DE3629137A1 - Fluessigkeitsdetektor - Google Patents
FluessigkeitsdetektorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Detektor zum Erkennen von elek
trisch nicht leitenden, eine kleine Dielektrizitätskonstante
aufweisenden Flüssigkeiten mit einer elektrisch betriebenen
flüssigkeitsempfindlichen Kapazitätssonde.
Es sind vielfältige Versuche unternommen worden, mit elektrisch
betriebenen Kapazitätssonden das Vorhandensein von Flüssigkei
ten zu erkennen, die eine kleine Dielektrizitätskonstante auf
weisen. Anders als bei Flüssigkeiten mit einer großen Dielek
trizitätskonstanten, die zu signifikanten Kapazitätsänderungen
der Sonde führen und auch ein ausreichend großes elektrisches
Signal liefern, das für Alarm oder Anzeigezwecke verarbeitbar
ist, haben Kapazitätssonden zur Erkennung von geringen Flüssig
keitsmengen mit kleinen Dielektrizitätskonstanten in der Regel
völlig unbrauchbare Signale geliefert, da die durch diese
Flüssigkeiten verursachte Kapazitätsänderung der Sonde zu
gering ist.
Zu diesen Flüssigkeiten mit sehr kleiner Dieletrizitätskon
stante gehören beispielsweise die insbesondere zu Reinigungs
zwecken verwendeten Flüssigkeiten wie Perchlorethylen, Tri
chlorethylen oder ähnliche organische Verbindungen.
Diese Flüssigkeiten sind aber,wenn sie unkontrolliert ins
Freie oder in die Kanalisation gelangen, starke Umweltgifte,
so daß deren unkontrollierte Verbreitung auf alle Fälle ver
hindert werden muß.
Zu diesem Zweck sind beispielsweise unter Maschinen- bzw.
Vorrichtungen Wannen aufgestellt, in die bei irgendwelchen
Vorrichtungslecks diese Flüssigkeiten hineinlaufen können
und dort aufgefangen werden. Naturgem. können derartige Wan
nen selbst auch nur eine geringe Menge dieser Flüssigkeiten
aufnehmen, so daß zu Beginn des Hineinlaufens der Flüssig
keiten in die Wanne ein Detektor dort die Flüssigkeit er
kennt und ein entsprechendes Alarmsignal und/oder ein Flüs
sigkeitsventil oder dgl. schließt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Detektor
zum Erkennen von Flüssigkeiten der eingangs genannten Art
zu schaffen, der schon bei vorliegenden geringen Mengen
dieser Flüssigkeit ein signifikantes Signal für Melde- und/
oder Schaltzwecke liefert.
Gelöst wird die Aufgabe gem. der Erfindung durch einen me
tallischen Detektorkörper mit einem einseitig offenen Hohl
raum, in den die Kapazitätssonde im wesentlichen mittig
von einer Hohlraumdecke aus bis in die Nähe der Hohlraum
öffnung hineinragt.
Der Vorteil dieses Detektors liegt darin, daß durch den me
tallischen Detektorkörper, in dessen Mitte die Kapazitäts
sonde bekannter Art hineinragt, ein bei geeignet gewählter
Dimensionierung großvolumiger Faradayischer Käfig gebildet
wird, der aufgrund seiner Abschirmwirkung gegen äußere elek
trische Störfelder im Inneren ein absolut störfeldfreies
Volumen schafft. Eine geringfügige Änderung des von der
an sich bekannten Kapazitätssonde herrührenden elektrischen
Streufeldes in diesem Volumen, hervorgerufen durch in das
Volumen auch nur in geringfügigen Mengen eindringende
Flüssigkeit, ist aufgrund des erfindungsgem. gewählten kon
struktiven Aufbaus ausreichend groß, um das angestrebte sig
nifikante Signal zu erzeugen.
Gem. einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die Hohlraumöffnung mit einem mit Löchern versehenen metallischen
Bodenelement verschlossen, wobei durch diese konstruktive Aus
gestaltung der durch den Hohlraum gebildete Faradayische Käfig
realisiert wird. Durch die im Bodenelement vorgesehenen Löcher
kann die Flüssigkeit ungehindert in das Hohlraumvolumen ein
dringen und bestimmungsgem. das elektrische Streufeld der Ka
pazitätssonde verändern.
Um einerseits sicherzustellen, daß die aktive Seite der Kapa
zitätssonde bis in die Nähe der Hohlraumöffnung in den Hohlraum
hineinragen kann, d. h. um möglichst schon geringe Flüssigkeits
pegel erkennen zu können, andererseits aber sicherzustellen,
daß noch ein genügender Abstand zwischen der aktiven Seite der
Kapazitätssonde und dem Bodenelement vorhanden ist und auch
deshalb, damit die in den Hohlraum eingedrungene Flüssigkeit
auch aus diesem tatsächlich wieder austreten kann, weist das
Bodenelement eine im wesentlichen zentrale Vertiefung auf, wo
bei deren Vertiefungsgrad kleiner als der tatsächliche Abstand
des Detektorkörpers von einem Untergrund ist.
Um ein ungestörtes Zufließen der Flüssigkeit zum Detektor bzw.
in seinen Hohlraum hinein von allen Seiten zu ermöglichen,
sind an der Unterseite des Detektorkörpers Abstandseinrich
tungen vorgesehen, die gleichzeitig zur Befestigung des Boden
elements am Detektorkörper dienen können. Gfl. können diese
Abstandseinrichtungen auch verstellbar ausgebildet sein, so
daß in jedem Fall sichergestellt werden kann, daß der Detek
tor sicher auf einem Untergrund steht, ohne daß dieser mit
gesonderten Einrichtungen fest installiert werden müßte.
Vorteilhafterweise ist der Hohlraum über wenigstens ein in
der Hohlraumseitenwand ausgebildetes Belüftungsloch be- und
entlüftbar, d. h. die Flüssigkeit kann in den Hohlraum ohne
Schwierigkeiten eindringen, da die durch die Flüssigkeit in
ihm verdrängte Luft mühelos durch diese Löcher entweichen
und beim Abfließen der Flüssigkeit aus dem Hohlraum wieder
in diesen hineinströmen kann.
Wenn bestimmte mit dem Detektor zu erkennende Flüssigkeiten
in bezug auf das Metall des Detektors stark korodierende oder
auf sonstige Weise aktive Eigenschaften aufweisen, ist es vor
teilhaft, wenigstens die Hohlraumoberfläche mit einem korrosions
beständigen Werkstoff zu beschichten und gfl. auch die unteren
Teile oder auch die ganzen übrigen Flächen. Als korrosinonsbe
ständiger Werkstoff kann beispielsweise Kunststoff wie Teflon(PTFE)
gewählt werden, es ist aber auch möglich, in Abhängigkeit von der
Flüssigkeit jeweils geeignete beständige Werkstoffe auszuwählen
und mit diesen Stoffen den Detektor ganz oder teilweise zu um
hüllen.
Gem. einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Detektorkör
per als zweiseitig offenes Rohr mit im wesentlichen zylindri
schem Querschnitt ausgebildet, das durch eine im wesentlichen
radial ausgerichtete Trennwand, die die Hohlraumdecke bildet,
in einen ersten und einen zweiten Rohrabschnitt getrennt ist.
Diese Ausführungsform läßt sich verhältnismäßig einfach und
kostengünstig herstellen, da im Prinzip handelsübliche Metall
rohre verwendet werden können und aufgrund des zylindrischen
Querschnitts sich im Inneren des Hohlraums ein verhältnismäßig
homogenes Streufeld um die Kapazitätssonde herum ausbreiten
kann.
Vorteilhafterweise ragt dabei die Kapazitätssonde durch ein
in der Hohlraumdecke ausgebildetes Loch hindurch mit ihrer
Anschlußseite in den im zweiten Rohrabschnitt
gebildeten zweiten Hohlraum hinein, so daß die Anschlußsei
te mit ihren elektrischen Anschlüssen völlig vom ersten
Hohlraum, in dem die Flüssigkeit erkannt werden soll, ge
trennt ist und von der Flüssigkeit aufsteigende Dämpfe nicht
in einen Kontakt mit den Anschlüssen der Kapazitätssonde ge
langen können. Um grundsätzlich auszuschließen, daß die An
schlußseite der Kapazitätssonde durch die offene Seite des
zweiten Rohrabschnittes hindurch dennoch mit Flüssigkeits
dämpfen in Berührung kommt, ist der zweite Hohlraum vorzugs
weise mit einem Isolierstoff gefüllt, wobei die offene Seite
dieses Hohlraums dann noch vorteilhafterweise mit einem ge
sonderten Abdeckelement verschlossen werden kann.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden
schematischen Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles
beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 im Schnitt einen Detektor mit kreisförmigem Quer
schnitt auf einer Unterlage stehend und
Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung der Ausbreitung des
Streufeldes der Kapazitätssonde um deren aktive
Seite herum.
Der Detektor 10 besteht im wesentlichen aus einem metallischen
Detektorkörper 12 und ist gem. dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel durch ein Rohr mit im wesentlichen kreis
förmigem Querschnitt gebildet.
Der Detektorkörper 12 bzw. das ihn bildende Rohr ist in einen
ersten und einen zweiten Rohrabschnitt 25, 26 aufgeteilt, die
durch eine Trennwand 140 voneinander getrennt sind, wobei die
Trennwand 140 hier im wesentlichen radial zur strichpunktiert
gezeichneten Detektorkörperachse ausgebildet ist. In der Trenn
wand 140 ist im wesentlichen axial zur Detektorkörperachse ein
Loch 27 ausgebildet, durch das eine Kapazitätssonde 11 hindurch
ragt, die ihrerseits im wesentlichen mit zylindrischen äußeren
Konturen ausgebildet ist.
Die Hohlraumseitenwand 15 bildet zusammen mit der Hohlraumdecken
fläche 14 einen Hohlraum 13 u. z. im ersten Rohrabschnitt 25.
Die Hohlraumöffnung 16 wird hier von der Unterseite 21 des ersten
Rohrabschnitts 25 gebildet. Die Hohlraumöffnung 16 wird durch
ein Bodenelement 17 verschlossen, in dem eine Mehrzahl von
Löchern 18 ausgebildet ist, die beliebige geeignete Formen auf
weisen können. Das Bodenelement 17 ist in seinem zur Detektor
körperachse weisenden Bereich vertieft ausgebildet, wobei der
Vertiefungsgrad der Vertiefung 19 kleiner als der tatsächliche
Abstand des Detektorkörpers von einem Untergrund 20 ist, auf
dem dieser mit Abstandseinrichtungen 22 steht. Die Abstands
einrichtungen 22 können gleichzeitig der Befestigung des Boden
elements 17 am Detektorkörper dienen und können gfl. höhenver
stellbar ausgebildet sein, so daß ein guter Stand auch bei ge
ringfügig unebenem Untergrund 20 sichergestellt werden kann.
In der Hohlraumseitenwand 15 sind eine Mehrzahl von Lüftungs
löchern 23 angebracht, die den Hohlraum 13 mit der äußeren
Detektorumgebung verbinden. Sie dienen der Erleichterung des
Flusses einer hier nicht dargestellten Flüssigkeit in den Hohl
raum 13 hinein und aus diesem heraus.
Gem. der Darstellung von Fig. 1 ragt die Kapazitätssonde 11
mit ihrer Anschlußseite 28 durch das Loch 27 in den zweiten
Rohrabschnitt 26 hinein, in dem ein zweiter Hohlraum gebildet
wird.
Ein durch ein im zweiten Rohrabschnitt 26 ausgebildetes Loch
hindurchgeführtes Kabel 36, das mit einem hier nicht darge
stellten Schaltverstärker verbunden ist, ist mit seinen bei
den Leitern 37,38 mit den entsprechenden Anschlüssen 33, 34
der Kapazitätssonde verbunden. Das Kabel 36 ist ein abgeschirm
tes Kabel, d. h. auf seiner gesamten Länge vom Detektor 10 bis
zum nicht dargestellten Schaltverstärker mit einer vollständigen
Schirmumhüllung 39 versehen. Der Schirm 39 ist an einer An
schlußklemme 35, die am Detektorkörper 12 befestigt ist, elek
trisch leitend angeschlossen. Durch die elektrisch leitende
Verbindung des Schirmes 39 mit dem Detektorkörper 12 ist der
durch die Hohlraumseitenwand und die Hohlraumdecke 14 bzw. die
dortige Trennwand 140 gebildete Faradaysche Käfig bis zum
Schaltverstärker verlängert ausgebildet worden, so daß Störungen,
die von fremden elektrischen oder sonstigen Störfeldern auf die
Zuleitungen einwirken und das Signal verfälschen,verhindert wer
den.
Der im oberen zweiten Rohrabschnitt 26 gebildete Hohlraum wird
zweckmäßigerweise mit einem isolierenden Werkstoff, beispiels
weise einem Gießharz ausgefüllt, so daß aggressive Dämpfe, die
von der zu erkennenden Flüssigkeit herrühren, die Anschlußsei
te 28 der Kapazitätssonde nicht schädigend beeinflussen können
und auch nicht die unmittelbaren Anschlüsse 33, 34 der Kapazitäts
sonde 11. Die offene Seite 31 des oberen zweiten Rohrabschnitts
26 kann dann noch von einem Abdeckelement 32 verschlossen sein,
das aus einem metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff be
stehen kann.
Es sei angemerkt, daß die im Detektor 10 verwendete Kapazitäts
sonde 11 grundsätzlich bekannt ist und als sogenannter kapazi
tiver Annäherungsschalter verwendet wird. Elektrisch ist die
Kapazitätssonde 11 ein RC-Oszillator in Verb. mit dem Dielektri
kum der Umgebung der Kapazitätssonde 11.
Die Größe des Hohlraumes 13 ist durch geeignete Dimensio
nierung der Höhe der Hohlraumseitenwand 15 sowie des Durch
messers des Hohlraums 13 so gewählt, daß ein großvolumiger
Hohlraum 13 geschaffen wird. Dadurch wird erreicht, daß ei
ne große Flüssigkeitsmenge in das Streufeld des RC-Oszilla
tors eindringen kann, mit der Wirkung, daß auch bei geringen
Pegeln der Flüssigkeit mit der sehr kleinen Dielektrizitäts
konstanten und der nicht leitenden Eigenschaft eine so aus
reichende Verstimmung des RC-Oszillators bewirken, daß ein
ausreichend signifikantes Signal zur weiteren Verarbeitung
von der Kapazitätssonde 11 geliefert wird. Durch den Faraday
schen Käfig, gebildet durch die Hohlraumseitenwand 15, die
Hohlraumdecke 14 bzw. die Trennwand 140 und durch das mit
Löchern 18 versehene Bodenelement 17, wird ansonsten das
Volumen des Hohlraums 13 von von außen einwirkenden elek
trischen Störfeldern vollkommen freigehalten.
Der verhältnismäßig großvolumig gestaltete Hohlraum 13 hat
darüberhinaus noch den Vorteil, daß Ablagerungen von Schmutz
an den benetzten Innenflächen des Hohlraums verhältnismäßig
weit entfernt vom eigentlichen RC-Oszillators stattfinden
und somit deren störender Einfluß auf die Ansprechgenauig
keit beim Eindringen einer Flüssigkeit in den Hohlraum nicht
mehr zum tragen kommt. Ebenfalls hat die großvolumige Ausbil
dung des Hohlraums 13 den Vorteil, daß auf den benetzten
Innenflächen des Hohlraums 13 verbleibende Flüssigkeitsfilme
keinen merkbaren Einfluß auf die Ansprechgenauigkeit des De
tektors 10 haben, d. h. nach einer Überflutung des Detektors
10 mit Flüssigkeit ist dieser nach Abfluß der Flüssigkeit
aus dem Hohlraum 13 heraus sofort wieder funktionsbereit.
Mit dem hier vorgeschlagenen Detektor 10 sind elektrisch
nicht leitende Flüssigkeiten erkennbar, die eine Dielektri
zitätskonstante e r von < 2 aufweisen.
Der Detektorkörper 12 selbst kann aus einem beliebig geeigne
ten metallischen Werkstoff bestehen, beispielsweise aus
nichtrostendem Stahl. Es ist aber auch denkbar, den Detektor
körper 12 selbst aus Kunststoff herzustellen und lediglich
den Hohlraum 13 mit einem metallischen Werkstoff auszuklei
den, gfl. auch den Hohlraum, der im zweiten Rohrabschnitt
26 gebildet wird.
- Bezugszeichenliste:
10 Detektor
11 Kapazitätssonde
12 Detektorkörper
13 Hohlraum
14 Hohlraumdecke
140 Trennwand
15 Hohlraumseitenwand
16 Hohlraumöffnung
17 Bodenelement
18 Loch
19 Vertiefung
20 Untergrund
21 Unterseite
22 Abstandseinrichtung
23 Belüftungsloch
24 Hohlraumoberfläche
25 erster Rohrabschnitt
26 zweiter Rohrabschnitt
27 Loch
28 Anschlußseite der Kapazitätssonde
29 aktive Seite der Kapazitätssonde
30 Isolierstoff
31 offene Seite
32 Abdeckelement
33 Anschluß
34 Anschluß
35 Abschirmklemme
36 Kabel
37 Leiter
38 Leiter
39 Schirm
40 Loch
Claims (10)
1. Detektor zum Erkennen von elektrisch nicht leitenden,
eine kleine Dielektrizitätskonstante aufweisenden Flüssig
keit mit einer elektrisch betriebenen flüssigkeitsempfind
lichen Kapazitätssonde, gekennzeichnet durch einen metalli
schen Detektorkörper (12) mit einem einseitig offenen Hohl
raum (13), in den die Kapazitätssonde (11) im wesentlichen
mittig von einer Hohlraumdecke (14) aus bis in die Nähe der
Hohlraumöffnung (16) hineinragt.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hohlraumöffnung (16) mit einem mit Löchern (18) ver
sehenen metallischen Bodenelement (17) verschlossen ist.
3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bodenelement (17) eine im wesentlichen zentrale Ver
tiefung (19) aufweist, wobei deren Vertiefungsgrad kleiner
als der tatsächliche Abstand des Detektorkörpers (12) von
einem Untergrund (20) ist.
4. Detektor nach einem oder beiden der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite (21) des De
tektorkörpers (12) Abstandseinrichtungen (22) vorgesehen
sind, die gleichzeitig der Befestigung des Bodenelementes
(17) am Detektorkörper (12) dienen können.
5. Detektor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (13) über wenigstens
ein in der Hohlraumseitenwand (15) ausgebildetes Belüftungs
loch (23) be- und entlüftbar ist.
6. Detektor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Hohlraumoberfläche
(24) mit einem korrosionsbeständigen Werkstoff beschichtet ist.
7. Detektor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorkörper (12) als zwei
seitig offenes Rohr mit im wesentlich zylindrischem Querschnitt
ausgebildet ist, das durch eine im wesentlichen radial ausge
richtete Trennwand, die die Hohlraumdecke (14) bildet, in einen
ersten und einen zweiten Rohrabschnitt (25, 26) getrennt ist.
8. Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kapazitätssonde (11) durch ein in der Hohlraumdecke (14)
ausgebildetes Loch (27) hindurch mit ihrer Anschlußseite (28)
wenigstens geringfügig in den im zweiten Rohrabschnitt (26)
gebildeten zweiten Hohlraum hineinragt.
9. Detektor nach einem oder beiden der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hohlraum mit einem
Isolierstoff (30) gefüllt ist.
10. Detektor nach einem oder mehreren der Ansprüche 7-9,
dadurch gekennzeichnet, daß die offene Seite (31) des zweiten
Hohlraums mit einem Abdeckelement (30) verschlossen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863629137 DE3629137A1 (de) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | Fluessigkeitsdetektor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863629137 DE3629137A1 (de) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | Fluessigkeitsdetektor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3629137A1 true DE3629137A1 (de) | 1988-03-10 |
DE3629137C2 DE3629137C2 (de) | 1990-04-05 |
Family
ID=6308298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863629137 Granted DE3629137A1 (de) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | Fluessigkeitsdetektor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3629137A1 (de) |
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- 1986-08-27 DE DE19863629137 patent/DE3629137A1/de active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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Legal Events
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