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Vorrichtung zum Anzeigen oder Registrieren oder zum gleichzeitigen
Anzeigen und Registrieren des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter. Die Erfindung
bezieht sich auf Vorrichtungen zum Anzeigen und auch im Bedarfsfalle zum Registrieren
der Höhe eines Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter und bezieht sich insbesondere,
aber nicht ausschließlich, auf Instrumente zur Verwendung bei Petroleumtanks von
Kraftfahrzeugen, den Wassertanks äuf Schiften und ähnlichen Behältern, die schwingenden
oder unregelmäßigen Bewegungen unterworfen sind.
Bisher wurden Apparate
benutzt, die aus einem Schwimmer bestanden, der mit dem Flüssigkeitsspiegel steigen
(zier fallen konnte, und der Schwimmer bewegte unmittelbar die Anzeige- oder Aufzeichnungsvorrichtung.
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Es ist auch eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, um den Stand einer
Flüssigkeit mittels eines veränderlichen Widerstandes eine; elektrischen Stromes
zti bestimmen, dessen Veränderungen von dieseln Stand abhängig waren. Die Leiter,
vorzugsweise atis Kohle. waren an einer drehbar verzapften Stange aus Isoliermaterial
befestigt, die in einer Röhre sich befand, über deren Boden etwas Wasser oder Quecksilber
eingeschlossen war. Die Stange war an ihrem oberen Ende drehbar verzapft, und (las
Rohr war an einem Schwimmer befestigt, der finit der Flüssigkeit anstieg und fiel,
auf diese Weise das mehr oder weniger tiefe Eintauchen der Stange veranlassend,
wodurch die Länge der Leiter, die von dem Wasser oder Quecksilber in dem Rohr bedeckt
war, geändert und Schwankungen im elektrischen Widerstand des Stromkreises hervorgebracht
wurden.
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Die erstere dieser Vorrichtungen besitzt insofern 1Vachteile, als
das Anzeigen oder die Registrierung nicht in einer solchen Entfernung von dein die
Flüssigkeit enthaltenden Behälter geschehen kann, in der es wünschenswert ist. Beide
Vorrichtungen haben ferner den Nachteil, daß die Ablesungen auf der Anzeigevorrichtung
durch alle Schwankungen oder Bewegungen, denen der Flüssigkeitsbehälter unterworfen
ist, beeinflußt werden. Das würde beispielsweise der Fall sein hei dein Petroleumbehälter
eines Kraftwagens.
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Eines der Ziele dieser l#.rfindung ist daher, einett Apparat für den
angegebenen Zweck zu schaffen, der nicht nur das Anzeigen oder Aufzeichnen in jeder
beliebig erforderlichen Entfernung von dem Flüssigkeitsbehälter bewirkt, sondern
dessen Genauigkeit durch irgendwelche gewöhnliche Betriebsbewegung oder auch Erschütterung,
der dieser Behälter unterworfen wird, nicht wesentlich beeinflußt wird. Andere Vorteile
der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
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Wegen dieser und anderer Gesichtspunkte besteht die Erfindung im wesentlichen
aus einer Einrichtung zum Anzeigen oder Aufzeichnen des Flüssigkeitsspiegels in
einem Behälter mit einem Schwimmer in Verbindung mit einem geschlossenen, ringförmigen,
U-förmigen oder anderen Hohlkörper, der teilweise mit Quecksilber gefüllt ist, das
in zwei Schenkeln desselben untergebracht ist und einer Drehbewegung um seine horizontale
Achse sich unterziehen kann, wenn der Schwimmer steigt oder fällt, und der Mittel
besitzt, um unerwünschte Schwankungen des Quecksilbers zu beruhigen. Ein ;Metalldraht
ist in diesem Körper befestigt und bildet einen 'feil eines elektrischen Stromkreises,
der ein Galvanometer oder eine ähnliche Anzeige-oder Registriervorrichtung enthält.
Das Ganze ist so angeordnet, daß die Drehung des Körpers um seine Achse den Widerstand
des Stromkreises durch Veränderung der Länge des in das Quecksilber eingetauchten
Drahtes ändert.
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Die Erfindung ist in einer bevorzugten Ausführungsform in der "Zeichnung
dargestellt: es zeit Abb. i eine teilweise in Umrissen. zum Teil im Schnitt dargestellte
schematische Ansicht eines Apparates gemäß der ErAtndung, Abb.2 eine Seitenansicht,
teilweise firn Schnitt durch die Darstellung nach Abb. i, Abb.3 eine Seitenansicht
des Stromleiterträl,ers, Abb. 4 einen Schnitt nach Linie _r-v der Abb. 3.
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Abb.5 und 6 veranschaulichen geänderte Ausführungsformen der elektrischen
Leiter und ihrer Verbindungen.
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In der Zeichnung ist die Oberfläche des Petroleumtanks eines Kraftwagens
oder eines anderen Flüssigkeit enthaltenden Behälters bei i (_ Abb. i) schematisch
angedeutet; ein Schwimmer 2, der aus Kork sein kann oder auch eine andere geeignete
Beschaffenheit besitzt, vermöge der er auf der Flüssigkeit schwimmen kann, ist in
dem Behälter an dem äußeren Ende eines Armes 3 befestigt. In Abb. i sind diese Teile
in der Stellung gezeigt, die sie einnehmen würden, wenn der Behälter zur Hälfte
gefüllt wäre, während in gestrichelten Linien bei 2a und -2b die Lage des Schwimmers
bei vollem und bei entleertem Tank angezeigt wird. Wenn der Schwiminer mit dem Flüssigkeitsspiegel
in dem Behälter steigt oder fällt. so veranlaßt er einen Körper d., der später eingehender
beschrieben wird, eine Drehbewegung um eine horizontale Achse auszuführen. Dieser
Körper besteht in der dargestellten Form nach Abb. i und 2 aus einem Hohlring, der
vorzugsweise aus Glas hergestellt ist und etwa bis zur Hälfte finit Quecksilber
5 gefüllt ist. Der Raum über diesem Quecksilber ist vorzugsweise luftleer gemacht
oder mit einem inerten Gas gefüllt. Der Körper d. ist in einem ringförmigen, verschlossenen
Gehäuse 5a angeordnet, welches einen Rohransatz 6 an seiner Seite hat. Dieses Gehäuse
ruht drehbar auf einer wagerechten Welle ;, die in Lagern 8 an den inneren Wänden
des Gehäuses 9 angeordnet ist, dessen oberer Teil einen Flansch io besitzt, vermöge
dessen die Vorrichtung in eine Öffnung der oberen Wand des Tanks r eingebaut werden
kann.
Es ist unwesentlich, ob das Gehäuse 5 auf der Welle 7 festsitzt und die letztere
in ihren Lagern drehbar ist, oder ob die Welle festliegt und das Gehäuse um die
Welle drehbar ist. Der Körper 4 ist innerhalb des Gehäuses 5 vorzugsweise mit Hilfe
von Packungsmaterial .i i festgelegt. Das innere Ende des Armes 3 ist an der Außenseite
des Gehäuses 5 befestigt, ferner ist ein passender Schlitz oder- eine Öffnung in
dem Gehäuse g vorgesehen, so daß der Durchgang und der Ausschlag des Armes 3 möglich
ist. Der Körper 4 ist mit einer inneren Einengung oder einer Hemmung 12 versehen,
wie aus Abb. i zu erkennen ist. Ein dünner Metalldraht 13, vorzugsweise aus Platin,
dessen Enden durch die Glashände des Körpers ¢ dringen, ist innerhalb dieses Körpers
angeordnet und taucht in das Quecksilber 5. Der Draht bildet einen Teil eines noch
zu beschreibenden elektrischen Stromkreises. Die Verbindungen werden an den beiden
Enden des Drahtes vorzugsweise innerhalb des Körpers ¢ und in nächster Nähe der
Stelle angeordnet, wo diese Enden durch die Wand des Körpers dringen. Es folgt daraus,
daß der Widerstand des Stromkreises sich ändert entsprechend der Länge des Drahtes
13, der in das Quecksilber eingetaucht ist. Jedes Ende des Drahtes 13 macht einen
elektrischen Kontakt mit zwei Leitungen. Die Leitungen a und b sind mit dem einen
Ende verbunden und die Leitungen c und d mit dem anderen Ende des Drahtes
13. Eine Leitung an jedem Ende des Drahtes 13 (in Abb. i die Leitungen ra
und d) ist mit einem Galvanometer oder mit einer ähnlichen elektrischen Anzeige-oder
Registriervorrichtung 14 verbunden, während das andere Paar Leitungen b und c einen
Stromkreis bildet, der eine Batterie 15 oder eine andere elektrische Kraftquelle
und einen Widerstand 16, vorzugsweise einen veränderlichen, enthält. Die Leitungen
a, b, c, d
verlassen das Gehäuse g an seinem oberen Ende; das Galvanometer
14 und die Batterie 15 können an beliebiger, passender Stelle, und wenn es gewünscht
wird, auch entfernt von dem die Flüssigkeit enthaltenden Behälter angeordnet sein.
Beispielsweise kann das Galvanometer am Spritzbrett eines Kraftwagens sich befinden.
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Es sollen nun die Einrichtungen beschrieben werden, durch welche die
Leitungeng, b, c, d mit den Enden des Drahtes 13 verbunden sind. Es ist ersichtlich,
daß, da der Körper 4 einer Drehbewegung unterliegt, die Leitungen mit dem Draht
13 so verbunden sein müssen, daß die Verbindung diesen Bewegungen folgen kann, während
Bürsten o. dgl. Verbindungen nicht benutzt werden können wegen der Gefahr der Funkenbildung,
insbesondere, wenn die Vorrichtung in Petroleumtanks benutzt wird. Die Schwierigkeit
wird vorteilhaft in folgender Weise überwunden. Die vier Leitungen a,
b, c, d sind in der üblichen Weise mit Isoliermaterial umgeben, sie werden
durch ein festes, gezogenes Metallrohr 17 geführt. Dieses Rohr ist durch eine passende
Öffnung in deren Deckel 18 in das Gehäuse g eingesetzt. An einer Stelle etwa gegenüber
dem Gehäuse 5 ist das Rohr 17, _ welches die Leitungen a, b, c, d enthält,
flach gedrückt und zu einer Spirale geformt, wie in Abb.3 und @._ veranschaulicht.
Es folgt daraus, daß das innere Ende i9 der Spirale ähnlich wie eine Schraubenfeder
nachgiebig ist. Die Spirale ist auf dem Rohransatz 6 des Gehäuses 5 montiert, und
die Leitungen, welche aus dem inneren Ende ig dringen, gehen in diesen Rohransatz
6, wo sie mit den Enden des Drahtes 13 verbunden sind. Es muß besondere Sorgfalt
darauf gerichtet werden, daß eine vollkommene elektrische Verbindung hergestellt
wird, - die durch beliebiges geeignetes Material überdeckt wird.
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Das Galvanometer 14 ist mit einer Skala versehen, welche die verschiedenen
Flüssigkeitsspiegel im Behälter anzeigt; es kann gewünschtenfalls mit einer Kontaktknopfverbindung
-o versehen sein, durch die der Stromkreis geschlossen und unterbrochen wird.
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Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Vorrichtung ist folgende:
Der Schwimmer z schwimmt immer auf der Oberfläche der Flüssigkeit; wenn deren Niveau
steigt oder fällt, wird die Bewegung des Schwimmers das verschlossene Gehäuse 5
und den darin enthaltenen Ringkörper 4 veranlassen, eine Drehbewegung in der eine
oder anderen Richtung auszuführen, wodurch eine größere oder geringere Länge des
Platindrahtes 13 in das Quecksilber 5 eingetaucht wird. Der innere Durchmesser des
das Quecksilber enthaltenden Körpers q: ist von solcher Größe, daß der Widerstand
der darin enthaltenen Quecksilbersäule gegenüber dem benutzten Strom praktisch unbeachtlich
oder Null ist. Es folgt daraus, daß der Widerstand des Platindrahtes 13 zu dem .Strom
von der Quelle 15 sich ändert, entsprechend der Länge des in das Quecksilber eingetauchten
Drahtes, die ihrerseits mit der Tiefe der zu messenden Flüssigkeit sich ändert.
Der Strom, welcher durch den Nebenschluß oder Galv anometerstromkreis fließt, wird
ebenfalls proportional dem Widerstand des Drahtes 13 sein, denn es ist ersichtlich,
daß, wenn der ganze Draht in das Quecksilber eingetaucht ist, der Effekt derjenige
eines Kurzschlusses zwischen den beiden Enden des Drahtes 13
ist,
in welchem Falle kein Strom durch den Nebenstromkreis fließt. auf diese Weise ist
der von dem Galvanometer angezeigte Strom immer pr,)portional der Tiefe der zu messenden
Flüssigkeit. Natürlich muß die Kalibrierung des Galvanometers und die illontierung
der verschiedenen Teile der Vorrichtung in Übereinstimmung mit den Abmessungen des
die Flüssigkeit enthaltenden Behälters und der Stärke des benutzten Stromes erfolgen.
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In der in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung
so aufgestellt, daß, nenn der die Flüssigkeit enthaltende Behälter voll ist, praktisch
der ganze Draht 13 in das Quecksilber eintaucht, so daß kein Strom durch
das Galvanometer fließt. Der Nullpunkt desselben entspricht also in diesem Fall
der vollkommenen Füllung, während die -lem Maximalstroindurchgang entsprechende
Stellung dem entleerten Behälter entspricht.
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Die Erfindung ist natürlich in dieser Beziehung nicht beschränkt,
denn diese Vorrichtung finit den Verbindungen zum Draht 13
und die Markierungen
auf der Galvanometerskala können auch in umgekehrter Weise ausgeführt werden. Der
Einfluß der Einengung 12 besteht darin, das Quecksilber möglichst ruhig zu halten,
wenn die Vorrichtung Schwingungen o. dgl. ausgesetzt ist, beispielsweise wenn sie
in Verbindung finit einem Kraftwagen Verwendung findet. Der Kontaktknopf 2o, der
von beliebiger geeigneter Bauart sein kann, die ermöglicht, ihn sowohl in der Schließ-
als in der Unterbrecherstellung festzustellen, setzt den Benutzer in die Lage, den
Stand des Petroleums in seinem Tank zu jeder Zeit ohne unnötigen Stromverbrauch
zu bestimmen, welcher letztere eintreten würde, wenn der Stromkreis stets geschlossen
wäre.
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Es soll bemerkt werden, daß die elektrische Kraftquelle 15 entweder
aus einer oder einer Mehrzahl elektrischer Elemente oder Batterien bestehen kann,
oder aus einem elektrischen .Generator, der von Hand oder in anderer Weise angetrieben
sein kann; gewünschtenfalls kann auch irgendein Teil der üblichen elektrischen Ausrüstung,
wie sie bei Automobilen Verwendung findet, diesem Zwecke dienen. Wo indessen der
Strom, welcher von der Kraftquelle zugeführt wird, von veränderlichem Potential
ist, muß diese Tatsache beim Ablesen die erforderliche Berücksichtigung finden.
W o außerordentliche Genauigkeit gewünscht wird, muß ein zweiter einstellbarer Widerstand
oder Rheostat und ein zweites Galvanometer benutzt werden, um den Betriebsstrom
auf eine vorausbestimmte Stärke einzustellen, entsprechend der Kalibrierung des
den Flüssigkeitsstand anzeigenden Galvanometers, ehe die Allesungen gemacht werden.
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Es sollen nun einige Abänderungen beschrieben werden, die in den Bereich
der Erfindung fallen.
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So ist es beispielsweise nicht nötig, daß der Körper .4 die in Abb.
i und 2 dargestellte 1-' orin hat, es könnte auch ein U-förmiger Körper benutzt
werden. Weiterhin kann die Form des Drahtes 13 und seiner Verbindungen geändert
werden; wenn es erwünscht wird, kann ein einziger Draht anstatt des Doppeldrahtes
benutzt werden, wie er in Abb. i und 2 dargestellt ist. Zwei Ausführungsformen eines
solchen Einzeldrahtes sind in Abb.5 und 6 veranschaulicht. Falls nur ein Draht zur
Verwendung kommt, können die Verbindungen a., b, c, d entweder in der Weise
an den Draht angeschlossen sein, daß zwei Verbindungen an jedem Ende dieses Drahtes
hergestellt werden (Abb.6), oder sie können in beliebiger anderer Weise angeordnet
sein. Beispielsweise konnte ein Ende des Drahtes zwei Verbindungen a, b tragen (Abb.
5), während das andere Ende eine Verbindung c hat und der vierte Leiter d an den
Draht an einer Stelle in der Nähe der Einengung 12 angeschlossen ist. Auch andere
1# orinen des Körpers .4 und Anordnungen des 1)ralites 13 und seiner '#,"erbindungen
können zur Verwendung kommen, ohne aus dein Bereich der Erfindung zu fallen.
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Einer anderen Abänderung gemäß kann die Einengung 12 wegfallen, und
als -Mittel zur Dämpfung unnötiger Schwankungen des Quecksilbers kann ein Zapfen
oder Pfropfen aus porösem :Material in den oberen Teil des Körpers d. eingesetzt
sein. In diesem Fall << ird es allgemein vorzuziehen sein, den hohlen Körper
mit zwei offenen Enden zu konstruieren, die durch diesen porösen Zapfen oder Pfropfen
verbunden sind; diese Verbindungen «-erden dann in beliebiger geeigneter Weise luftdicht
gemacht. Wenn das Quecksilber in einem der beiden Schenkel steigt oder fällt, so
tritt in diesem Schenkel eine Zunahme oder Verminderung des Druckes ein, bis der
Druck wieder durch den porösen Pfropfen ausgeglichen ist, so daß unerwünschte Schwankun-en
des Quecksilbers gedämpft werden.
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Es soll bemerkt werden, daß erwünschtenfalls die Entfernung zwischen
der Oberfläche des Tanks oder des Flüssigkeit enthaltenden Behälters und der Drehachse
des Körpers .I einstellbar gemacht werden kann, was ermöglicht, ein normales Instrument
für verschiedene Tiefen von Tanks zu benutzen. Diese Wirkung kann in verschiedener
Weise erzielt werden. Beispielsweise könnte das zylindrische Gehäuse 9 teleskopartig
aus zwei Teilen hergestellt
. sein, die in jeder beliebigen Lage
mittels Bolzen und Schraubenmutter, die durch Schlitze gehen, zusammengehalten werden
können. In diesem Fall würde das starre gezogene Rohr 17 natürlich gewunden oder
so gebogen sein müssen, daß es sich der eingestellten Länge des Zylinders anpassen
kann.
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Die Vorrichtung ist nicht beschränkt auf ihre Verwendung bei Petroleumbehältern,
sondern könnte auch in Fabriken oder an anderen Stellen benutzt werden, wo die Anzeige
des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter erwünscht ist. Weiterhin könnte anstatt
des beschriebenen Galvanometers jede beliebige geeignete oder bekannte Form einer
Registriervorrichtung benutzt werden, ohne daß man von dem Erfindungsgedanken abweicht.