir mit dem Innenraum des Behälters verbindenden Durchlaß, der unterhalb des einzuhaltenden Flüssigkeitsstandes in den Behälter mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (l6) vom Reservoir (11) zu dem Inneren des Behälters (10) einen so hohen Strömungswiderstand aufweist, daß die Flüssigkeit aus dem Reservoir (11) auch bei vorübergehendem Anschluß des Reservoirs an den Atmosphärendruck nur sehr langsam in das Behälterinnere hinein ausfließt, und daß eine Leitung (20) vorgesehen ist, deren eines Ende (I9) sich in dem Behälter (10) etwa in Höhe des vorgesehenen Flüssigkeitsstandes befindet, und deren anderes Ende in dem oberen Bereich des Reservoirs liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Leitung (20) oberhalb des höchsten Füllstandes des Reservoirs (11) liegt.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet , daß der Durchlaß (16) aus einem Stopfen besteht, welcher mit einer mit einem Dochtmaterial (17) ausgefüllten Öffnung versehen ist.

609822/0033