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Einrichtung zur gberwachung der Dichte einer durch
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eine Leitung fließenden Flüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf
eine Einrichtung zur Überwachung der Dichte einer durch eine Leitung fließenden
Flüssigkeit, insbesondere eines Treibstoffs, mit einem Schwimmer, der in einem von
mindestens einem Teil der Flüssigkeit durchflossenen Gefäß angeordnet und zwischen
zwei die-Grenzwerte eines zulässigen Bereiches verkörpernden Punkten bewegbar ist.
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In verschiedenen Bereichen der Technik tritt das Problem auf, die
Dichte einer Flüssigkeit in engen Grenzen zu überwachen.
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Insbesondere bei der Flugzeugbetankung muß gewährleistet sein, daß
in die Flugzeugtanks nur der für diese Flugzeugtype vorgesehene Treibstoff eingefüllt
wird. Die einzelnen Treibstoffe für Flugzeuge sind im Rohrleitungssystem praktisch
nur durch ihre Dichte zu unterschaiden. Um die Sicherheit gerade auf diesem Gebiet
zu erhöhen, empfiehlt es sich, bereits die Befüllung der Lagertanks auf den Flughäfen
zu überwachen. Hierfür ist ein Gerät erforderlich, das einerseits einfach und widerstandsfähig.gebaut
ist, andererseits über lange Zeiträume wartungsfrei und zuverlässig, d.h. mit möglichst
wenig mechanischer Reibung arbeitet und vor allem Dichteunterschiede von mindestens
einem Hunderstel klar unterscheidet, d.h. auch noch auf Differenzen in der Größenordnung
von Tausendstel anspricht. Falls an der meßstelle Temperaturunterschiede auftreten,
soll deren Einfluß durch einfaches Zusatzmittel kompensiert werden.
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Es ist bereits bekannt, zur Überwachung von Flüssigkeiten, insbesondere
zur Zu- und Abflußsteuerung, Schwimmer zu verwenden, wobei in die Meß- und Steuerungsbedingungen
anstelle der Dichte die in gleichem Verhältnis sich ändernde Wichtezahl eingeht.
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Zur Lösung der vorstehend geschilderten Aufgabe wird eine Einrichtung
der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung mit einer magnetanordnung versehen,
die mindestens zwei zeitweilig zusammenwirkende magnete aufweist, von denen ein
erster magnet mit dem Schwimmer und ein zweiter Magnet innerhalb einer Halterung
bewegbar ist und bei Bewegung des Schwimmers zwischen
den Punkten
in einer bestimmten Lage bleibt, wobei der Schwimmer über mindestens einen der beiden
Punkte hinaus bewegbar ist.
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Der Schwimmer ist vorzugsweise an einem Ende einer Feder aufgehängt,
deren anderes Ende an einem parallel zur Schwimmerbewegungsstrecke verstellbaren
festen Punkt angreift. Die Erfindung sieht ferner vor, daß zwischen dem verstellbaren
festen Punkt und dem Aufhängepunkt des Schwimmers eine Temperaturkompensation eingeschaltet
ist.
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Diese verhältnismäßig einfache Anordnung gestattet zuverXässig die
Überwachung insbesondere von Treibstoffen innerhalb der vorgeschriebenen Sicherheitsgrenzen,
und zwar auch bei sich ändernden Außentemperaturen, die durch eine Temperaturkompensation,
vorzugsweise in Gestalt einer Bimetallspirale ausgeglichen werden. Die damit erreichtbare
selbsttätige Einstellung auf die Temperatur der Flüssigkeit ist für die Überwachung
der Flugzeugbetankung einer thermostatischen Regelung der Flüssigkeitstemperatur
vorzuziehen.
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Der zweite magnet ist vorzugsweise in einem von der Flüsrigkeit abgeschlossenen
Gehäuse angeordnet und Teil einer Strömungsmittelsteuerung.
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Gemäa einem weiteren Merkmal weist die erfindungsgemäße Einrichtung
ein in der Leitung angeordnetes Ventil auf, dessen
Betätigungskolben
durch den Luftdruck einer Pumpe in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, wobei die
Druckkammer für den Kolben mit einer durch den zweiten magneten steuerbaren Entlüftungsleitung
verbunden ist. Damit gestattet die erfindungsgemäße Einrichtung, selbsttätig den
Durchfluß einer Flüssigkeit durch eine Leitung in Abhängigkeit von der Dichte der
Flüssigkeit bzw. deren Wichtezahl zu steuern. Diese Steuerung kann zuverlässig innerhalb
eines Bereiches ausgeführt werden, der durch Hunderstel begrenzt ist, d.h., daß
die Einrichtung noch in der Größenordnung von Tausendstel anspricht.
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Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung
ausführlich erläutert und dargestellt ist.
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Es zeigen Fig. 1 vereinfacht die Füllung eines Behälters unter Verwendung
einer erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemässen Einrichtung und Fig. 3 eine Teildarstellung einer praktischen
Ausführungsform im Schnitt.
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In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung 10 mit angeschlossenem
Ventil 12 in einer Leitung 13, 15 angeordnet, über die in diesem Fall von einem
Tankwagen 16 aus ein unterirdischer Behälter 14 gefüllt wird. mit Hilfe der erfindungsgemässen
Einrichtung 10 wird dabei laufend die Dichte der Flüssigkeit
überwacht
und mit Hilfe der Überwachung das Ventil 12 gesteuert.
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Die grundsätzliche Ausbildung einer erfindungsgemäßen Einrichtung
ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die Einrichtung 10 weist in einem geschlossenen Gefäß
22 einen Schwimmer 20 auf, der mittels einer verhältnismäßig weichen und langen
Zugfeder 32 aufgehängt ist. Die Feder 32 ist zu diesem Zweck bei 33 mit einem Quersteg
verbunden, der seinerseits am Schwimmer befestigt ist. Der Schwimmer 20 ist in diesem
Fall als Hohlzylinder ausgebildet, wobei der Steg in einem Durchmesser der Hohlzylinderbohrung
angeordnet ist. Das obere Ende der Feder 32 greift an einem Arm 31 an, der das äußere
Ende einer Bimetallspirale bildet, die höhenverstellbar an der Decke des Gefäßes
22 befestigt ist. mit dieser Vorrichtung wird das Gerät auf eine vorgegebene Dichte
eingestellt. Dabei werden auch Ungenauigkeiten, die bei der Herstellung des Schwimmers
nicht zu vermeiden sind, ausgeglichen.
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Das Gefäß 22 ist vorzugsweise unmittelbar auf einem Abschnitt der
Leitung 15 befestigt, wobei das Gefäß bis auf Bohrungen 24, 26 und eine Entlüftungsvorrichtung
23 abgeschlossen ist.
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Die Bohrung 24 führt von der Leitung 15 in das Gefäß 22 hinein. Die
Bohrung 26 verbindet den Innenraum des Gefäßes 22 mit einer Stelle 27 der Leitung
15, die als Venturi-Düse ausgebildet ist. Die in Pfeilrichtung durch die Leitung
15 flisssende Flüssigkeit hat im Bereich der Einschnürung 27 eine
größere
Geschwindigkeit, so daß ein Teil der Flüssigkeit über die Leitung 24 in das Gefäß
22 eintritt und über die Leitung 26 wieder in die Leitung 15 gesaugt wird, so daß
ein Teil der Flüssigkeit, die durch die Leitung 15 strömt, auch durch das Gefäß
22 hindurchfließt.
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Am unteren Ende des Schwimmers 20 ist ein Magnet 34 befestigt, in
diesem Fall als Ringmagnet dargestellt. Der magnet 34 wirkt mit einem magneten 36
zusammen, der in einem Gehäuse 35 beweglich angeordnet ist, das gegen den Innenraum
des nfäßes 22 abgeschlossen ist. Der magnet 36 ist mit einem Dichtungsbelag 38 versehen.
Dem Belag 38 gegenüber mündet bei 41 eine Leitung 40, die vom Arbeitszylinder einer
Luftpumpe 44 herkommt. Der Innenraum des Gehäuses 35 ist über die Leitung 42 mit
der Außenluft verbunden. Eine Zweigleitung 40a verbindet die Leitung 40 mit dem
Arbeitszylinder 46 eines Ventilbetätigungskolbens 48, mit dessen Hilfe das Ventil
50 von seinem Ventilsitz abgehoben werden kann, so daß die aus der Leitung 15 anströmende
Flüssigkeit danach durch das Ventil 12 hindurchströmen kann.
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Nach Füllung des Gefäßes 22 mit Flüssigkeit wird, wenn deren Dichte
einen bestimmten Grenzwert erreicht, der Schwimmer 20 zum Aufschwimmen gebracht.
Der Magnet 34 nimmt dabei den magneten 36 mit und zieht ihn gegen die Öffnung 41,
die dadurch verschlossen wird. Der Schwimmer bleibt in der Position stehen, bei
der die magneten sich gegenüber liegen und der magnet 36 in seiner obersten Stellung
ist. Falls dann die Luftpumpe 44 betätigt wird, kann keine Druckluft über die Leitung
40 und
die Üffnung 41 entweichen, da die Öffnung 41 durch den magneten
36 mittels der Dichtungsauflage 38 verschlossen ist. Stattdessen geht die Druckluft
über die Leitung 40a in den Zylinder 46 und verschiebt den Kolben 48 zur Öffnung
des Ventils 50. bersteigt die Dichte der durch die Leitung 15 fließenden Flüssigkeit
eine obere Grenze, so wird der Schwimmer 20 durch größeren Auftrieb noch weiter
nach oben bewegt, so daß der magnet 34 den magneten 36 nicht länger halten kann.
Der magnet 36 fällt nach unten und gibt die öffnung 41 frei. Damit wird die Kammer
46 entlüftet, und die Rückstellfeder 49 schließt das Ventil 50.
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Die Abstützung der Feder am Arm 31, der eine der jeweiligen Temperatur
entsprechende Lage einnimmt, sorgt dafür, daß die Überwachungsfunktion nicht durch
Wärmeänderungen beeinträchtigt wird.
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Die magnetanordnung ist in der Schemazeichnung der Fig. 2 nur stark
vereinfacht dargestellt worden. Eine praktische Ausführungsform zeigt Fig. 3, in
der für im wesentlichen gleiche Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 unter
Beifügung eines Apostrophs verwendet worden sind.
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In diesem Fall ist die Bohrung 24', die den Innenraum des Gefäßes
22' an die Leitung 15' anschließt, durch einen Rohrstutzen 56 nach innen soweit
verlängert, daß die anströmende Flüssigkeit unmittelbar die Bimetallspirale 30'
bespült.
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Die Bimetallspirale 30' sitzt am inneren Ende eines Schaftes 52, dessen
oberes Ende als Stellschraube ausgebildet ist und durch einen Schraubkopf 53 betätigt
werden kann, um eine Anfangsjustierung der Spirale 30' und damit der Spannung der
Feder 32' vorzunehmen, die an dem äußeren Arm 31' der Spirale 30' angreift. Eine
madenschraube 54 gestattet, die vorgesehene austierungsstellung des Schaftes 52
festzulegen und zu sichern.
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Der untere Teil der Figur zeigt den Schwimmer 20' mit der magnetanordnung,
für die drei verschiedene Betriebszustände A, B und C dargestellt sind.
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Die Magnetanordnung, die Leitungen 40', 42' und die Austrittsöffnung
41' sind in diesem Fall so ausgebildet, daß der magnet 36' sich zum Verschließen
der Öffnung 41' von oben nach unten bewegen muß.
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In der Anfangsstellung, in der der Schwimmer noch nicht aufgeschwommen
ist, wird der magnet 36' von der Öffnung 41 durch einen magnet 62 abgehoben gehalten,
der in dieser Lage, siehe A, stärker auf den magneten 36' als der untere feststehende
magnet 60 einwirkt. Der magnet 62 ist nicht unmittelbar am Schwimmer 20' befestigt,
sondern sitzt in einer Halterung 65, die in der Verschiebungsrichtung des Schwimmers
20' in einem Käfig 67 bewegbar ist. Der Käfig 67 liegt unmittelbar über dem Gehäuse
35', derart, daß der magnet 62 auf den magneten 36' ausgerichtet ist. Am oberen
Ende der Halterung 66 ist ein weiterer Magnet 64
befestigt, dem
ein am Schwimmer 20' befestigter magnet 34r gegenübersteht. Die Halterung 66 ist
ohne feste Verbindung mit der Halterung 68, mittels der der magnet 34' am Schwimmer
20' befestigt ist.
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Falls die über die Bohrung 24' in das Gefäß 22' einströmende Flüssigkeit
in ihrer Dichte eine bestimmte untere Grenze überschreitet, hebt der Schwimmer 20'
vom Boden ab. Dadurch entsteht die mit B bezeichnete Lage, in der der magnet 62
soweit vom magneten 36' entfernt gehalten wird, daß die Anziehungskraft des magneten
60 auf den magneten 36' die des magneten 62 übersteigt. Der magnet 36' bewegt sich
daher im Gehäuse 35' nach unten und verschließt die Öffnung 41'.
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Wächst die Dichte der Flüssigkeit, die über die Leitung 24', 56 in
das Gefäß 22' einströmt, noch weiter und übersteigt eine vorher festgelegte obere
Grenze, so wird dadurch der magnet 34' von dem Magneten 64 abgehoben, dessen Aufwärtsbewegung
dadurch begrenzt ist, daß die Halterung 66 sich nur begrenzt im Käfig 67 nach oben
bewegen kann. Infolgedessen übt der magnet 34' keine Haltewirkung mehr auf den Magneten
64 aus. Die Halterung 66 fällt aufgrund der Schwerkraft nach unten und kehrt dadurch
in die Stellung zurück, in der der magnet 62 auf den magneten 36' eine stärkere
Anziehungskraft als der magnet 60 ausübt.
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Damit wird die öffnung 41' wieder frei und die Leitung 40' über die
Leitung 42 entlüftet, und das Ventil 12 schließt.
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L e e r s e i t e