DE2649921A1

DE2649921A1 - Fluessigkeitsspiegel-messgeraet

Info

Publication number: DE2649921A1
Application number: DE19762649921
Authority: DE
Inventors: Harrison Ferdinand Edwards
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-06
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-12
Also published as: US4038871A; FR2331004A1; FR2331004B3; BE847002A; ES453032A1; NL7612054A; IL50637A0; GB1531290A; CH611414A5; JPS5258562A; CA1067981A; IT1063454B; IL50637A; AU501812B2; AU1853976A

Description

2649921 PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS

62 Wiesbaden · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 6121) 56 53 82 Postscheck Frankfurt/Main 1810 08-602 · Bank Deutsche Bank 395 63 72 · Nass. Sparkasse 108 00 30 65

Wiesbaden, den 28. Oktober 1976 E 310 S/rd

Harrison Ferdinand EDWARDS Norwich, NY 13815, U.S.A.

Flüssigkeitsspiegel-Messgerät

Priorität: USA-Patentanmeldung Nr. 629,653 vom 06. November 1975

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsspiegel-Messgerät zum überwachen der Flüssigkeits-Standhöhe in einem Vorratstank ο.dgl., das eine Sondeneinheit mit mindestens einem zum Eintauchen in die Flüssigkeit vorgesehenen, vertikal anzuordnenden Sondenelement und einen Detektor zum-Feststellen der Beeinflussung einer elektrischen Grosse, beispielsweise der elektrischen Kapazität durch die Eintauchtiefe der Snndeneinheit in die Flüssigkeit enthält. Bei Messgeräten dieser Art wird auf eine von zwei elektrisch leitfähigen Sonden eine elektrische Spannung aufgelegt, wodurch auf der anderen Sonde ein entsprechendes Potential erzeugt wird. Dieses Potential wird durch die Eintauchtiefe der Sonden in die Flüssigkeit beeinflusst.

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Die meisten Messgeräte dieser Art sind bisher mit Sonden ausgestattet, die aus zwei konzentrischen elektrisch leitfähigen Rohren bestehen, die mechanisch fest und elektrisch isoliert voneinander durch isolierende Abstandshalter zusammengehalten werden. Die Spannung wird bisher auf das äussere Rohr gelegt, während das innere Rohr mit einem Detektor verbunden ist, der das erzeugte elektrische Potential feststellt.

Nach dem Installieren tritt bei solchen Sonden ein graduelles Aufbauen von Schmutz, Ölfilm und anderem Fremdmaterial auf den Abstandshaltern zwischen den Rohren auf, insbesondere nach langzeitiger Benutzung. Dies tritt insbesondere dann ein, wenn der Abstand zwischen den Rohren klein ist, und wenn die Abstandshalter quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit zwischen den Rohren angeordnet sind. Da Verschmutzungen elektrisch leitende

j oder dielektrische Eigenschaften aufweisen, die sich von denjenigen der zu messenden Flüssigkeit unterscheiden, treten Messfehler durch kurzschlussartige Effekte der Verunreinigungen

j auf den Elektroden auf. Da die Strömung zwischen den elektrisch

j leitfähigen Rohren nur beschränkt ist, besteht auch nur äusserst geringe Wahrscheinlichkeit, dass solche Verunreinigungen periodisch, d.h. mit Heben und Senken des FlüssigkeitsspiegpLs herausgespült werden. Dementsprechend war es evtl. erforderlich, die

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Sondeneinheit herauszunehmen und Fremdmaterial herauszuwaschen, das sich zwischen den Elektroden angesetzt haben könnte.

Die mit konzentrischen Rohren aufgebaute Sonde ist auch nur an ihrem Boden offen. Sie gestattet daher kein freies Strömen der Flüssigkeit in dem Zwischenraum zwischen den Rohren. Solche Betriebsverhältnisse verursachen Ablesefehler, da die Art der Flüssigkeit zwischen den Elektroden nicht immer die gleiche ist, wie diejenige der Flüssigkeit im übrigen Tank.

In den bekannten Vorrichtungen, bei denen in Abstand gehaltene Metallstäbe mit isolierenden Abstandshaltern benutzt werden, tritt ebenfalls ein Aufbau von Verunreinigungen und anderen Fremdmaterial auf, wie es bei Öl-Speichereinrichtungen vorkommt. Parallele Elektroden ohne solche Abstandshalter sind bruchgefährdet, und ausserdem neigt der Abstand zwischen den Elektroden zur Veränderung. Viele bekannten Messgeräte sind teuer in der Herstellung, erfordern umfangreiche Montagearbeiten und benötigen sehr enge Toleranzen. Beispielsweise muss bei einer Sonde mit j konzentrischen Rohren der Abstand zwischen den Rohren in einem isehr engen Toleranzbereich gehalten werden, was bedeutet, dass eine grosse Anzahl von Abstandhaltern erforderlich ist. Die Herstellungszeit für solche Sonden ist häufig sehr beträchtlich, was zu einem sehr teuren Produkt führt, und zwar sowohl hin-

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sichtlich Herstellung als auch hinsichtlich Wartung.

Diese Mängel und Nachteile der bekannten Mess-Systeme sollen durch die Erfindung behoben werden. Ferner soll durch die Erfindung ein neuartiges, verbessertes Flüssigkeitsspiegel-Messgerät mit äusserst einfachem Aufbau, hoher Betriebssicherheit und Arbeitsgenauigkeit, und zwar insbesondere auch über lange Zeiträume, geschaffen werden. Das Gerät soll in einfacher Weise in grossen Serien herstellbar sein, und soll nur geringe Montagezeit erfordern. Für das Gerät sollen durchweg leicht erhältliche, billige Materialien benutzbar sein, mit einer absoluten Mindestzahl von erforderlichen getrennten Bauelementen. Schliesslich soll die Wartung auf ein Mindestmass beschränkbar sein, so dass die Ausfallzeit solcher Messgeräte sehr gering ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Sondenelement ein Paar voneinander gegenübergestellten, vertikal angeordneten, länglichen Tafeln mit mindestens je einem sich in Längsrichtung jeder Tafel erstreckenden elektrisch leitfähigen Streifen an den sich gegenüberstehenden Tafelseiten und einen stabförmigen Halter aufweist, an den die Tafeln derart befestigt sind, dass sie einen seitlich offenen, vertikalen Kanal bilden, an dessen Seitenflächen die beiden elektrisch leitfähigen Streifen liegen, während der Detektor zum Messen der

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elektrischen Grosse an mindestens dem einen elektrisch leitfähigen Streifen angeschlossen ist.

Geraäss der Erfindung sind die elektrisch leitfähigen Teile der eingetauchten Elektroden dauernd und frei der im Tank gelagerten Flüssigkeit ausgesetzt, so dass die Sondeneinheit sowohl frei durchströmbar als auch frei durchspülbar ist. Dementsprechend kann das unerwünschte Aufbauen eines Rückstandes oder sonstigen Fremdstoffes auf den kritischen Teilen der Elektroden weitgehend verhindert werden. Der gemäss der Erfindung als Abstandshalter benutzte Stab ist vertikal angeordnet und hat dadurch keine obere, in die Flüssigkeit untergetauchte Oberfläche, auf der sich Verunreinigungen absetzen könnten. Die elektrisch leitfähigen Streifen und der zwischen ihnen gebildete seitlich offene, vertikale Kanal sind innerhalb der Flüssigkeit glatt vertikal durchgehend und bieten somit auch keine Öffnungen oder Vorsprünge, an denen ein Absetzen von Verunreinigungen u.dgl. eintreten könnte,

Insgesamt wird somit ein neuartiges und verbessertes Flüssigkeitsspiegel-Messgerät geschaffen, das sich durch einfache Konstruktion und zuverlässigen Betrieb auszeichnet und nur ein Minimum

Jan Wartung und Reparaturaufwand erfordert. Dabei kann man bereits ₍mit einer einzelnen Sonde sehr gute Analoganzeigen für die 'Flüssigkeits-Standhöhe vornehmen. Im Rahmen der Erfindung kann

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aber auch eine vertikal angeordnete Reihe von Sondeneinheiten verwendet werden, die eine über der anderen angeordnet sind. Mit einer solchen Reihe von Sondeneinheiten kann man eine grobe digitale Anzeige der jeweiligen Flüssigkeits-Standhöhe erzielen und ausserdem noch eine wesentlich feinere, höher auflösende Analoganzeige innerhalb jedes der groben digitalen Anzeigebereiche .

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand zweier in der Zeichnung gezeigter Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine senkrechte Schnittdarstellung eines Ölvorrats-

tanks mit Sondeneinheit gemäss der Erfindung; Fig. 2 eine vergrösserte Vorderansicht der Sondeneinheit j gemäss Figur 1;

Fig. 3 eine Draufsicht der in Figur 1 und 2 gezeigten

Sondeneinheit;
Fig. 4 ein vertikaler Schnitt nach der Linie 4-4 der

Figur 2;
Fig. 5 ein vertikaler Schnitt nach der Linie 5-5 der

Figur 2;

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* 44*

Fig. 6 eine Vorderansicht eines der Sondenelemente, das eine längliche Tafel oder Leiste mit gedruckter Schaltung enthält, wie es in der in Figur 1 bis 5 wiedergegebenen Sondeneinheit verwendet wird;

Fig. 7 eine Draufsicht der gedruckten Schaltungeleiste gemäss Figur 6;

Fig. 8 eine Vorderansicht des anderen, ebenfalls

als längliche Tafel oder Leiste mit gedruckter Schaltung ausgebildeten und im wesentlichen gleiche Abmessungen und Form wie in in Figur 6 aufweisenden Sondenelements;

Fig. 9 eine Vorderansicht eines Haltestabes, der

einen Abstandshalter zum sicheren Festhalten der beiden, je eine gedruckte Schaltung tragenden Tafeln der Sondeneinheit in vorherbestimmtem Abstand darstellt;

Fig. 10 ein schematisches Schaltungsdiagramm der Sondeneinheit gemäss der Erfindung; Fig. 11 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer

·! anderen Ausführungsform der Erfindung;

j Fig. 12 eine Vorderansicht der Sonde für ein Gerät

j - nach Figur 11;

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Fig. 13 eine vergrösserte Teilansicht einer Sonde nach Figur 12;

Fig. 14 eine Seitenansicht des Teiles einer Sonde nach Figur 13;

Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie 15-15 der Fig. 14; Fig. 16 einen Schnitt nach der Linie 16-16 der Fig. 14; Fig. 17 eine rückwärtige Ansicht eines gekapselten

Gleichrichter-Netzwerkes, wie es in der Sondeneinheit nach Figur 12 und 14 benutzt wird, und

Fig. 18 eine teilweise schematische und teilweise als Diagramm ausgebildete Widergabe eines Gleichrichter-Netzwerkes nach Figur 17.

Figur 1 ζβίφ einen Vorratstank 10 für Öl, Benzin usw., oben mit einer Öffnung 12, der teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. In Übereinstimmung mit der Erfindung ist in den Tank die Sondeneinheit 16 eingetaucht, welche die aufrecht stehenden Sondenelemente 18 und 20 umfasst, die beide als Leisten mit gedruckter Schaltung ausgebildet sind. Die Elemente 18 und 20 sind länglich ausgebildet, von gleicher Ausdehnung und haben zwischen sich angebracht einen länglichen Haltestab 22 aus Fiberglas oder anderem Isoliermaterial.

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Die Fig. 6 und 8 zeigen die Sondenelemente 18 und 20 im Detail. Das Sondenelement 18 hat einen elektrisch leitenden Streifen 24, der an der einen Seite entlang einer Längskante verläuft. An der gegenüber—liegenden Längskante der Platte befindet sich ein zweiter elektrisch leitender Streifen 26. Zwischen den leitenden Streifen 24, 26 befindet sich ein dritter elektrisch leitender Streifen 28. Die Sonde 20 hat einen ersten elektrisch leitenden Streifen 30, der entlang einer Längskante verläuft, einen zweiten elektrisch leitenden Streifen 32, der entlang der gegenüberliegenden Längskante verläuft und einen dazwischen angebrachten elektrisch leitenden Streifen 34.

Fig. 2 zeigt die in den Tank eingetauchte Sondeneinheit in grösse rem Maßstab. An dem Haltestab 22 sind die Tafeln oder Leisten 18 und 20 mittels Nieten 36 befestigt, welche durch passende !öffnungen in den Leisten 18, 20 und dem Haltestab 22 hindurchjgeführt sind. Die Leisten 18, 20 sind ihren leitenden Streifen

■in der Weise gegenübergestellt, dass der leitende Streifen 26

|dem leitenden Streifen 30 genau gegenüberliegt, und der leitende Streifen 24 genau gegenüber dem leitenden Streifen 32 angebracht ist. Die leitenden Streifen 28 und 34 liegen einander gegenüber und umgeben den Haltestab 22.

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Wie in Fig. 2, 4 und 9 gezeigt, ist das obere Ende des Haltestabs 22 bei 38 mit einem Gewinde versehen und trägt eine Schraubenmutter 40. Eine Schulter 42 am Teil 22 trägt eine Widerlagerplatte 44 mit Öffnungen 46, durch welche Schrauben 48 zur Befestigung am Tank 10 geführt werden. Der Haltestab 22 trägt eine Tafel 50 mit gedruckter Schaltung und mit mehreren Leitungen zur Verbindung mit den leitenden Streifen 24, 26 und 30. Diese Leitungen sind in Fig. 1 j 2 und 4 weggelassen, sind aber in Figur 10 als Elemente 52 und 54 eingezeichnet; sie sind durch die entsprechenden Löcher 56, 58 in der Platte 44 hindurchgeführt. In Fig. 10 führen die Leitungen 61, 63, 65 von der gedruckten Schaltung 50 weg zur !Verbindung mit der Verstärker- und Anzeigeschaltung, die sich ausserhalb des Tanks 10 befindet.

Durch diese Anordnung gibt es kein dielektrisches Material zwischen

idem leitenden Streifen 24 und dem Streifen 32 bzw. zwischen 'dem leitenden Streifen 26 und dem Streifen 30. Weit-

!gehend ausgeschlossen wird die unterwünschte Ansammlung von [Schmutz und anderem Fremdmaterial in dem Bereich zwischen den Streifen. In Fig. 3 haben die gedruckten Schaltungstafeln 18, 20 ;und der Haltestab 22 eine Querschnittsform ähnlich dem Buchstaben

H und bilden zwei Rücken an Rücken angeordnete, U-förmige Kanäle 66, 68, die dauernd mit der Flüssigkeit in dem Tank in Verbindung stehende, offene Partien haben, wodurch eine sich selbst-

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tätig flutende und sich selbsttätig spülende Ausbildung gewährleistet ist. Dabei sind die aktiven Oberflächen in Form der leitenden Streifen ständig mit Flüssigkeitsproben in Kontakt, welche für die übrige im Tank enthaltene Flüssigkeit wirklich repräsentativ sind. Dies war bestimmt nicht der Fall bei früheren Anzeigegeräten, welche Sonden vom Typ konzentrischer Röhren verwendeten. Mit den relativ grossen öffnungen, die die U-förmigen Kanäle 66, 68 bilden, kann sich kein Schmutz in den Kanälen festsetzen und damit die leitenden Streifen 26, 30 oder die Streifen 24, 32 kurzschliessen. Die Sondeneinheit 16 kann leicht vom Tank entfernt werden, falls irgendein Wartungsvorgang erforderlich wird, indem einfach die Schrauben aus der Deckplatte 44 herausgedreht werden, und die Sondeneinheit durch die öffnung 12 herausgenommen wird.

!Es sind Vorrichtungen vorhanden, um an den leitenden Streifen 24 am Sondenelement 18 eine Spannung anzulegen, und um das Potential festzustellen, das sich auf dem leitenden Streifen 32 an dem ande*·

|ren Sondenelement 20 ausbildet. Fig. 10 zeigt ein schematisches

iSchaltdiagramm. Die leitenden Streifen 24 und 26 sind durch leinen geeigneten, am Element 18 gehaltenen Schaltdraht 53 in

j Parallelschaltung verbunden. Ebenso sind die leitenden Streifen

30 und 32 durch einen zweiten Schaltdraht 55 in Parallelschal-

;tung am Element 20 verbunden. Diese Schaltdrähte sind aus Gründen [der Übersichtlichkeit in den Figuren 1 bis 5 weggelassen. Mit

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der parallelen Verbindung sollen die aktiven Bereiche der Sondenelemente vergrössert werden, um so verstärkte Steuersignale für den Detektor zu erhalten. In Fig. 10 gehören zu der Tank- ! einheit 16 die Sondenelemente 18, 20, der Haltestab 22 und I die Platten 44.

Figur 10 zeigt einen frei laufenden Multivibrator 60, der unter der kommerziellen Bezeichnung NE555 von National Semiconductor oder anderen Firmen hergestellt wird. Die dargestellte Nummer der Anschluss-Stifte entspricht einer soliden Einheit. Zu den frequenzbestimmenden Bestandteilen für den Multivibrator gehören die Widerstände 62, 64 und der Kondensator 69. Die Klemmen 4 und 8 sind mit. einer Leitung 70 verbunden, die unter einer positiven, geregelten Gleichspannung steht, welche einem unten beschriebenen Regulierkreis entnommen wird.

!Der Ausgang 72 des Multivibrators 60 ist zu einer Leitung 61 !geführt, welche die parallele Verbindung der leitenden Streifen

; 24 , 26 darstellt. Diese Leitung 61 führt im typischen Fall eine

^;Rechteck-Welle von 1OkHz bis 10OkHz. Die leitenden Streifen |30, 32 sind mit einem Gleichrichter- und Filterkreis verbunden, j bestehend aus Diode 76, Widerstand 78 und Kondensator 80. Die

'Diode 76 und der Widerstand 78 sind oben an der gedruckten 'Schaltungstafel 50 angebracht, wobei letztere vollkommen in

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einen Harzblock 67 eingekapselt ist, um sie wirksam vor Feuchtigkeit, Schmutz usw. zu schützen. Der Gleichrichter- und Filterkreis betreibt den Eingang 86 eines Verstärkers 82, welcher noch eine-zweite Eingangsleitung aufweist, welche mit den Widerständen 87 und 89 verbunden ist. Der Verstärker 82 hat eine Zuleitung 88. Diese verläuft durch ein Filter-Netzwerk, das den Widerstand 91 und den Kondensator 93 einschliesst, zu der. regulierten Spannungs-Zuleitung 70.

Der Verstärker 82 hat ausserdem die Zuleitung 90, welche zu einer negativen Gleichstromquelle verläuft, welche von einem ¹Spannungs-Verdopplerkreis gebildet ist, der mit der Ausgangs- ;Leitung 72 des Multivibrators verbunden ist. Der Spannungs-Ver-

idoppler umfasst die Dioden 92, 94 und die Kondensatoren 96, Die Eingangs-Leitung 86 des Verstärkers 82 hat VorspannungsiWiderstände 100, 102, 104 und 106, welche ein Justieren seines !Arbeitspunktes ermöglichen. Mit dem Ausgang 108 des Verstärkers ,ist ein variabler Widerstand 110 verbunden, welcher wiederum !mit einem Messgerät 112 verbunden ist, welches in Übereinstimmung I mit den verschiedenen zu messenden Flüssigkeitsspiegeln geeignet kalibriert ist.
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Positive, regulierte (stabilisierte) Spannung wird von einem Spannungsregler (Stabilisator) 113 erhalten, welcher unter der kommerziellen Bezeichnung uA 723 von Fairchild Semi - Conductor joder anderen Firmen hergestellt wird. An die Klemmen 116 und

jwird nicht regulierte Spannung angelegt. Mit dem Stabilisator

i
sind verschiedene Teile 111, 114, 115, 117 und 119 verbunden.

Bei Betrieb wird auf die parallel geschalteten leitenden Strei- :fen 24, 26 über die Leitung 61 eine Rechteckwelle übertragen.

jZusätzlich speist diese Rechteckwelle den Spannungs-Verdoppler- ;kreis, bestehend aus den Dioden 92, 94 und den Kondensatoren

j96 , 98 , womit den Klemmen 90 des Verstärkers 82 eine negative

!Spannung mitgeteilt wird. Bei leerem Tank erfahren die parallel 'geschalteten leitenden Streifen 30, 32 ein vorher festgesetztes Viechseistrompotential. Der Wechselstrom wird durch Diode 76 !gleichgerichtet und in den Eingang 86 des Verstärkers 82 eingespeist. Der Widerstand 104 wird auf leeren Tank einreguliert, um eine vorher festgesetzte Ablesung am Heilgerät 112 zu erreichen. Bei Füllung des Tanks wird das Potential der leitenden Streifen 30, 32 zunehmen, woraus eine vergrösserte Gleichspannung am Terminal 86 des Verstärkers 82 resultiert, so dass das Meßgerät (Zunehmende Messwerte anzeigt. Wenn der Tank zu 100% gefüllt ist, kann der Widerstand 110 so eingestellt werden, dass am Heßgerät i112 über den gesamten Skalenbereich abgeleserJwird.

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Die Schaltung für Stromversorgung und Anzeige kann bequem in einiger Entfernung von der Sondeneinheit 16 untergebracht werden. Das Meßgerät 112 kann, wenn nötig, bequem an einem dritten, entfernten Platz angebracht werden.

Die Sondeneinheit 16 könnte auch zusammen mit einer Ausrüstung verwendet werden, welche eine Gleichspannung an die Elektroden 24, 26 liefert, wobei die Streifen 30, 32 mit einer (nicht gezeigten) geeigneten Schaltung verbunden würden, welche der Aufgabe genügte, Veränderungen von Gleichstrompotentialen an

ΐ diesen Streifen festzustellen.

Eine andere Ausführungsform ist in den Fig. 11 bis 18 illustriert. Fig. 12 zeigt einen Tank 124, oben mit einer Öffnung 12 und einem Eingangsstück 128. An einem Seil 130 aufgehängt ist eine Tankeinheit 132, welche eine Vielzahl gleicher Sondeneinheiten ähnlich der Sondeneinheit 16 der ersten Ausführungsform enthält. Die unterste Sondeneinheit 134 trägt ein Stabilisierungsgewicht 135. Gemäss Fig. 13 und 14 gehören zu jeder Einheit 134 zwei elektrisch leitende Elemente oder Sondenelemente 18, 20_s die durch einen Haltestab 22a aus Aluminium voneinander getrennt sind, welcher sich zur vollen Länge der Tankeinheit ausdehnt, wobei die Platten oder Elemente 18, 20 einer jeden Sondeneinheit 134 an den Stab 22a vernietet sind. Die Fig„ 13 und 14

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- Ve -

zeigen eine komplette Einheit 134 und jeweils einen Teil von zwei benachbarten Einheiten 134, wobei sich eine Einheit genau oberhalb der anderen, unteren Einheit befindet.

ι Fig. 15 illustriert die leitenden Streifen 24, 26 der Platte Der Streifen 24 von Platte 18 in Fig. 15 ist mit den Streifen der genau darüber und darunter liegenden Platten über kurze Schaltdrähte 136 bzw. 138 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Streifen 26 der Platte 18 mit den Streifen 26 der genau darüber und darunter liegenden Platten über kurze Schaltdrähte 140 bzw. 142 verbunden. So sind alle leitenden Streifen 24, 26 der Platten 18 miteinander verbunden und können so mit einer unten beschriebenen Wechselstromquelle betrieben werden. Die Verblödung mit den Streifen 24, 26 wird mittels der Leitungen 143, 145 hergestellt, welche zu den Polen 147 an dem allerobersten Teil der Tankeinheit 134 (Fig. 12) führen.

Gemäss Fig. 14 trägt jede Platte 20 ein Päckchen 144 aus Epoxydharz mit einem zylindrischen Gehäuse 145, das einen Gleichrichter 146 und einen Widerstand 148 enthält, wie in Fig. 11 und 18 schematisch gezeigt. Das Päckchen 144 hat die Klemmen 153, 155, 157, 159, von denen drei in die Platte 20 ,eingeschaltet sind. Die Klemmen 153, 155 sind innerhalb des

i
Päckchens über einen innen angebrachten Schaltdraht miteinander

verbunden. Sie sind durch die Platte 20 eingeschaltet und an die

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Streifen 32 bzw. 30 angelötet, um sie elektrisch leitend zu verbinden und einen gemeinsamen Leiter zu bilden. Diese sind jeweils an die Kathode eines jeden Gleichrichters 146 angeschlossen. Die Anoden sind geerdet durch die Klemmen 159, welche durch die Platten 20 hindurchreichen und an die zentral angeordneten leitenden Streifen 28 (s. Fig. 6) angelötet, wobei diese den geerdeten Stab 22a umgeben. Der Haltestab 22a kann entweder aus Aluminium oder aus Edelstahl bestehen. Eine Leitung 157 führt von jedem Päckchen zur Verstärker- und Armaturenschaltung, die in Fig. 11 ausserhalb des Tanks angebracht ist.

Gemäss Fig. 11 und 12 führen die Leitungen 157 aufwärts durch das ElnlaÄstück 128 und zu den Spannungsteilern, welche Potentiometer 154 und Festwiderstände 156 enthalten. Die Abgreifer der Potentiometer führen zu einem Wählschalter 16O. Dieser hat einen jAbgreifer 162, welcher mit dem nicht umkehrenden Eingang 164 eines jVerstärkers 166 verbunden ist. Die Klemmen des Schalters 160 sind

!von 1 bis 9 numeriert und entsprechen neun Schaltstellungen.

Ait dem Ausgang des Verstärkers 166 ist ein variabler Widerstand 168 verbunden, der zu einem Meßgerät 170 führt. Zum Verstärker J166 gehören positive und negative Versorgungsleitungen 172 bzw. 174. Ein Widerstand 178 führt vom umkehrenden Eingang 176 zu Erde.

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- νθ- -

Negative Rückkopplung wird durch den Widerstand 180 hergestellt. Mit dem nicht umkehrenden Eingang 164 verbunden sind Vorspannungs-Widerstände 182, 184, 186 und 188. Ein Kondensator 190 filtert das pulsierende Gleichstrom-Potential, welches an den Leitungen 157 (durch den Schalter 160) auftritt. Eine Stromquelle von 15 Volt ist an der Leitung 196 vorgesehen, und die Stromversorgung für den Verstärker 166 wird durch den Widerstand 192 und den Kondensator 194 entkoppelt.

In Fig. 11 und 12 ist angrenzend an den oberen Teil des Tanks eine zusätzliche Sonde 200 vorhanden, um damit eine 100%-Füllung j des Tanks zu erfassen. Dies ist nützlich für die Auslösung

! eines Alarmsignals zum Verhindern des Überlaufens. Diese Sonden-

j einheit ist ähnlich den Sondeneinheiten 134 konstruiert; es

J gehört dazu ein versiegeltes Päckchen 195, welches einen Gleichj richter 197 und einen Widerstand 199 enthält. Die Ausgangs-Leitung 202 führt zu einem zweiten Verstärker 204. Ein Kondensator . 206 und ein Widerstand 208, welche mit dem nicht umkehrenden

j Eingang 203 verbunden sind, ermöglichen ein Filtern des pul-

sierenden Gleichstroms auf der Leitung 202. Der andere Eingang j 201 des Verstärkers 204 erhält Vorspannung von einem Spannungsj teiler, bestehend aus Potentiometer 207 und Festwiderstand 209. Der Ausgang 210 des Verstärkers kann zum Betreiben einer geeig- ! neten Alarmschaltung 212 dienen.

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Eine Quelle für Wechselstromsignale, einen Multivibrator 214 enthaltend, ist vorgesehen, um den leitenden Streifen 24, 26 von jeder der Platten 18 der geschichteten Sondeneinheiten (Fig. 12) eine Rechteckwelle zuzuführen. Zu dem Multivibrator 214 gehören frequenzbestimmende Komponenten 216, 218 und 220 sowie ein Filterkondensator 222.

Während des Betriebs der Vorrichtung nach Fig. 11, 15 und 16 wird den elektrisch gleichgeschalteten leitenden Streifen 24, der neun Platten 18 gleichzeitig ein Wechselstromsignal mitgeteilt. Ein Teil dieses Signals wird über kapazitive Kopplung den leitenden Streifen 30, 32 an den neun Platten 20 mitgeteilt. Dieses Signal wird durch die Dioden 146 gleichgerichtet und durch die Potentiometer 154 auf die Pole 1 bis 9 des Schalters 160 gelegt. Bei leerem Tank ist die Grosse des an der Leitung

j erhaltenen Signals gering - unabhängig von der Schalterstellung

i des Schalters 160. Dies wiederum wird zu einer niedrigen oder ;Null-Ablesung am Meßgerät 170 führen, wobei angenommen wird, j dass das Potentiometer 186 so eingestellt wurde, dass eine der-'artige Niedrigablesung bei Leertank-Bedingung erhalten wird. ! Wenn der ölspiegel in dem Tank steigt und dabei die drei unter-ί sten Sondenelemente 134 ganz untertauchen, wird die vergrösserte j Dielektrizitätskonstante grössere gekoppeLte Wechselstromsignale

an den drei unteren Leitungen 157 bewirken, woraus sich zunehmen de Ablesewerte am Messgerät 170 ergeben, sofern der Schalter

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auf einer der drei ersten Schalterstellungen (Gegenuhrzeigersinn) steht. Ein Umschalten auf die Stellung 4 dagegen wird zu einem niedrigeren Ablesewert am Messgerät 170 führen, da die vierte Sondeneinheit nicht eingetaucht ist. Auf diese Weise kann der Benutzer ein ungefähres Bild von der Flüssigkeitshöhe erhalten, indem er nur alle Schalterstellungen einmal einschaltet und dabei das Messgerät 170 beobachtet.

Wenn die viertunterste Sondeneinheit 134 zum Teil untergetaucht ist, wird eine mittlere Gleichspannung an der Klemme 4 des Schalters 160 auftreten. Diese Spannung wird grosser sein als die an den oberen fünf Leitungen 150, aber kleiner als die an den drei unteren. Wird der Schalter 160 auf Stellung 4 geschaltet, wird die Spannung an Leitung 164 verstärkt werden und einen mittleren Ablesewert am Messgerät 170 bewirken. Ist der Verstärker 166 linear, so gibt der Ablesewert an, zu wieviel Prozent die einzelne Sondeneinheit (in diesem Falle die vierte Sondenleinheit) 134 eingetaucht ist. Folglich kann eine hochauflösende

Feinablesung erhalten werden, nachdem die grobe digitale Ablesung vorgenommen wurde.

In Figur 11 erhält die Sondeneinheit 200 eifi. Wechselstromsig-■nal von dem Multivibrator 214. Die Vorspannung am Verstärker 204 ist so eingestellt, dass eine Niedrigablesung an der Ausgangs-Leitung 210 erreicht wird, wobei die Alarmeinrichtung 212 inaktiv

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bleibt. Wenn die Flüssigkeit im Tank so weit steigt, dass die Sondeneinheit 200 teilweise eintaucht, wird das Gleichstrompotential an der Leitung 203 des Verstärkers 204 so weit zunehmen, dass der Ausgangswert an Leitung 210 positive Werte erreicht. Dies wiederum wird die Alarmeinrichtung 212 in Betrieb setzen und damit die Gefahr eines Überlaufens anzeigen.

Alie in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen Merkmale können für sich allein oder in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.

-Patentansprüche-

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Claims

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Patentansprüche

1) Flüssigkeitsspiegel-Messgerät zum überwachen der Flüssigkeits-Standhöhe in einem Vorratstank ο.dgl., enthaltend eine Sonde mit mindestens einer zum Eintauchen in die Flüssigkeit vorgesehenen, vertikal anzuordnenden Sondeneinheit und einen Detektor zum Feststellen der Beeinflussung einer elektrischen Grosse, beispielsweise der elektrischen Kapazität, durch die Eintauchtiefe der Sondeneinheit in die Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondeneinheit (16, 13*O ein Paar von einander gegenübergestellten, vertikal angeordneten, länglichen Tafeln (18, 20) mit mindestens je einem sich in Längsrichtung jeder Tafel (18, 20) erstreckenden elektrisch leitfähigen Streifen ( 24, 26; 30, 32) an den sich gegenüberliegenden Tafelseiten und einen stabförmigen Halter (22, 22a) aufweist, an dem die Tafeln (18, 20) derart befestigt sind, dass sie einen seitlich offenen, vertikalen Kanal (66, 68) bilden, an dessen Seitenflächen die beiden elektrisch leitfähigen Streifen (24, 2'6; 30, 32) liegen, während der Detektor zum Messen der elektrischen Grosse an mindestens einem elektrisch leitfähigem Streifen (24, 26; 30, 32) angeschlossen ist.

ORIGINAL INSPBCTtED 709819/076A

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2) Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor Einrichtungen ( 60, 72, 61; 214 zum Auflegen einer Wechselspannung auf den einen elektrisch leitfähigen Streifen (24, 26) und Einrichtungen (182, 112; 166, 170) zum Messen des auf dem anderen leitfähigen Streifen (30, 32) erzeugten Wechselstrom-Potentials enhält.

3) Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der länglichen Tafeln (18, 20) zwei parallel zueinander in Längsrichtung der Tafel verlaufende, elektrisch miteinander verbundene, elektrisch leitfähige Streifen (24, 26; 30, 32) aufweist.

4) Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide

j längliche Tafeln (18, 20) zwei elektrisch leitfähige Streifen

(24, 26, 30, 32) und einen dazwischen liegenden Abstandsstreifen (28, 34) aufweisen und der Haltestab (22, 22a) als

Abstandshalter in Bereich der Abstandstreifen (28, 34) zur i
. Bildung eines H-förmigen Querschnitts der Sondeneinheit

(16, 134) angebracht ist.

j5) Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Tafeln (18, 20) mit. ihren elektrisch leit- ! fähigen Streifen (24, 26; 30, 32) in Art gedruckter Schaltun-

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gen ausgebildet sind.

6) Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Sondeneinheiten (134) jeweils mit einem Paar gegenübergestellter länglicher Tafeln (18, 20) in einer vertikal anzuordnenden Reihe vereinigt sind, wobei die elektrisch leitfähigen Streifen (24, 26) der einen länglichen Tai-el (18) benachbarter Sondeneinheiten (134) miteinander elektrisch verbunden sind.

7) Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Streifen (30, 32) auf den zweiten länglichen Tafeln (20) der Sondeneinheiten (134) über je eine Gleichrichterschaltung (144) an Erde gelegt sind und diese Gleichrichterschaltungen zum einzelnen Abtasten des Gleichstrom-Potentials auf diesen elektrisch leitfähigen Streifen (30, 32) an einen Wählschalter (160) und über diesen an eine Einrichtung (166, 170) zum Messen des Gleichstrom-Potentials angeschlossen sind.

8) Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltungen (144) in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse (145) gekapselt und direkt an üen zweiten länglichen Tafeln (20) der Sondeneinheiten (134) angebracht sind.

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9) Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestab (22a) für die länglichen Tafeln (18, 20) aus elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Aluminium oder Edelstahl bestehen und geerdet ist und dass die Gleichrichterschaltung (144) an dem Haltestab (22a) geerdet sind.

10) Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für sämtliche Sondeneinheiten (134) ein gemeinsamer, einstückig durchgehender Haltestab (22a) vorgesehen ist.

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