DE3939496A1 - Fluessigkeitsbehaelter mit fuellstandsmesseinrichtung, insbesondere als drucklos betriebenes, mit einlassventil an eine wasserversorgungsleitung anschliessbares heisswasserbereitungsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung ist ein Flüssigkeitsbehälter mit einer Füllstands­ meßeinrichtung, mit der der Füllstand eines flüssigkeitsbefüll­ baren Behälters gemessen werden kann.

Füllstandsmeßeinrichtungen an Flüssigkeitsbehältern sind mit einer auf dem Flüssigkeitsspiegel schwimmenden Anzeigeeinrichtung, meist einer schwimmenden Kugel, in einem in einem Schauglas angebrachten Meßröhrchen zum optischen Ablesen des angezeigten Flüssigkeits­ füllstandes versehen, wobei das Meßröhrchen an seinem unteren Ende am Boden des Behälters angebracht und hier offen mit diesem ver­ bunden ist. Das vertikal stehende Meßröhrchen ist oben offen, so daß die Höhe der darin stehenden Flüssigkeitssäule der Höhe des Flüssigkeitsstandes im Behälter entspricht. Die Füllstandshöhe im Behälter kann daher als Schwimmerhöhe am Meßröhrchen, das mit Füllstandsmarken versehen ist, abgelesen werden.

Das Ergebnis der Füllstandsmessung ist jedoch nicht mit einer elektrooptischen Anzeigeeinrichtung anzeigbar; der Ein- und Ablaß der Flüssigkeit kann nur manuell gesteuert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flüssig­ keitsbehälter mit einer Füllstandsmeßeinrichtung zu schaffen, die einerseits die Verwendung einer elektrooptischen Anzeigeeinrich­ tung und andererseits eine automatische Füllstandsregulierung er­ möglicht. Ebenfalls soll eine automatisch betätigte Einrichtung vorgesehen werden, welche ein Überlaufen der einzufüllenden Flüs­ sigkeit durch Überschreiten eines maximalen Flüssigkeitsstandes oder ein versehentliches Betreiben der Heizeinrichtung unterhalb eines minimalen Flüssigkeitsstandes insbesondere bei Ausfall eines Temperaturmeßfühlers verhindert.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitsbehälter mit einer Füllstandsmeßeinrichtung in Form eines Meßröhrchens oder eines Meßschlauches und mit Induktionsmeßfühlern versehen wird, die an bestimmten Füllstandsmarken am Meßröhrchen angebracht werden, so daß das Hindurchtreten des metallbestückten Schwimmers im Schlauch durch diese Füllstandsmarke einen Impuls im außerhalb des Schlauches angebrachten Meßfühlers verursacht. Im erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälter ist ferner an den Ein- und/ oder Auslaßöffnungen des Behälters für die Flüssigkeit jeweils ein von der Füllstandsmeßeinrichtung automatisch betätigbares Einlaß­ ventil vorgesehen.

Die Erfindung soll anhand einer ersten Ausführungsform näher er­ läutert werden.

In einer ersten Ausführungsform weist ein Meßfühler eine Induk­ tionsschleife oder eine Spule auf, die um den Meßschlauch oder das Röhrchen herum so gewickelt bzw. angeordnet ist, daß der Schlauch zentral durch die Schleife hindurchtritt, wobei die Schlauchseele etwa senkrecht zur Schleifenfläche verläuft. Der Schwimmer weist metallische oder magnetische Materialstücke auf. Tritt nun der Schwimmer im Schlauch durch die von dem außerhalb des Schlauches liegenden Meßfühler gebildete Schleifenfläche hindurch, so indu­ zieren die metallischen oder magnetischen Materialstücke auf dem Schwimmer im Meßfühler einen meßbaren, elektromagnetischen Impuls.

Dieser Impuls kann zum automatischen Betätigen eines an der Ein­ laßöffnung angebrachten, elektromagnetischen Einlaßventiles oder der Heizeinrichtung benutzt werden.

In dem erfindungsgemäßen Behälter ist daher ein Meßfühler an einer als maximaler Füllstandshöhe definierten Marke angebracht. Durch­ schreitet der Schwimmer diese Marke, so wird durch den dadurch im Maßfühler erzeugten Impuls ein Sperrventil betätigt, das erfin­ dungsgemäß an der Einlaßöffnung des Behälters angebracht ist und bei Betätigung den Flüssigkeitszulauf absperrt. Gleichzeitig wird eine elektrooptische oder elektroakustische Warneinrichtung akti­ viert, die so lange ein Signal abgibt, bis das mit der Hand betä­ tigbare Haupteinlaßventil geschlossen wird.

Genauso ist eine an einer als minimaler Füllstandshöhe bei Betrieb der Heizeinrichtung definierten Füllstandsmarke ein Meßfühler an­ bringbar. Befindet sich der Schwimmer unterhalb dieser Marke, so kann die Heizeinrichtung nicht eingeschaltet werden. Erst nach Hindurchtreten des Schwimmers durch den Meßfühler kann die Heiz­ einrichtung betätigt werden. Durch die Verwendung des erfindungs­ gemäßen Meßfühlers an einer unteren Marke mit selbsttätiger Sper­ rung der Heizeinrichtung kann insbesondere ein Überhitzen ver­ mieden werden, wenn aufgrund eines Ausfalls des Temperaturmeß­ fühlers die Flüssigkeit verkocht und die Heizeinrichtung von der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung selbsttätig ausgeschaltet wird.

Um im unteren Füllstandsbereich eine genauere Füllstandsmessung zu erreichen, ist erfindungsgemäß das Meßröhrchen oder der Schlauch wenigstens in diesem Bereich nicht vertikal, sondern in einem bestimmten Winkel zwischen 0 und 90 Grad zur Vertikalen geneigt am Behälterboden angebracht. Dadurch, daß das Röhrchen hier nicht senkrecht aufsteigt, sondern der Schwimmer im geneigten Röhrchen bei gleichem Höhenunterschied einen längeren Weg zurücklegen muß, wird im unteren Bereich eine höhere Meßgenauigkeit erreicht. Das Röhrchen oder der Schlauch kann erfindungsgemäß sogar auch in unregelmäßigen Kurven oder Windungen am Behälter aufsteigen, wobei am Röhrchen dann Füllstandsmarken gekennzeichnet sein müssen.

Statt einer optischen Füllstandsmessung mit manueller Bedienung ist in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüs­ sigkeitsbehälters eine vollautomatische Füllstandsmessung mit einer elektrooptischen Füllstandsanzeigeeinrichtung sowie automa­ tischem Ein- und Ablaß vorgesehen. Hierzu ist das Meßröhrchen, das nun auch unsichtbar angebracht sein kann, mit mehreren erfindungs­ gemäßen Meßfühlern ausgestattet, die jeweils an bestimmten Füll­ standsmarken angebracht sind. Durchschreitet der Schwimmer eine Füllstandsmarke, so löst der dabei im Meßfühler induzierte Impuls ein Signal aus. Die neben- oder übereinander angeordneten Meß­ fühler sind an eine Meßeinrichtung mit elektrooptischer Anzeige­ einrichtung angeschlossen, so daß der Füllstand beispielsweise auf einer Ziffernanzeigeeinrichtung am Behälter angezeigt werden kann. Um den Schwimmer überall sicher orten zu können, soll seine Länge mindestens so lang sein wie der größte Abstand zwischen zwei Meß­ fühlern.

Zusätzlich zu der elektrooptischen Füllstandsanzeigeeinrichtung kann der erfindungsgemäße Behälter ein elektromagnetisches, über die Füllstandsmeßeinrichtung betätigbares Einlaß- sowie auch ein ebensolches Ablaßventil aufweisen. Mit einer Vorwähleinrichtung kann ein gewünschter Füllstand eingegeben werden, woraufhin das Einlaßventil öffnet und so lange geöffnet bleibt, bis der ge­ wünschte Füllstand erreicht hat. Genauso können auch Abgabemengen vorgewählt werden, wenn ein automatisch betätigbares Ablaßventil vorhanden ist.

In einer anderen Ausführungsform ist lediglich ein Induktionsmeß­ fühler am Meßröhrchen entlang bewegbar angebracht, so daß der Schwimmer im Röhrchen durch Induktion mit dem am Röhrchen entlang­ bewegten Meßfühler aufgefunden werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform sind als Meßfühler nicht Induk­ tionsschleifen, sondern Lichtmeßfühler an Lichtschranken vorge­ sehen, wobei die Lichtschranken an bestimmten Füllstandshöhen so angeordnet sind, daß der Lichtstrahl quer zur Röhrchenseele durch dieses hindurchtritt und der durch die Lichtschranke hindurchtre­ tende Schwimmer diese unterbricht, so daß ein meßbares Signal am Lichtmeßfühler ausgelöst wird.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssig­ keitsbehälters ist die Meßeinrichtung im Gehäuseinneren unterge­ bracht und der Behälter weist statt eines außenliegenden Schau­ glases lediglich eine elektrooptische Anzeigeeinrichtung, bei­ spielsweise eine Leuchtziffernanzeige, auf. Solch eine Leuchtan­ zeigeeinrichtung ist im Gegensatz zur Schauglasmessung insbe­ sondere bei schlechter Beleuchtung gut zu erkennen. Ist die Füll­ standsmeßvorrichtung zusätzlich mit Ein- und Ablaßventil ver­ bunden, so daß sie diese automatisch betätigen kann, so ist das Gerät auch von Behinderten leicht zu bedienen, insbesondere, wenn eine Vorwähleinrichtung zur Eingabe des gewünschten Füllstandes vorgesehen ist. In einer Ausführungsform, die zur Verwendung durch blinde Menschen geeignet ist, ist anstelle oder zusätzlich zur elektrooptischen eine elektroakustische Anzeigeeinrichtung, bei­ spielsweise mit Summern oder Sprachausgabe, vorgesehen.

Wenn die Schauglasanzeige ganz entfallen kann, so kann auch anstelle des Meßröhrchens ein Schwimmer verwendet werden, der im Behälter auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmt und über einen Arm mit einem elektromechanischen Wandler als Meßfühler verbunden ist, welcher die Beugung des schwimmertragenden Armes und somit den Füllstand mißt. Ein solcher Schwimmerarm als Meßfühler insbe­ sondere in einem Heißwasserbereiter in Verbindung mit einer elektrooptischen Anzeigeeinrichtung ist sehr wenig störanfällig und dabei wenig aufwendig.

Claims (15)

1. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung, insbesondere als Heißwasserbereitungsgerät, mit einem mit dem Behälterinhalt verbundenen Meßröhrchen oder Meßschlauch und einem auf der darin befindlichen Flüssigkeitssäule aufsitzenden Schwimmer, gekenn­ zeichnet durch wenigstens einen am Röhrchen oder Schlauch ange­ brachten Meßfühler zur Erkennung des durch eine bestimmte Füll­ standsmarke hindurchtretenden Schwimmers.

2. Flüssigkeitsbehälter im Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schwimmer ein Metallstück oder ein Magnet angebracht ist.

3. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler eine Induk­ tionsschleife oder -spule aufweist, die am Schlauch oder Röhrchen so angebracht ist, daß die einzelne Schleife um den Schlauch herum gewickelt ist derart, daß die Schlauchseele etwa senkrecht auf der Schleifenfläche steht.

4. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsmeßfühler am Schlauch oder Röhrchen entlang dessen Längsachse bewegbar angebracht und mit einem automatischen Vortrieb versehen ist.

5. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Licht­ schranke erzeugt, die durch das Meßröhrchen hindurchgeht, und daß der Meßfühler einen elektrooptischen Wandler aufweist, mit dem die Lichtintensität des durch den Schlauch oder das Röhrchen hindurch­ getretenen Lichtstrahles und insbesondere eine Unterbrechung des Lichtstrahles beispielsweise durch den hindurchtretenden Schwimmers gemessen werden kann.

6. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein elektro­ magnetisches Einlaßventil für den Flüssigkeitszulauf, das von der Füllstandsmeßeinrichtung betätigbar ist.

7. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung, gekenn­ zeichnet durch ein elektromagnetisches Ablaßventil für den Flüs­ sigkeitsablauf, das von der Füllstandsmeßeinrichtung betätigbar ist.

8. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektroop­ tische oder elektroakustische Füllstandsanzeigeeinrichtung.

9. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Füllstandsan­ zeigeeinrichtung eine Leuchtdioden- oder Flüssigkristall-Ziffern­ anzeigeeinrichtung ist.

10. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroakustische Füllstandsanzeigeeinrichtung einen Schallerzeuger zum Erzeugen eines Signaltones bei Erreichen oder Überschreiten bestimmter Füllstandswerte aufweist.

11. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach An­ spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroakustische Füll­ standsanzeigevorrichtung einen mikroprozessorgesteuerten Schaller­ zeuger beispielsweise zur Erzeugung einer Sprachausgabe aufweist.

12. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorwähl­ einrichtung zur manuellen Vorgabe eines gewünschten, von der Füll­ standsmeßeinrichtung mittels des von dieser automatisch betätigten Einlaßventiles einstellbaren Füllstandes.

13. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung, gekenn­ zeichnet durch ein zur Vertikalen in einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad geneigt angebrachtes Meßröhrchen.

14. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßröhrchen oder der Meßschlauch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Kurven oder unter verschiedenen Winkeln aufsteigend ausgebildet ist.

15. Flüssigkeitsbehälter mit Füllstandsmeßeinrichtung, insbe­ sondere als drucklos zu betreibendes, mit einem Einlaßventil an eine Wasserversorgungsleitung angeschlossenes Heißwasserberei­ tungsgerät, das eine elektrooptische oder elektroakustische Füll­ standsanzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßeinrichtung ein an einem auf der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter schwimmender Schwimmer vorgesehen ist, der über einen Schwimmerarm mit einem elektromechanischen Wandler als Meßfühler für die Armbeugung und damit für den Füllstand verbunden ist.