DE3406174C2 - Neigungsmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Neigungsmeßgerät in Form eines Kondensators, zum Beispiel eines Platterikondensators mit einem Paket von unter gegenseitigem Abstand breitseits isoliert nebeneinander angeordneten Platten, wobei jede Platte mit der jeweils übernächsten elektrisch verbunden ist und die Anschlüsse der miteinander verbundenen Platten herausgeführt sind.

Auf vielen Gebieten stellt sich die Aufgabe, die Neigung eines Gegenstandes in ein oder zwei Ebenen zu messen. Zum Beispiel soll festgestellt werden, ob sich ein Kraftfahrzeug in einer Ruhe- oder Bezugslage oder in einer davon abweichenden Lage befindet Im zweiten Fall kann darauf geschlossen werden, daß in das Kraftfahrzeug eingebrochen, daß ein Rad abmontiert wird oder irgendein Umstand eingetreten ist, bei dem ein Alarm ausgelöst werden sollte. Innerhalb dieses Problemkreises liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Neigungsmeßgerät auf der Grundlage eines Kondensators auszubilden, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von seiner ,Lage ändert Damit würde seine Kapazität ein Maß für die Neigung und diese kann elektrisch angezeigt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe

sieht die Erfindung bei einem Kondensator der eingangs genannten Gattung vor, daß seine Platten an einer Innenwand eines allseits gechlossenen ersten Behältnisses angeordnet sind, die Innenlänge des Behältnisses quer zur Ebene der Platten ein Mehrfaches des Abstandes zwischen den äußeren Platten des Paketes ist und das Behältnis bis auf etwa die Hälfte seiner Innenhöhe mit einer elektrisch nicht leitenden und eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisenden Flüssigkeit gefüllt ist
Damit sieht die Erfindung einen Kondensator, zum Beispiel einen Plattenkondensator vor, dessen Dielektrizitätskonstante nicht oder nicht nur durch Luft, sondern durch eine eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisende Flüssigkeit gebildet wird. Bei horizontaler Lage des Behältnisses, die als Ruhelage angesehen werden soll, tauchen die Platten zur Hälfte in diese Flüssigkeit ein. Dies ergibt eine bestimmte mittlere Kapazität Bei Schwenken des Behältnisses in Richtung auf die Platten strömt die Flüssigkeit aus dem freien Raum des Behältnisses in Richtung wf die Platten. Diese tauchen stärker

:o in die Flüssigkeit ein. Die Kapazität steigt an. Bei Schwenken des Behältnisses in die andere Richtung strömt die Flüssigkeit von den Platten weg in den freien kaum. Die Platten tauchen nur noch mit einem geringen Teil an ihrem unteren Ende oder überhaupt nicht mehr

in die Flüssigkeit ein. Die Kapazität sinkt Dies zeigt daß die elektrisch meßbare Kapazität ein Maß für die Neigung des Behältnisses bzw. des gesamten Neigungsmeßgerätes ist Die Beschreibung zeigt weiter, daß das Plattenpaket an einem Ende oder an einer Innenwand des Behältnisses angeordnet sein muß. Bei einem Schwenken des Behältnisses strömt die Flüssigkeit dann annähernd vollständig in den von den Platten eingenommenen Raum oder verläßt diesen Raum und strömt in den von den Platten freien Innenraum des Behältnisses.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Platten zwei Füße aufweisen und mit diesen auf dem Boden des Behältnisses aufstehen. Damit kann die Flüssigkeit bei einem Schwenken des Behältnisses durch

den freien Raum zwischen, den Füßen bzw. unter den Platten durchströmen. Damit stellt sich der endgültige Gleichgewichtszustand schnell ein. Die neue Neigung des Gerätes läßt sich praktisch sofort messen. Praktisch reicht es aus, wenn nur die in einem Paket außen befindlichen Platten Füße aufweisen. Durch den Zusammenhalt der verschiedenen Platten werden auch die mittleren Platten angehoben, und die Flüssigkeit kann unter ihnen durchströmen.

In einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Platten einen von ihrer Unterkahte ausgehenden Ausschnitt aufweisen. Dieser Ausschnitt vermindert die Kapazität des Kondensators. Er gestattet jedoch ein sehr schnelles Durchströmen der Flüssigkeit Eine Neigung kann praktisch ohne Verzögerung angezeigt werden.

In einer anderen alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die der Innenwand des ersten Behältnisses benachbarte Platte länger als die übrigen Platten ist und mit ihren beiden Schmalseiten das erste Behältnis berührt, so daß zwischen den Schmalseiten der übrigen Platten und dem ersten Behältnis ein Frvjraum verbleibt Bei dieser Ausführungsform strömt die Flüssigkeit bei einem Schwenken des Behältnisses an einer oder beiden Enden der Platten vorbei. Auch damit wird der Gleichgewichtszustand schnell erreicht

Bei einem schnellen Schwenken des Gerätes bzw. des Behältnisses besteht die Gefahr, daß die Flüssigkeit einige Male hin und her schwappt sozusagen schwingt, bis sie ihre Endlage erreicht hat Um dies zu verhindern, ist vor der von der Innenwand abgelegenen Platte eine Querwand mit einer in ihrer Mitte vorgesehenen öffnung angeordnet Diese eine Öffnung aufweisende Querwand wirkt wie eine Drosselstelle. Sie verlangsamt das Ein- und Ausströmen der Flüssigkeit in den von den Platten eingenommenen Raum. Hin- und Herbewegungen werden abgemildert Schwingungen werden gedämpft Damit wird der endgültige Gleichgewichtszustand allmählich und stetig erreicht

Mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können Neigungen in einer Ebene gemessen werden. Zum Verändern der Kapazität muß die Flüssigkeit in einer Richtung senkrecht zu den Platten bewegt werden. Um nun Neigungen in zwei Ebenen messen zu können, ist in einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung vorgesehen, daß ein zweites Behältnis mit dem ersten Behältnis zusammengebaut und in diesem ein weiteres Platten-Paket angeordnet ist und die Platten des weiteren Paketes unter einem rechten Winkel zu dem erstgenannten veiiaufen. Das zweite Behältnis ist wie das erste mit einer elektrisch nichtleitenden und ein hohes Dielektrikum aufweisenden Flüssigkeit gefüllt Es kann auch mit dem ersten Behältnis verbunden sein. Ebenso sind die Platten des weiteren Paketes abwechselnd elektrisch miteinander verbunden. Es handelt sich somit um ein zweites Neigungsmeßgerät, das von der Funktion her elektrisch mit dem ersten identisch und elektrisch von diesem getrennt ist. Lediglich mechanisch sind die beiden Geräte miteinander verbunden bzw. zusammengebaut Hierzu bietet sich in einer zweckmäßigen Ausgestaltung an, daß das zweite Behältnis das erste Behältnis umschließt und der Abstand zwischen den Behälterwänden der Dicke des weiteren Plattenpaketes entspricht. Damit wird das weitere Plattenpaket zwischen sich benachbarten Wänden der beiden Behältnisse angeordnet.

In einer zweckmäßig/n Ausgestaltung ist dabei voreesehen. daß die Behältnisse im Grundriß Rechteckform aufweisen, das weitere Plattenpaket zwischen zwei Schmalseiten der beiden Behältnisse angeordnet ist und die Länge der Platten des weiteren Paketes gleich tier Länge einer Schmalseite des ersten Behältnisses ist Damit wird sichergestellt, daß genügend Flüssigkeit auf einer Seite der Platten des weiteren Paketes vorhanden ist Damit werden die Platten bei einem Kippen des Behältnisses in einer Richtung vollständig in Flüssigkeit eingetaucht Bei einem Kippen oder Neigen in der anderen Richtung strömt die Flüssigkeit dagegen vollständig zwischen ihnen ab. Selbstverständlich müssen die Platten der beiden Pakete miteinander einen rechten Winkel einschließen.
Zum Erzielen einer hohen Kapazität und damit zum

Erzielen einer hohen Änderung der Kapazität bei einem Neigen des Gerätes sollten die Platten möglichst dicht beieinander stehen. Dies bringt die Gefahr, daß die Flüssigkeit infolge Kapillarwirkung zwischen den Platten hochsteigt oder nicht oder zu langsam zwischen diesen absinkt Damit wird die Messung der Neigung verfälscht Um dies zu verhindern, ist a< einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß dk.· Platten mit einem die Benetzung mit der Flüssigkeit herabsetzenden Mittel beschichtet sind. Zu dieser Flüssigkeit sei weiter noch gesagt, daß diese ihre Viskosität, ihre isolierenden Eigenschaften und ihr Dielektrikum in einem Temperaturbereich zwischen — 40⁰C und + 80" C beibehält.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird das Neigungsmeßgerät nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Gerätes bei abgenommenem Deckel,

F i g. 2 ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 2-2 in i

F i g. 3 eine Aufsicht auf das Gerät bei abgenommenem Deckel,

F i g. 4 ein Querschnitt ähnlich F i g. 2 in Schräglage mit Darstellung des sich dann einstellenden Spiegels der Flüssigkeit,

F i g. 5 die perspektivische Darstellung eines Plattenpcketes,

Fig.6 die perspektivische Darstellung eines anders ausgebildeten Plattenpaketes und

F i g. 7 ein Querschnitt durch das in F i g. 5 gezeigte Plattenpaket entlang der Schnittlinie 7-7 in F i g. 5.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen das innere erste Behältnis 12 und das äußere zweite Behältnis 14. Vom inneren Behältnis 12 sind eine Innenwand 16, die Querwand 18 mit der Öffnung 20 und der Vorratsraum 22 für die Flüssigkeit besonders bezeichnet Zwischen der Innenwand 16 und der Querwand 18 liegen die Platten 24 des ersten Paketes. Wie insbesondere die F i g. 5 und 6 zeigen, woisen die Platten 24 Füiie 26 auf. In der dargestellten Austiihrungsform sind diese nur an den außen liegenden Platten 28 vorgesehen. Gemäß der Darstellung in den Fig.3 und 5 weist die an der Innenwand anliegende Platte 30 einen Vorsprung 32 auf. In der Praxis werden entweder die Füße 26 oder der Vorsprung 32 vorgesehen werden. GleLhes gilt für den Ausschnitt 34. Gemäß der Darstellung in F i g. 6 erstreckt sich dieser von der Unterkante der Platten 24 bis etwa zu deren Halber oder Dreiviertelhöhe. Die F i g. 1 und 3 zeigen noch das weitere Plattenpaket. F i g. 7 zeigt noch die zwischen den einzelnen Platten angeordneten Isolierscheiben 38 und die die Platte.i zusammenhaltenden Gewindebolzen 40. F i g. 1 zeigt noch den die beiden Behältnisse verschließenden Deckel 42.

Beide Behältnisse 12 und 14 sind mit der Flüssigkeit

gefüllt. Dies zeigen die F i g. 2 und 4. Weiter sind die gerad- und ungeradzahligen Platten jedes Paketes elektrisch miteinander verbunden. V/ie bei einem üblichen Kondensator sind diese Verbindungen nach außen geführt und bilden elektrische Anschlüsse. F i g. 4 läßt erkennen, daß die in dem ersten Behältnis 12 angeordneten Platten 24 bei einem Kippen in der gezeigten Richtung stärker in die Flüssigkeit eintauchen als bei normaler oder waagerechter Lage, wie in F i g. 2. Damit erhöht sich die Kapazität zwischen den Platten. Diese wird, wie to ausgeführt, meßtechnisch erfaßt Bei einem Kippen der Behältnisse in der anderen Richtung strömt die Flüssigkeit zwischen den Platten 24 weg. Die Kapazität nimmt ab. Gleiches gilt für das weitere Plattenpaket 36. Bei einem Kippen des Behältnisses um die in Fig.3 unten liegende Seitenwand strömt die im zweiten äußeren Behältnis 14 befindliche Flüssigkeit zwischen die Platten des weiteren Paketes 36. Die Kapazität steigt. Bei einem V innan um *4*a !·» C '· _n "J _nl._An !!.»-»«.»J.» O -.ΐ» — _...— — -4 i^tppwt um χλι\, III ■ lg. J Ut/^ll IM.gl»IMJt. hJdldf WailU strömt die Flüssigkeit zwischen den Platten ab und die Kapazität sinkt. Beides wird meßtechnisch erfaßt. Damit stellt das erfindungsgemäße Neigungsmeßgerät ein Gerät dar, mit dem die Neigung in zwei Ebenen als Kapazität bzw. Änderung einer Kapazität mit hoher Genauigkeit und sehr geringer Verzögerung gemessen werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Neigungsmeßgerät in Form eines Kondensators, insbesondere eines Plattenkondensators mit einem Paket von unter gegenseitigem Abstand breitseits isoliert nebeneinander angeordneten Platten, wobei jede Platte mit der jeweils übernächsten elektrisch verbunden ist und die Anschlüsse der miteinander verbundenen Platten herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24) an einer Innenwand eines allseits geschlossenen ersten Behältnisses (12) angeordnet sind, die Innenlänge des Behältnisses (12) quer zur Ebene der Platten (24) ein Mehrfaches des Abstandes zwischen den äußeren Platten (30) des Paketes ist und das Behältnis (12) bis auf etwa die Hälfte seiner Innenhöhe mit einer elektrisch nicht leitenden und eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisenden Flüssigkeit gefüllt ist

2. Neiguagsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24) zwei Füße (26) aufweisen und mit diesen auf dem Boden des ersten Behältnisses (12) aufstehen.

3. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die in einem Paket außen befindlichen Platten (28) Fußt. (26) aufweisen.

4. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24) einen von ihrer Unterkante ausgehenden Ausschnitt (34) aufweisen.

5. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß £e der Innenwand des ersten Behältnisses (12? benachbarte Platte (30) länger als die übrigen Platten (Γ*) ist und mit ihren beiden Schmalseiten das erste Behältnis berührt, so daß zwischen den Schmalseiten der übrigen Platten (24) und dem ersten Behältnis (12) ein Freiraum verbleibt

6. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der von der Innenwand abgelegenen Platte (28) eine Querwand (18) mit einer in ihrer Mitte vorgesehenen öffnung (2t>) angeordnet ist

7. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Behältnis (14) mit dem ersten Behältnis (12) zusammengebaut und in diesem ein weiteres Plattenpaket (36) angeordnet ist und die Platten des weiteren Paketes (36) unter einem rechten Winkel zu den erstgenannten Platten (24) verlaufen.

8. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Behältnis (14) das erste Behältnis (12) umschließt und der Abstand zwischen den Behälterwänden der Dicke des weiteren Plattenpaketes (36) entspricht

9. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Behältnisse (12, 14) für die Flüssigkeit verbunden sind.

10. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse (12,14) im Grundriß Rechteckform aufweisen, das weitere Plattenpaket (36) zwischen zwei Schmalseiten der beiden Behältnisse (12, 14) angeordnet ist und die Länge der Platten des weiteren Paketes (36) gleich der Länge einer Schmalseite des ersten Behältnisses (12) ist.

11. Neigungsmeßgerät nach Anspruch 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Platten mit einem die Benetzung mit der Flüssigkeit herabsetzenden Mittel beschichtet sind.