DE2537795B2

DE2537795B2 - Optisch-elektrische Flüssigkeitssonde

Info

Publication number: DE2537795B2
Application number: DE2537795A
Authority: DE
Inventors: Willy Aarau Bulgheroni; Juerg Kuettigen Oberhaensli; Josef Triengen Penasa; Erwin Erlinsbach Stalder
Original assignee: HECTRONIC AG BUCHS AARGAU (SCHWEIZ)
Current assignee: HECTRONIC AG BUCHS AARGAU (SCHWEIZ)
Priority date: 1975-07-21
Filing date: 1975-08-25
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2319118B1; CH580802A5; ATA654675A; GB1508085A; NO762476L; NO144499B; NL7607972A; AT346737B; CA1061435A; DE2537795C3; BE844380A; US4039845A; FR2319118A1; SE7608251L; NO144499C; DE2537795A1; SE405416B

Description

35

Gegenstand der Erfindung ist eine optisch-elektrische Flüssigkeitssonde nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, die dazu bestimmt ist die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Flüssigkeit in der unmittelbaren Umgebung der Sonde auf optischem Wege zu ermitteln und elektrisch an eine von der Sonde entfernte Stelle zu signalisieren.

Wenn bei einer solchen Sonde, wie sie etwa aus der DE-OS 24 24 387 oder auch aus der GB-PS 10 5! 462 bekannt ist, die mit Flüssigkeit beaufschlagbare Hache an eine Flüssigkeit angrenzt dann erfaf- - die aus dieser Fläche austretenden Lichtstrahlen keine oder zumindest eine andere Brechung als bei Abwesenheit von Flüssigkeit, wodurch bewirkt wird, daß praktisch so keine Lichtstrahlen mehr auf den Lichtempfänger fallen, was eine Änderung des elektrischen Zustandes des Lichtempfängers zur Folge hat Ein Vorteil dieser Ausführungsart liegt darin, daß sie bei Anwesenheit einer lichtdurchlässigen oder einer lichtundurchlässigen Flüssigkeit in völlig gleicher Weise reagiert, und daß eine Betriebsstörung, z. B. eine Unterbrechung der Stromzufuhr oder der Ausfall des Lichtsenders, am elektrischen Ausgang des Lichtempfängers die gleiche Wirkung hat wie die Anwesenheit einer Flüssigkeit an der mit Flüssigkeit beaufschlagbaren Fläche des lichtdurchlässigen Körpers, weshalb die Verwendung dieser Sondenart zur Überfüllungssicherheit von Behältern eine besonders hohe Sicherheit bietet

Allerdings haben die genannten optisch-elektrischen μ Vorrichtungen (insbesondere DE-OS 24 24 387) die Eigenschaft, auch auf Gasblasen oder Fremdpartikeln in einer transparenten Flüssigkeit zu reagieren. Da auf den Empfänger praktisch kein Licht fällt, so lange die transparente Flüssigkeit frei von Gasblasen und Partikeln ist, wirkt jede im »Gesichtsfeld« des Empfängers austretende und von den Lichtstrahlen des Senders beleuchtete Gasblase oder Partikel von einer gewissen Mindestgröße wie ein Leuchtpunkt, der vom Empfänger »gesehen« wird und somit eine gewisse Beleuchtung des Empfängers bewirkt. Der relative Unterschied zwischen dem unbeleuchteten Zustand und der durch einzelne Blasen oder Partikeln verursachten Beleuchtung des Empfängers kann rasch ausreichend groß werden, um eine Änderung des elektrischen Zustandes am Ausgang des optisch-elektrischen Wandlers des Lichtempfängers hervorzurufen, annähernd wie wenn überhaupt keine Flüssigkeit vorhanden wäre. Die bekannten Vorrichtungen sind daher in relativ hohem Maß empfindlich auf Streulicht. Das gleiche ist auch in bezug auf Fremdlicht zu sagen, sofern die optisch-elektrische Vorrichtung nicht speziell in ein Gehäuse zum Abschirmen gegen Fremdlicht eingebaut wird.

Andere bekannte optisch-elektrische Flüssigkeitssonden (DE-PS 11 18 480 und DE-AS 11 90 689) sind so ausgebildet, daß bei Abwesenheit eines flüssigen Mediums an der freien Fläche des lichtdurchlässigen Körpers ein vom Sender in den lichtdurchlässigen Körper hinein gestrahltes Lichtstrahlenbündel an der genannten freien Fläche des lichtdurchlässigen Körpers total reflektiert und innerhalb dieses Körpers zum Empfänger geleitet wird, und daß hingegen bei Anwesenheit eines flüssigen Mediums an der freien Fläche des lichtdurchlässigen Körpers keine Totalreflexion des Lichtstrahlenbündels stattfindet, sondern praktisch das ganze Lichtstrahlenbündei durch die freie Fläche hindurch aus dem lichtdurchlässigen Körper austritt und folglich die Intensität des zum Empfänger gelangenden Lichtstromes deutlich abnimmt. Diese bekannten Vorrichtungen versagen die ihnen zugedachte Wirkung, wenn die Reflexionsfläche des lichtdurchlässigen Körpers von einem wenig transparenten, trüben oder milchigen flüssigen Medium überflutet oder mit einem opaken Film belegt wird, weil dann das Lichtstrahlenbündel an der Reflexionsfläche nicht aus dem lichtdurchlässigen Körper austreten kann, sondern weiterhin mindestens teilweise zum Empfänger reflektiert wird. Die gewünschte Änderung der Intensität des zum Empfänger gelangenden Lichtstromes beim Eintauchen der Reflexionsfläche in ein flüssiges Medium befindet nicht oder nicht in ausreichendem Maß statt, was zu Fehlinformationen führt. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Vorrichtung ein Bestandteil einer automatischen Überfüllsicherungs-Einrichtung ist, die das Oberlaufen von Behältern, wie z. B. Tanks für flüssige Brenn- und Treibstoffe, verhüten sollte.

Es ist ferner eine fotoelektrische Meß- und Regelvorrichtung für Flüssigkeitsstandanzeiger bekannt (DE-AS 10 52 700), bei welcher die optische Anordnung so getroffen ist, daß das von einer Lichtquelle ausgehende Licht bei Anwesenheit von Flüssigkeit in einem Glasrohr durch den Zylinderlinseneffekt der Flüssigkeitssäule gegen eine Fotozelle hin gebrochen wird, hingegen bei Abwesenheit von Flüssigkeit im Glasrohr in andere Richtungen abgelenkt wird, so daß die Fotozelle unbeleuchtet bleibt. Eine der Fotozelle vorgelagerte Blende verhütet den geradlinigen Lichtzutritt zur Fotozelle. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist es für das richtige Funktionieren unerläßlich, daß die Flüssigkeit lichtdurchlässig ist und beim Abfließen keinen lichtundurchlässigen Belag an

der Wandung des Glasrohres zurückläßt. Zudem ist erforderlich, daß die Flüssigkeit einen vorbestimmten optischen Brechungsindex aufweist. Wenn die Flüssigkeit im Glasrohr undurchsichtig wäre, wie das z. B. für Leichtöl zutrifft, oder wenn der optische Brechungsindex der Flüssigkeit von dem vorbestimmten Wert erheblich abweicht, dann kann auch bei Anwesenheit von Flüssigkeit im Glasrohr kein Licht auf die Fotozelle gelangen, d. h. daß dann die Vorrichtung ihren Dienst versagen würde. Deshalb ist auch diese bekannte to Vorrichtung für die Verwendung in einer automatischen Überfüllsicherungs-Einrichtung nicht sonderlich geeignet.

Es ist auch eine lichtelektrische Abtastvorrichtung bekannt (DE-PS 19 57 494), bei welcher ein Lichtsender und ein Lichtempfänger auf einer gemeinsamen Symmetrieachse angeordnet sind, wobei die lichtempfindliche Fläche des Empfängers vom Sender abgekehrt ist, so daß das vom Sender ausgehende Licht nur nach Reflexion an einem außerhalb der Vorrichtung angeordneten Körper zum Lichtempfänger gelangen kann. Eine zur genannten Achse rotationssymmetrische Optik mit ringförmigen lichtbrechenden Elementen sorgt dafür, daß das Licht des Senders z.T. ein zylinderförmiges Strahlenbündel mit annähernd parallelen Lichtstrahlen und z. B. ein kegelförmiges Strahlenbündel mit in einem relativ geringen Abstand vor der lichtempfindlichen Fläche des Empfängers zusammentreffenden Lichtstrahlen bildet, damit die Abtastvorrichtung sowohl bei größeren als auch bei geringen Abständen zum reflektierenden Körper zuverlässig arbeitet. Eine solche lichtelektrische Abtastvorrichtung ist als Flüssigkeitssonde weder vorgesehen noch geeignet, da in der Flüssigkeit vorhandene Blasen oder Schwebeteilchen Reflexionen eines Teiles der vom Sender ausgehenden Lichtstrahlen zum Empfänger hervorrufen würden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Flüssigkeitssonde der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch nach Beaufschlagung mit einer verhältnismäßig hochviskosen Flüssigkeit betriebsfähig bleibt und die weitgehend unempfindlich gegen Fremdlicht und/oder Streulicht ist, d. h. gegen solches Licht, das entweder nicht von dem eingebauten Lichtsender stammt oder durch in der Flüssigkeit enthaltene Gasblasen oder Schwebeteilchen gestreut wird.

Die zur Lösung dieser Aufgabe gefundene optischelektrische Flüssigkeitssonde der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Körper ein gefäßartiger Hohlkörper mit einem erweiterten Oberteil, einem verjüngten Unterteil und einer dazwischen angeordneten Schulterpartie ist, daß der verjüngte Unterteil an seinem von der Schulterpartie abgekehrten Ende verschlossen und außen mit Flüssigkeit beaufschlagbar ist, daß die Lichtstrahlen des « im Innern des Hohlkörpers angeordneten Lichtsenders durch die Außenfläche der Umfangswand des verjüngten Unterteiles unter einem spitzen Winkel in solchen vorbestimmten Richtungen nach außen treten, daß bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des (>o verjüngten Unterteiles die Lichtstrahlen durch die Schulterpartie des Hohlkörpers hindurch in den erweiterten Oberteil eintreten, und daß der Lichtempfänger im Innern des erweiterten Oberteiles angeordnet ist und optisch wirkende Mittel vorhanden sind, welche ι>ί den Zutritt von in anderen als den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie eintretenden Lichtstrahlen /.um Lichtempfängcr behindern.

Durch die beschriebene erfindungsgemäße Ausbil dung der Flüssigkeitssonde wird nicht nur erreicht, dal jeweils bei ihrer Beaufschlagung mit transparenten odei mit opaken Flüssigkeiten vom Lichtempfänger di gleiche Zustandsänderung signalisiert wird, sonderi darüber hinaus weist die Flüssigkeitssonde auch ein weitgehende Unempfindlichkeit gegen Fremdlicht um gegen durch Blasen oder Schwebeteilchen in eine transparenten Flüssigkeit verursachtes Streulicht au Weiter wird durch die beschriebene Formgestaltung de Hohlkörpers ermöglicht, daß selbst relativ hochviskost Flüssigkeiten, wie z. B. Rohöl, beim Absenken de Flüssigkeitspegels rasch vom Hohlkörper abfließen unc abtropfen, da das Haftvermögen von Flüssigkeiten ar nach außen gewölbten Flächen mit verhältnismäßi; kleinem Wölbungsradius, wie sie an dem mit Flüssigkei zu beaufschlagenden verjüngten Unterteil des Hohlkör pers vorliegen, gering ist, so daß sich eine speziell· Reinigung der mit Flüssigkeit in Berührung gekomme nen Teile vor dem Wiedergebrauch der Flüssigkeitsson de erübrigt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergebet sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figurei erläutert.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eine Flüssigkeitssonde im axialen Längsschnitt;

Fig.2 stellt teils im axialen Schnitt und teils ii Ansicht eine mögliche Art der Montage der Flüssig keitssonde nach F i g. 1 dar;

Fig.3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eine Flüssigkeitssonde im axialen Längsschnitt;

Fig.4 zeigt in größerem Maßstab einen Teil eine dritten Ausführungsbeispieles der Sonde im axialer Schnitt;

Fig.5 ist eine zu Fig.4 analoge Darstellung eine; weiteren Ausführungsbeispieles einer Flüssigkeitsson de;

Fig.6 veranschaulicht einen Teil eines vierter Ausführungsbeispieles einer Flüssigkeitssonde im axia len Längsschnitt

Nun wird im einzelnen zunächst auf F i g. 1 verwiesen Die dargestellte Flüssigkeitssonde weist einen gefäßar tigen Hohlkörper 10 aus lichtdurchlässigem Material z. B. einem fluorhaltigen polymeren Kunststoff, auf. An Hohlkörper 10 kann man einen erweiterten Oberteil 11 einen verjüngten Unterteil 12 und eine zwischen dieser Teilen angeordnete Schulterpartie 13 unterscheiden, di< jedoch zusammen einstückig ausgebildet sind. De Oberteil U weist eine im wesentlichen hohlzylindrisch« Umfangswand 11a auf. Der Unterteil 12 hat ebenfall! eine im wesentlichen hohlzylindrische Umfangswanc 12a mit verhältnismäßig geringer Wandstärke unc einem AuBcndurchmesser von 5 bis 10 mm. An seinen unteren Ende ist der Unterteil 12 durch einer halbkugelförmigen oder spitz auslaufenden Boden 12/ verschlossen, der zusammen mit dem übrigen Hohlkör per 10 aus einem einzigen Materialstück besteht. De Oberteil 11, der Unterteil 12 und die Schulterpartie i; sind bezüglich einer gemeinsamen Achse 14 rotations symmetrisch ausgebildet. Die Schulterpartie 13 bilde einen nach unten weisenden Umfangskragcn 13a, der ar seiner Unterseite eine kegclmantelförmige Außenfläch< 136 aufweist, deren radial verlaufende geraden Mantel linien mit den entsprechenden axial verlaufender geraden Mantcllinicn der Außenfläche 12c der Um fangswand 12a des Unterteiles 12 je einen spitzen, d. ti weniger als 90° betragenden Winkel einschließen. Da

bedeutet mit anderen Worten, daß die kegelmanttlförmige Außenfläche 13Δ» der Schulterpartie 13 der Außenfläche 12c der Umfangswand 12a des Unterteiles 12 zugewandt ist und diese Außenflächen zwischen sich einen ringförmigen Hohlraum 15 einschließen.

Im Innern des Hohlkörpers 10, und zwar im Bereich der Schulterpartie 13, befindet sich ein Lichtsender 16, z. B. in Form einer elektrischen Glühlampe, deren Glaskolben eine Strahlensammellinse 17 bilden, durch welche die erzeugten Lichtstrahlen wenigstens annähemd parallel gebündelt austreten. Anstelle einer Glühlampe könnte ebenso gut eine Halbleiterlichtquelle vorgesehen sein. Die Lage des Lichtsenders 16 ist so, daß er die Lichtstrahlen im wesentliehen in Richtung der Rotationsachse 14 nach unten in den verjüngten Unterteil 12 aussendet. Der I.ichtsender 16 ist mittels einer Fassung 18 gehalten, die ihrerseits gegen Innenflächen des Hohlkörpers 10 abgestützt ist. Die Fassung 18 ist aus lichtundurchlässigem Material gebildet und derart geformt, daß sie den Lichtsender 16 gegen den Austritt von Licht nach der Seite und nach oben abschirmt.

Im Innern des Oberteiles 11 des Hohlkörpers 10 ist ein scheibenförmiger Lichtempfänger 19 angeordnet, der aus einem photo-elektrischen Wandler, z. B. einem Photowiderstand oder einem Photoelement, besteht, dessen lichtempfindliche Fläche 19a nach unten gekehrt, d. h. der Schulterpartie 13 zugewendet ist. Die Lage des Lichtempfängers 19 ist durch Verschieben desselben entlang der Rotationsachse 14 einjustierbar.

Der Oberteil U ist an seinem oberen Ende durch einen aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Deckel 20 verschlossen, der mindestens drei elektrische Anschlußteile 21, z. B. Steckerstifte, trägt. Durch elektrische Leiter 22, 23, 24 und 25 sind der Lichtsender 16 und der Lichteinpfänger 19 mit den Anschlußteilen 21 verbunden.

Im Innern des Unterteils 12 in der Nähe seines Bodens \2b befindet sich ein als Reflektor dienendes Einsatzstück 26 mit einer kcgelmantelflächenförmigen Rcflcxionsfläche 26a, die bezüglich der Achse 14 rotationssymmetrisch ausgebildet und der Linse 17 des Lichtsenders 16 zugekehrt ist. Die Reflexionsfläche 26a hat die Aufgabe, die vom Lichtsender 16 ausgesendeten Lichtstrahlen derart umzulenken, daß sie unter einem spitzen Winkel auf die Umfangswand 12« des Unterteils 12 auftreffen, diese Umfangswand 12a durchdringen und sich dann in Richtung gegen die kcgclmantelförmigc Außenfläche üb der Schulterpartie 13 fortpflanzen, sofern die Außenfläche 12c der Umfangswand 12a an Luft angrenzt, d. h. nicht mil einer Flüssigkeit beaufschlagt ist. Die Lichtstrahlen treffen dann lotrecht oder annähernd lotrecht auf die Außenfläche 13/) der Schulterpartie 13 auf und erfahren demzufolge bei ihrem Eintritt in das lichtdurchlässige Material des ^r>^r> Hohlkörpers 10 praktisch keim· Richtungsänderung.

Angrenzend an die Schulterpartie 13 weist der Oberteil 11 ties Hohlkörpers K) an seinem äuüm-ii Umfang eine lotalreflektierendc Rcflexionsfläclu- 11/' auf, welche clic- durch die Außenfläche 13/) der Mt Schulterpartie 13 in das lichtdurchlässige Material des I lohlkc'irpcTs 10 eingetretenen I .ichtslralilen in Richtung gegen clic- Rotationsachse 14 zurückwirft. Die Kefir xiousfläclic 11/) hat die Gestalt eines Kegelmantels, der in bezug auf die Rotationsachse· 14 nur wenig geneigt isl. (>^r> Tine innere· Umfangsflächc lic des Oberlcils Il isl derail gestein, daß die an der Rcflcxionsfläclu· M/> ziihirkiu-woilencn Lichtstrahlen bei ihrem Ausliill ans dem Material des Hohlkörpers 10 eine Brechung zum Lichtempfänger 19 hin erfahren. Beim Zusammenbau der Flüssigkeitssonde wird der Lichtempfänger 19 durch Verschieben entlang der Rotationsachse 14 so eingestellt, daß der auf ihn fallende Liehtstrom ein Maximum erreicht oder daß der elektrische Ausgangswert des Lichtempfängers bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 eine vorbestimmte Größe hat. Auf diese Weise lassen sich Herstellungstoleranzen, welche die Empfindlichkeit der Sonde beeinflussen, weitgehend ausgleichen.

Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Flüssigkeitssonde ist im wesentliehen wie folgt:

Die Flüssigkeitssonde wird in der in Fig. 1 gezeigten vertikalen Lage z. B. in einem Flüssigkeitsbehälter montiert, so daß der verjüngte Unterteil 12 des Hohlkörpers 10 sich in der dem höchstzulässigen Flüssigkeitsstand entsprechenden Höhenlage befindet. Mittels der Aiischlußteile 21 ist der Lichtsender 16 an eine (nicht dargestellte) Stromquelle angeschlossen, während der Lichtempfänger 19 mit einem (ebenfalls nicht gezeigten) elektrischen Signal- oder Alarmstromkreis in Verbindung steht. Der Lichtsender 16 erzeugt Lichtstrahlen, die wenigstens annähernd parallel zur Rotationsachse 14 in den verjüngten Unterteil 12 zum Reflektor 26 ausgesendet werden. Die auf die Reflexionsfläche 26a des Reflektors auftreffenden Lichtstrahlen werden schräg nach außen zurückgeworfen, wonach die Lichtstrahlen die Umfangswand 12a des Unterteiles 12 durchdringen. Wenn der Unterteil 12 von Luft umgeben ist, wird die beim Eintritt in das lichtdurchlässige Material an der Innenfläche der Umfangswand 12a auftretende Richtungsänderung infolge optischer Brechung beim Austritt an der Außenfläche 12c der Umfangswand 12a wieder rückgängig gemacht. Die Lichtstrahlen treten dabei in vorbestimmten Richtungen aus dem verjüngten Unterteil 12 aus, derart, daß sie wenigstens annähernd lotrecht auf die Außenfläche I3ö der Schulterpartie 13 fallen und dort praktisch ohne Richtungsänderung wieder in das lichtdurchlässige Material des Hohlkörpers 10 eintreten An der Außenfläche 11 ödes erweiterten Oberteiles 11 werden die Lichtstrahlen durch Totalreflexion gegen die Rotationsachse 14 hin zurückgeworfen. Bei ihrem Austritt aus dem lichtdurchlässigen Material an der Innenfläche lic werden die Lichtstrahlen nach ober gebrochen und auf die lichtempfindliche Fläche 19a de· Lichtempfängers 19 gelenkt. Der beschriebene Strahlengang ist in Fig. 1 mil voll ausgezogenen Pfeillinicr 27 angedeutet. Man erkennt, daß die durch die Außenfläche 13a eintretenden Lichtstrahlen des Lichtsenders 16 um den letzteren herum zum Lichtcmpfängei 19 gelenkt werden.

Steigt in dem Flüssigkeitsbehälter, in welchem die Sonde nach Fig. I montiert ist, der llüssigkeitsspiege so weit an, daß der verjüngte Unterteil 12 in die Flüssigkeit eingetaucht ist, so ändert sich der optische Drcchungsvorgang an iler Außenfläche 12c dei Umfangswand 12a des I Inieiteiles 12. Da Flüssigkeitei eine höhere optische Dichte als Luft und demzufolge auch einen entsprechend giölleren Brechungsindo aufweisen, erfahren die ;uis dem lichtdurchlässige! Material der Umfangswand !2a austretenden Licht strahlen hei Anwesenheit einer transparenten Flüssig keil eine andere· Brechung als in eiern zuvor beschriebenen Fall. Diese Lichtstrahlen nehmen daher z. U. die ii lij!. I mil einer gestrichelt iHvcichiiclen l'leillinie 21 iiMj'cdciilclc Richtung an und laufen an tier Schullerpar

tie 13 vorbei, ohne auf diese aufzutreffen. Somit fällt praktisch kein Licht mehr auf den Lichtempfänger 19, und in dem an den Lichtempfänger angeschlossenen Signal- oder Alarmstromkreis herrscht ein anderer elektrischer Zustand als in dem zuvor beschriebenen Fall, wo das vom Lichtsender 16 erzeugte Licht auf den Lichtempfänger fällt. Dieser Unterschied in den elektrischen Zuständen läßt erkennen, ob an der Außenfläche 12c der Unifangswand 12a des verjüngten Unterteiles 12 eine Flüssigkeit anwesend oder abwesend ist.

Wenn es sich bei der Flüssigkeit nicht um eine transparente, sondern um eine weitgehend oder praktisch völlig lichtundurchlässige Flüssigkeit handelt, so kommt zu der höheren optischen Dichte dieser Flüssigkeit gegenüber Luft noch eine Lichtabsorption dazu, die eine zunehmende Abschwächung der in sie eindringenden Lichtstrahlen zur Folge hat. Die Wirkung einer solchen Flüssigkeit auf die Sonde nach F i g. 1 ist im Endeffekt aber die gleiche wie die Wirkung einer transparenten Flüssigkeit: In beiden Fällen gelangt praktisch kein Licht mehr auf den Lichtempfänger 19, wenn der verjüngte Unterteil 12 in die Flüssigkeit eingetaucht ist.

Ist die Flüssigkeit zwar mehr oder weniger lichtdurchlässig, aber mit Schwebeteilchen oder Gasblasen durchsetzt, so tritt an den von den Lichtstrahlen getroffenen Teilchen bzw. Blasen eine Lichtstreuung auf. Das entstehende Streulicht ist diffus, d. h. ungerichtet. Wegen der beschriebenen optischen Anordnung können nur jene Strahlen des Streulichtes zum Lichtempfänger 19 gelangen, welche wenigstens annähernd lotrecht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 fallen, während die anders gerichteten übrigen Streulichtstrahlen entweder überhaupt nicht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 auftreffen oder durch die Flächen 136, 116 oder Hc derart abgelenkt werden, daß sie die lichtempfindliche Fläche 19a des Lichtempfängers nicht oder nur zu einem verschwindend kleinen Teil erreichen. Somit hat das Auftreten von Streulicht eine nur relativ schwache Beleuchtung der lichtempfindlichen Fläche 19a zur Folge, weshalb auch in diesem Fall der elektrische Zustand am Ausgang des Lichtempfängers 19 sich deutlich von jenem unterscheidet, der bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 vorliegt. Die Sonde ist daher imstande, auch die Anwesenheit von lichlstreuenden Flüssigkeiten, z. B. milchigen oder Trübstolfe enthaltenden Flüssigkeiten, zu ermitteln und zu signalisieren. Ebenso wie auf Streulicht ist die beschriebene Sonde auch weitgehend unempfindlich auf Fremdlicht, das nicht von dem Lich'sender 16 stammt, da praktisch alle Lichtstrahlen, die nicht wenigstens annähernd lotrecht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 fallen, nicht zu der lichtempfindlichen Fläche 19;i des Lichtempfängers gelangen können.

Wenn der Flüssigkeitsspiegel bis unter das verschlossene r.mle 126 des verjüngten Unterteiles 12 der Sonde nach Fig. I sinkt, fließt die an der Außenseite des Unlerteiles 12 zunächst noch anhaftende Reslflüssigkeit /um verschlossenen linieren l-!iule 126 und tropft schließlich von dort ab. Die vom Liehtsender 16 ausgehenden Lichtstrahlen treffen dann wieder auf den l.iehleiiipfiinger 19 auf, wie weiter oben beschrieben. Durch die gezeigte äußere Formgestaltung des durch die Flüssigkeit heaiiischliighareii Unterteiles 12 wird das AhllieDen und Abtropfen der Kesll'lüssigkeil begünstigt.

Bekanntlich ist das Haftvermögen von Flüssigkeiten an nach außen gewölbten Flächen um so geringer, je kleiner der Wölbungsradius ist. Da der Außendurchmesser des Unterteiles 12, wie bereits erwähnt, nicht mehr als 10 mm beträgt, vermögen selbst verhältnismäßig hochviskose Flüssigkeiten an der Außenfläche 12a der Umfangswand 12 wie auch am Boden 126 nicht zu haften. Durch geeignete Wahl des Werkstoffes für den lichtdurchlässigen Hohlkörper 10 läßt sich das Haftvermögen von Flüssigkeiten am Unterteil 12 noch weiter vermindern. Für die Verwendung der Sonde in flüssigen Erdölprodukten und zahlreichen anderen Flüssigkeiten, wie Chemikalien, Lösungsmittel usw., haben sich gewisse fluorhaltige polymere Kunststoffe, wie z. B.

Polytetrafluoräthylen, als Material für den Hohlkörper 10 als besonders zweckmäßig erwiesen, da sie sowohl hydrophob als auch chemisch widerstandsfähig sind.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Flüssigkeitssonde ist, daß die optischen Weglängen, die die Lichtstrahlen innerhalb des lichtdurchlässigen Materials des Hohlkörpers 10 durchlaufen müssen, verhältnismäßig kurz sind und deshalb bei der Wahl des Werkstoffes nicht speziell auf eine hohe Transparenz geachtet werden muß. Es ist daher möglich, ein Material mit besonders hoher Beständigkeit gegen die Einflüsse aggressiver Flüssigkeiten zu verwenden, wie z. B. ein Polyäthylen.

Sollte der Flüssigkeitspegel einmal bis über die Schulterpartie 13 hinauf steigen, so bildet sich im Raum 15 auf der Unterseite der Schulterpartie 13 ein Luftpolster, das eine Benetzung der Außenfläche 136 der Schulterpartie verhütet. Dies ist deshalb von Vorteil, weil von der Außenfläche 136 wegen ihrer Einwärtswölbung die Restflüssigkeit nicht so gut abfließen kann wie von der Außenfläche der Umfangswand 12a des verjüngten Unterteiles 12.

Diese vorteilhafte Wirkung eines Luftpolsters unterhalb der Schulterpartie 13 läßt sich durch die in Fi g. 2 veranschaulichte Art der Montage der Flüssigkeitssonde noch erhöhen. Der Oberteil 11 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 wird satt passend in ein lichtundurchlässiges Rohrstück 30 eingesetzt, dessen in Fig.2 untere Endpartie 30a die Schulterpartie 13 in Richtung gegen das verschlossene Ende 126 des verjüngten Unterteiles

■»5 12 hin um ein bestimmtes Maß χ überragt. Zum Festlegen der korrekten vorbestimmten Lage der Sonde im Rohrstück 30 ist letzteres mit einer nach innen gepreßten Umfangssieke 31 versehen, die einen Anschlag für den Deckel 20 bildet. Das Rohrstück 30

so erstreckt sich über die elektrischen Anschlußteile 21 hinaus nach oben bis zu einer (nicht dargestellten) Befestigungsstelle, welche das Rohrstück 30 und somit die gesamte Flüssigkeitssonde trägt. Innerhalb des Rohrstückes 30 sind mit den Anschlußteilen 21 verbundene elektrische Kabel 32 bis mindestens zu der genannten Befestigungsstellc hinaufgeführt.

Zweckmäßig, aber nicht notwendigerweise sind die untere Endpartic 30,7 des Rohrsiückes 30 und der verjüngte Unterteil 12 des lichtdurchlässigen llohlkör-

w) pers 10 der Flüssigkeitssonde mit radialem Abstand von einem Schiitzkorb Ii aus liclmindiirchlüssigem Material umgeben. Dieser Schul/korb i.i ist oben zu einem Miiffeiistück 34 verengt, welches auf das Kohrstüek 30 aufgeschoben und auf letzterem mittels einer nach innen

h^ri geprellten Umfangssieke $5 gesichert ist, die in die Umfiiugssicke )1 des Kohrsiückcs 10 eingreift. Der Schul/korb H weist unten eine Durchtrittsöffnung 56 IΓιγ I liissigkcil und oben FiiiluflungsülfMungci! 17 auf.

Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der nach Fig. 2 montierten Flüssigkeitssonde ist grundsätzlich gleich wie mit Bezug auf F i g. 1 beschrieben wurde. Es ergeben sich lediglich die folgenden zusätzlichen Vorteile: Der Schutzkorb 33 bietet einen guten mechanischen Schutz des verjüngten Unterteiles 12 des Hohlkörpers 30 und hält gegebenenfalls auf dem Flüssigkeitsspiegel vorhandenen Schaum von der Außenfläche der Umfangswand des verjüngten Unterteiles 12 fern. Dadurch wird erreicht, daß im Falle einer schäumenden Flüssigkeit nicht schon der Schaum, sondern erst die Flüssigkeit das Ansprechen der Flüssigkeitssonde bewirkt.Der Schutzkorb 33 und das Rohrstück 30 bieten zudem auch einen erhöhten Schutz gegen die Einstrahlung von Fremdlicht zum Lichtempfänger 19. Durch die über die Schulterpartie 13 nach unten vorstehende Endpartie 30a des Rohrstückes 30 wird ferner ein noch besserer Schutz der Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 gegen Beaufschlagung mit Flüssigkeit erzielt, da nun durch die vorstehende Endpartie 30.·? ein vergrößertes Luftpolster auf der Unterseite der Schulterpartie 13 gewährleistet ist, für den Fall, daß der Flüssigkeitsspiegel einmal bis über die Höhenlage der Schulterpartie 13 ansteigen sollte.

Das in F i g. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 wie folgt: Anstelle der nach außen hin gegen unten gezogenen Schulterpartie 13 des ersten Ausführungsbeispiels ist gemäß Fig. 3 eine sich kegelig nach oben erweiternde Schulterpartie 113 mit verhältnismäßig geringer Wandstärke vorhanden. Die Mantellinien der Außenfläche 1136 der Schulterpartie 113 schließen mit den entsprechenden Mantellinien der zylindrischen Außenfläche 12c des verjüngten Unterteiles 12 des Hohlkörpers 10 je einen stumpfen, d. h. 90° deutlich übersteigenden Winkel ein. Angrenzend an die Schulterpartie 113 ist im Innern des erweiterten Oberteiles 11 ein Ringkörper 111 eingesetzt, der an der Umfangswand 11a des Oberteiles 11 anliegt und innenseitig eine zylindrische Reflexionsfläche 1116 aufweist. Im Ringkörper 111 ist eine Fassung 118 zum Halten des Lichtsenders 16 zentriert, indem einige radiale Arme 118a der Fassung 118 gegen die innere Umfangsfläche Ul/? des Ringkörpers 111 abgestützt sind. Durch die radialen Arme 118a ist zwischen dem Ringkörper 111 und der Fassung 118 ist lediglich durch die Arme unterbrochener ringförmiger Spalt für de" durchtritt der Lichtstrahlen geschaffen.

Die Gebrauchs- und Wirkungsweise des mit Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels ist grundsätzlich gleich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterleiles 12 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 ergibt sich der mit voll ausgezogenen Pfeillinien 127 angedeutete Strahlengang. Demgemäß treten die auf die Außenfläche 11 Ii der Schulterpartie 113 auftreffenden Lichtstrahlen praktisch ohne Richtungsänderung durch das lichtdurchlässige Material der Schulterpartie 11.3 hindurch in den erwähnten freien RiiigiaiiMi /wischen dem Ringkörper 111 und der Fassung 118. Die Lichtstrahlen werden an der ReFlexioiisfliiehe 111/> ilcs Ringkörpers IiI reflektiert und /.um l.k'litempfanger 19 geworfen. Ist hingegen der verjüngte Unterteil 12 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 in l'liissigkeit eingetaucht, so nehmen dk· vom l.iehtseiidcr lh ausgehenden l.iclilsirahk'ii nach Reflexion ,im Kelleklor 2h und nach Durchdringen der ItI 12,/ tk's veriiinulcn Unterteiles 12 eine solche Richtung an, daß sie nicht mehr auf die Außenfläche 1136 der Schulterpartie 113 auftreffen und folglich nicht mehr zum Lichtempfänger 19 gelangen können, wie durch die gestrichelt gezeichnete Pfeillinie 28 angedeutet ist. Die äußere Form des Halters 118 und der obere Teil des Einsatzringes 111 sind so gestaltet, daß der Zutritt von Fremd- und Streulicht zum Lichtempfänger 19 weitgehend unterbunden wird.

Die beschriebene Ausführungsform nach F i g. 3 kann

to natürlich in gleicher Weise montiert werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Luftpolster unterhalb der Außenfläche 113/) der Schulterpartie 113 ist bei dieser Ausführungsform der Flüssigkeitssonde indessen nicht nötig, da nach einer gegebenenfalls auftretenden Benetzung der Fläche 113/? der Schulterpartie 113 die Flüssigkeit von dieser Fläche wegen ihrer Auswärtswölbung verhältnismäßig gut abfließen kann. Es ist ferner nicht erforderlich, die Sonde in genau senkrechter Lage zu montieren.

Das in Fig. 4 teilweise dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Flüssigkeitssonde unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 3 lediglich dadurch, daß anstelle des Ringkörpers 111 mit einer innenliegenden Reflexionsfläche 1116 nun ein aus lichtdurchlässigern Werkstoff bestehender optischer Ringkörper 211 vorhanden ist, der an seinem äußeren Umfang eine totalreflektierende Reflexionsfläche 2116 aufweist und unten und oben je mit einer Stirnfläche 21 \dbzw. 21 Ie versehen ist, durch welche die vom Lichtsender 16 erzeugten Lichtstrahlen bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 des Hohlkörpers 10 wenigstens annähernd lotrecht hindurchtreten. In der linken Hälfte der Fig. 4 ist der Verlauf der Randstrahlen eines Strahlenbündels durch die voll ausgezogenen Pfeillinien 227 veranschaulicht. Eine den Lichtsender 16 haltende Fassung 218 sitzt unmittelbar im Ringkörper 211. Wenn der verjüngte Unterteil 12 in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, nehmen die durch die zylindrische Umfangswand 12a des Unterteiles 12 austretenden Lichtstrahlen eine solche Richtung an, daß sie nicht mehr durch die Schulterpartie 113 eintreten und auch nicht mehr auf den Lichtempfänger 19 auftreffen können, wie in der rechten Hälfte der Fig.4 mit gestrichelt gezeichneten Pfeillinien 228 veranschaulicht ist.

Die obere Stirnfläche 211 edes optischen Ringkörpers 211 ist zweckmäßig mit einer inneren und einer äußeren ringförmigen Abdeckschicht 240 bzw. 241 versehen, die lichtundurchlässig ist. Dadurch läßt sich der Einfluß von Streu- und Fremdlicht auf den Lichtempfänger 19 vermindern, ohne daß die vom Lichtsender 16 erzeugten und bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 zum Lichtempfänger 19 gelangenden Lichtsirahlen beschnitten werden.

Eine noch weitergehende Unempfindlichkeit gegen Fremd- oder Streulicht wird mit der Ausführungsform gemäß l^; i g. 5 erzielt. Diese unterscheidet sich von dem zuletzt beschriebenen Ausfiilirungsbeispiel dadurch, daß anstelle des optischen Kingkörpers 211 ein in axialer

W) Richtung vergrößerter optischer Ringkörper Ml vorhanden ist, der an seinem äußeren Umfang zwei kegelmnn IeI Form ige lolalreflektiiircnde Keflexionsllii chen 311/Himl H !/'und ;in seinem inneren Umfang eine zylindrische loulreHekliereiule Reflcxkmsl'läche 311/,·

b·) aufweist. Die innere SlirnflikliL¹ 31 It/ ties Ringkörper ill ist analog der Hiiehe 21h/ des Beispieles nach I' i g, 4 derart gern lilel, dall dk· von dem I .ichIseniler lh summenden I .khisii.ililcii hei Ahuesciiheil vim I Ins

sigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 wenigstens annähernd lotrecht durch diese Stirnfläche 311c/hindurchtreten. Die obere Stirnfläche 3Ue ist zur Gänze mit einer lichemdurchlässigen Schicht 340 bedeckt. Für den Austritt der Lichtstrahlen aus dem optischen Ringkörper 311 ist eine zylindrische Flächenpartie 311Λ am inneren Umfang des Ringkörpers 311 oberhalb der Fassung 318 zum Halten des Lichtsenders 16 vorgesehen. Schließlich sind am äußeren Umfang des Ringkörpers 311 noch zwei lichtundurchlässige Beläge 341 und 342 zwischen den beiden Reflexionsflächen 3Hi) und 311/"bzw. oberhalb der oberen Reflexionsfläche 311 /angeordnet.

Bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 treten die vom Lichtsender 16 erzeugten und am Reflektor 26 reflektierten Lichtstrahlen nach dem Austritt aus der zylindrischen Umfangswand 12a des Unterteiles 12 durch die Schullerpartie 113 hindurch und dann durch die Stirnfläche 311 d in das lichtdurchlässige Material des Ringkörpers 311 ein. An der unteren äußeren Reflexionsfläche 31 Ib werden die Lichtstrahlen so reflektiert, daß sie auf die Reflexionsfläche 311^- am inneren Umfang des Ringkörpers 311 auftreffen, wo die Lichtstrahlen reflektiert und auf die obere äußere Reflexionsfläche 31 !/"geworfen werden. Nach Reflexion an der Fläche 311/* treten die Lichtstrahlen durch die zylindrische Flächenpartie 311 h hindurch aus dem Ringkörper 311 aus, wobei eine Brechung der Lichtstrahlen gegen den Lichtempfänger hin erfolgt. Der beschriebene Strahlengang ist in der linken Hälfte der F i g. 5 durch voll ausgezogene Pfeillinien 327 veranschaulicht.

Wird der verjüngte Unterteil 12 in eine Flüssigkeit eingetaucht, so werden die aus der Umfangswand 12a des Unterteiles 12 austretenden Lichtstrahlen gemäß den gestrichelt gezeichneten Pfeillinien 328 in eine solche Richtung abgelenkt, daß sie nicht mehr zum Lichtempfänger 19 gelangen können, so daß dieser praktisch dunkel bleibt. Durch die beschriebene spezielle Ausbildung des optischen Ringkörpers 311 und die lichtundurchlässigen Beläge 340, 341 und 342 ist erreicht, daß der Zutritt von Fremd- oder Streulicht zum Lichtempfänger 19 außergewöhnlich erschwert oder praktisch ganz ausgeschaltet ist. In der rechten Hälfte von F i g. 5 sind durch Pfeillinicn 345 und 346 zwei Beispiele des Strahlenvcrlaufcs von Streulicht gezeigt, das durch die Schulterpartie 313 eindringt und beispielsweise durch Reflexion und/oder Brechung der aus der Umfangswand 12a des verjüngten Unterteile κϊ 12 austretenden Lichtstrahlen an Schwebeteilchen oder Blasen in der Flüssigkeit entsteht, deren Anwesenheit durch die Sonde nach Fig. 5 ermittelt werden soll. Die Aiisführungsform nach F i g. 5 eignet sich daher besonders gut für die Niveaui'ibcrwachung von lichtstreuenden oder gar lumincs/icrendcn Flüssigkeiten.

Die beiden in den F i g. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele der Flüssigkeitssäule haben den gemeinsamen Vorteil, daß die Wahl des Werkstoffes für den optischen Ringkörper 211 bzw. 311 völlig unabhängig wi von der Wahl des Materials für den lichtdurchlässigen Hohlkörper 10 getroffen werden kann. So ist es ermöglicht, für den optischen Ringkörper 211 bzw. 311 einen Werkstoff mit den am besten geeigneten optischen Figenschaften /11 wühlen, ohne auf die hi Widerstandsfähigkeit dieses Weiksiullcs gegen mechanische Beanspruchungen oilei die Finflüssc von :i)!grcssivcn Medien Rücksiehi nehmen /11 müssen, da der Ringkörper 211 bzw. 311 ja im Innern de: lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 geschützt angeord net wird. Für die Herstellung des Hohlkörpers 10 kann wie bereits erwähnt, ein Material gewählt werden dessen optische Eigenschaften gegenüber der Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Medien in den Hintergrund treten, da die optischen Wegstrecken fü die Lichtstrahlen innerhalb der verhältnismäßig dünnen Umfangswand 12a des verjüngten Unterteiles 12 und innerhalb der ebenfalls verhältnismäßig dünnwandigen Schulterpartie 213 bzw. 313 relativ kurz sind. Insbesondere hat eine verminderte Transparent des Material des Hohlkörpers 10 keinen merklichen Nachteil auf dii Funktionstüchtigkeil der Flüssigkeitssonde.

Es ist klar, daß man die nach den Fig.4 und 5 ausgebildeten Flüssigkeitssonden gewünschtenfalls au die in F i g. 2 gezeigte oder eine ähnliche Art montieren kann.

Bei dem in Fig. 6 veranschaulichten weiteren Ausführungsbeispiel einer Flüssigkeitssonde sind de Oberteil 11 und die Schulterpartie 113 des lichtdurchläs sigen Hohlkörpers 10 gleich ausgebildet wie bei den Ausführungsformen nach den F i g. 3 bis 5. Die Umfangswand 412? des verjüngten Unterteiles 412 des Hohlkörpers 10 weist wie bei den übrigen Beispielen außen eine Zylinderfläche 412c auf. Die Innenfläche 412c/ der Umfangswand des verjüngten Unterteiles hingegen ist im axialen Längsschnitt betrachtet konvex gewölbt. Der das untere Fnde des verjüngten Unterteiles 412 verschließende Boden 412i> ist au einem getrennten Werkstück gebildet. Ein nach oben gerichteter Lichtsender 416 in Form einer Halbleiter lichtquelle, z. B. einer GaAs-Diode, ist innerhalb des verjüngten Unterteiles 412 nahe bei dessen verschlösse nem Ende angeordnet, wobei der Boden 412i> als Halter für den Lichtsender dient. Nach dem Einbringen des Lichtsenders 416 ist der Boden 4126 mit de Umfangswand des Unterteiles 412 flüssigkeitsdich verbunden worden, beispielsweise durch ein Klebemit tel oder durch Schweißung. Etwa in der Mitte des verjüngten Unterteiles 412 befindet sich ein lichtun durchlässiger Pfropfen 445.

Im erweiterten Oberteil 11 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 sind im Bereich der Schulterpartie 113 ein lichtundurchlässiger Ring 446 und koaxial dazu ein Einsatzstück 418 eingesetzt, die beide aus lichtundurcli lässigem Material bestehen und zwischen sich einen ringförmigen Spalt für den Durchtritt von Lichtstrahlen frei lassen. Oberhalb des genannten ringförmigen Spaltes ist ein ebenfalls ringförmiger Lichtempfänger 419 angeordnet. Die Ansehlulklrähtc 422 und 423 zum Speisen des Lichtscndcrs 416 sind durch den Pfropfen 445 und durch das Einsatzstück 418 hindurchgeführt.

Im Betrieb der beschriebenen Flüssigkeitssondc nach Fig. 6 werden die vom Lichtsender 416 ausgesandten Lichtstrahlen an der gewölbten Innenfläche 412(/ de Umfangswand des verjüngten Unterteiles 412 dcrar gebrochen, daß sie alle unter im wesentlichen gleicher spitzen Winkeln auf die Außenfläche 412c de Umfangswand auftreffcn. Wenn sich der verjüngti Unterteil 412 in Luft befindet, erfahren die aus de Außenfläche 412c austretenden Lichtstrahlen eini Brechung in vorgestimmte Richtungen gegen di< Schulterpartie Hides lichtdurchlässigen Hohlkörper 10 hin. Die die Schulterpartie 113 durchdringende) Lichlstiahlen diiichlaufcn den Spalt /wischen dem Rinj 44b und dem I insal/stück 418 und lallen auf di lichtempliiullu'lu' Fläche 414;/ des I .ichtcmplüngcrs 4!¹

Der erwähnte Strahlengang ist in F i g. 6 mit ausgezogenen Pfeillinien 42? angedeutet. Befindet sich in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 412 jedoch eine Flüssigkeit, so nehnten die aus der Außenfläche 412c des verjüngten Unterteiles austretenden Lichtstrahlen einen itrideren Verluuf an, wie in F i g. 6 mit gestrichelten Pfeülinien 428 angedeutet ist, so daß jetzt die Lichtstrahlen die Schulterpartie 113 nicht mehr treffen und demzufolge nicht zum Lichtempfänger 419 gelangen.

Es ist ersichtlich, daß durch die Schulterpartie 113 und den Spalt zwischen dem Ring 446 und dem Einsatzstück 418 hindurch nur solche Lichtstrahlen zum Lichtempfänger 419 gelangen können, die in vorbestimmten Richtungen gemäß dem Strahlengang 427 auf die Außenfläche der Schulterpartie 113 auftreffen, wogegen anders gerichteten Lichtstrahlen der Zutritt zum Lichtempfänger 419 verwehrt ist. Dadurch wird eine verhältnismäßig hohe Unempfindlichkeit der Sonde gegen Fremd- und Streulicht erzielt.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optisch-elektrische Flüssigkeitssonde mit einem Lichtsender und einem als photoelektrischen Wandler ausgebildeten Lichtempfänger sowie mit einem für Lichtstrahlen durchlässigen Körper, der mindestens eine mit einer Flüssigkeit beaufschlagbare Fläche aufweist, durch v/elche vom Lichtsender erzeugte Lichtstrahlen hindurchtreten und bei Abwesenheit von Flüssigkeit an der genannten Fläche zum Lichtempfänger hin gelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Körper ein gefäßartiger Hohlkörper (10) mit einem erweiterten Oberteil (11), einem verjüngten Unterteil (12; 412) und einer dazwischen «5 angeordneten Schulterpartie (13; 113) ist, daß der verjüngte Unterteil (12; 412) an seinem von der Schulterpartie (13; 113) abgekehrten Ende (126; 4i2b) verschlossen und außen mit Flüssigkeit beaufschlagbar ist, daß die Lichtstrahlen des im ^M Innern des Hohlkörpers (10) angeordneten Lichtsenders (16; 416) durch die Außenfläche der Umfangswand (12a; 412a,) des verjüngten Unterteiles (12; 412) unter einem spitzen Winkel in solchen vorbestimmten Richtungen nach außen treten, daß bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteils (12; 412) die Lichtstrahlen durch die Schulterpartie (13; 113) des Hohlkörpers (10) hindurch in den erweiterten Oberteil (11) eintreten, und daß der Lichtempfänger (19; 419) im Innern des erweiterten Oberteiles (11) angeordnet ist und optisch wirkende Mittel (116, lic, 136, 18; 111,118; 211, 218, 240, 241; 311, 318, 340, 341, 342; 418,446) vorhanden sind, welche den Zutritt von in anderen als den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie (13; 113) eintretenden Lichtstrahlen zum Lichtempfänger (19; 419) behindern.

2. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Hohlkörper (10) in an sich bekannter Weise rotationssymme- trisch ist und der verjüngte Unterteil (12; 412) eine wenigstens annähernd zylindrische äußere Umfangsfläche (12a,) mit 5 bis 10 mm Durchmesser aufweist

3. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (16) die von ihm erzeugten Lichtstrahlen gegen einen im verjüngten Unterteil (12) bei seinem verschlossenen Ende (i2b) angeordneten Reflektor (26) sendet, der die Lichtstrahlen gegen die Umfangswand (12a; des verjüngten Unterteiles (12) umlenkt.

4. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (16) die von ihm erzeugten Lichtstrahlen wenigstens annähernd parallel zur Rotationsachse (14) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) in dem verjüngten Unterteil (12) aussendet und daß der Reflektor (26) durch eine kegelmantelförmige Fläche (26a) gebildet ist.

5. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (16) im Innern des erweiterten Oberteiles (11) im Bereich der Schulterpartie (13) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) angeordnet ist.

6. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (416) im verjüngten Unterteil (412) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) bei seinem verschlossenen Ende (412tyangeordnet ist.

7. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (4i2d) der Umfangswand (412ajdes verjüngten Unterteiles(12) gewölbt ist, um die vom Lichtsender (416) ausgesandten Lichtstrahlen zu richten.

8. Flüssigkeitssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Behinderung des Zutrittes von in anderen als den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie (13; 113) eintretenden Lichtstrahlen zum Lichtempfänger (19) mindestens eine Reflexionsfläche (116; 1116; 2Mb, 3Ub, 3Uf) und/oder mindestens eine optische Brechungsfläche (136, 11 c, 211 d, 211 e; 311 d, 31 \h) aufweisen.

9. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche(11 ft; XUb, 2Ub; 3Ub, 3Uf) sich ringförmig entlang der Umfangswand (Ua) des erweiterten Oberteiles (U) erstreckt und zylindrisch oder kegelmantelförmig ist

10. Flüssigkeitssonde nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (Ub) eine totalreflektierende äußere Umfangsfläche des erweiterten Oberteiles (11) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) selbst ist.

11. Flüssigkeitssonde nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (1116,) eine innere Umfangsfläche eines in den erweiterten Oberteil (11) eingesetzten Ringes (111) ist

12. Flüssigkeitssonde nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (2116; 3116, 3UO &e totalreflektierende äußere Umfangsfläche eines in den Innenraum des erweiterten Oberteiles (11) eingesetzten, lichtdurchlässigen Ringkörpers (211; 311) ist.

13. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Ringkörper (311) zusätzlich mindestens eine totalreflektierende innere Umfangsfläche (31 ig) aufweist und die durch die Schulterpartie (113) in den vorbestimmten Richtungen eintretenden Lichtstrahlen nach wiederholter Reflexion an der äußeren (3116,311$ und an der inneren Umfangsfläche (3Ug) des lichtdurchlässigen Ringkörpers (311) zum Lichtempfänger (19) gelangen.

14. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im erweiterten Oberteil (11) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) im Bereich der Schulterpartie (13; 113) ein lichtundurchlässiges Einsatzstück (18; 118; 218; 318; 418) angeordnet ist das den Strahlengang der in den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie (13; 113) eintretenden Lichtstrahlen begrenzt.

15. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtundurchlässige Einsatzstück als Halter (18; 118; 218; 318) für den Lichtsender (16) ausgebildet ist.

16. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (1136; der Schulterpartie (113) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) die Form eines Kegelmantels hat, der mit der äußeren Umfangsfläche (12c; 412c) des verjüngten Unterteiles (12) einen stumpfen Winkel einschließt.

17. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (136; der Schulterpartie (13)

des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) die Form eines Kegelmantels hat, der mit der äußeren Umfangsfläche (12cjdes verjüngten Unterteiles (12) einen spitzen Winkel einschließt und einen gegen das verschlossene Ende (\2b) des Unterteiles (12) weisenden Umfangskragen (13ajbildet

18. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 und 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (19) auf der von dem verjüngtenTeil (12) abgewandten Seite des Lichtsenders (16) in einem Abstand von letzterem angeordnet ist und die durch die Schultsrpartie (13;

113) in den vorbestimmten Richtungen eintretenden Lichtstrahlen des Lichtsenders (16) um letzteren herum zum Lichtempfänger (19) gelenkt sind.

19. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Lichtempfängers (19) der Schulterpartie (13; 113) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) einstellbar ist

20. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Oberteil (11) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) an seinem vom verjüngten Unterteil (12) abgekehrten Ende durch einen Deckel (20) mit Verbindungsmitteln (21) zum elektrischen Anschluß des Lichtsenders (16) und des Lichtempfängers (19) verschlossen ist

21. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Hohlkörper (10) aus einem Flüssigkeiten abweisenden und/oder gegen aggressive Flüssigkeiten widerstandsfähigen Polymeren besteht.