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Flüssigkeitsstandsanzeiger Bei Flüssigkeitsstandsanzeigern ist es
bekannt, Lichtstrahlen zur Kenntlichmachung des Flüssigkeitsstandes in einer bestimmten
Richtung aus dem Anzeiger heraustreten zu lassen. Ein solcher Fall liegt beispielsweise
vor, wenn der Flüssigkeitsspiegel von hinten unten mit Hilfe einer besonderen Lichtquelle
angestrahlt wird und die Lichtstrahlen an dem Flüssigkeitsspiegel reflektiert bzw.
total reflektiert werden. Die von dem Flüssigkeitsspiegel reflektierten Lichtstrahlen
treten dann in einem bestimmten Winkel aus dem Anzeiger heraus. Diese Lichtstrahlen
können infolgedessen nur dann mit genügender Deutlichkeit beobachtet werden, wenn
der Beobachter in der Richtung der austretenden Lichtstrahlen sehen kann. Dasselbe
ist der Fall, wenn der Flüssigkeitsstand in bekannter Weise so angeleuchtet wird,
daß der Flüssigkeitsraum dunkel, der darüber befindliche Raum hell erscheint.
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In den Kesselräumen, insbesondere bei Schiffen, ist es nun nicht immer
möglich, daß der Beobachter sich in die Richtung der austretenden Lichtstrahlen
stellen kann, weil hierzu oftmals der Platz fehlt. Der Beobachter ist vielfach gezwungen,
den Flüssigkeitsstandsanzeiger in einer ziemlich steilen Richtung beobachten zu
müssen. Die aus dem Flüssigkeitsstand bei den bekannten Vorrichtungen austretenden
Lichtstrahlen fallen aber im allgemeinen nicht sehr steil nach unten aus. Die zur
Kenntlichmachung des Flüssigkeitsstandes in einer bestimmten Richtung aus dem Anzeiger
heraustretenden Lichtstrahlen hat man bereits dadurch in eine beliebige gewünschte
Beobachtungsrichtung gelenkt, daß man vor dem Anzeiger einen einzelnen Spiegel angeordnet
hat. Dieser Spiegel besteht aus einem einzigen Stück und muß daher so groß sein,
daß der ganze Anzeiger darin sichtbar ist. Außerdem hat er noch den Nachteil, daß
oben und unten umgekehrt wird, so daß das Bild durch Anordnung einer besonderen
Linse wieder in die richtige Lage gebracht werden muß.
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Diese Nachteile treten nicht ein, wenn gemäß der Erfindung eine Anzahl
von über die Anzeigelänge verteilten parallel geschalteten kleinen Spiegeln Verwendung
findet. Diese Spiegel können derart dicht übereinanderliegen, daß die im einzelnen
Spiegel erfolgende Umkehrung von oben und unten nicht merklich in Erscheinung tritt.
Außerdem erfordert die Anordnung gemäß der Erfindung nur wenig Platz.
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Die Wirkung ist um so günstiger, je mehr das Verhältnis des Spiegelabstandes
zur Spiegellänge so bemessen ist, daß die aus dem einzelnen Spiegel austretenden
Lichtstrahlenbündel nicht durch schwarze Stellen beeinträchtigt werden. Eine besonders
einfache Ausführung ergibt sich, wenn die Spiegel senkrecht zur Längsachse des durch
die übereinander
angeordneten Spiegel gebildeten Strahlenrichters
liegen. Die Spiegel können durch mit solcher Neigung zu den eintretenden Lichtstrahlen
übeneinandergeschichtetb Glasplatten gebildet werden, daß die Spielt.:.; Jung durch
Totalreflektion erfolgt. Ilnb@i` liegen zweckmäßig die Glasstücke unmittelbar=.
aufeinander. Diese Ausführung ist also be- ' sonders einfach und billig. Der Strahlenrichter
ist in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens schwenkbar oder die Schräglage
der einzelnen Spiegel einstellbar ausgebildet.
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Das Wesen der Erfindung ist in der Zeichnung sinnbildlich dargestellt.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Gesamtanordnung. Der
Flüssigkeitsstand i wird mit Hilfe von Lichtstrahlen 2 von unten schräg angeleuchtet.
Die auf den Wasserspiegel 3 fallenden Strahlen werden in Richtung 4 reflektiert.
Da der Beobachter nur in Richtung 5 den Flüssigkeitsstand beobachten kann, ist ein
Strahlenrichter 6 vorgesehen, der die in Richtung 4. -fallenden Lichtstrahlen um
einen Winkel d umlenkt. Der Strahlenrichter 6 besteht aus einer. Anzahl einzelner
Spiegel 7, die sich über die ganze Länge des Flüssigkeitsstandes i verteilen.
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-In der Abb. 2 ist die Wirkung dieser Spiegelung sinnbildlich dargestellt.
Es ist erkennbar, daß der steigende Flüssigkeitsspiegel 3 innerhalb des Bereiches
des Spiegels-;' zu fallen. scheint. Steigt der Flüssigkeits: spiegel 3 aber,. noch
weite., derart, daß die von ihm -ausgehenden Lichtstrahlen aus dem Bereich. des
Spiegels 7' herausfallen, so kann der über dem Spiegel 7' angeordnete Spiegel 7"
in Wirksamkeit treten. Bei dem- Strahlenrichter wird also nunmehr auch der Flüssigkeitsspiegel
3 als gestiegen in Erscheinung treten. Ebenso bewirkt die Anordnung mehrerer dicht
übereinanderliegender Spiegel, daß bei Hell-Dunkel-Erscheinen des Flüssigkeitsstandes
dieselbe Erscheinung in dem Strahlenrichter eintritt, wie das aus Abb.2 zu ersehen
ist. Bei Verwendung eines einzelnen Spiegels -wäre dies unmöglich; bei Verwendung
vieler einzelner Spiegel im Sinne der Erfindung .wird demgegenüber insgesamt eine.
ausreichend übereinstimmende Erscheinung wie bei unmittelbarer Beobachtung des Flüssigkeitsstandes
hervorgerufen; nur innerhalb eines einzelnen Spiegels findet diese Umhehr von oben
und unten statt. Praktische Versuche mit einem Abstand -der einzelnen Spiegel von
etwa 2 bis 3 mm haben, gezeigt, daß die Umkehrung im_: eiüzelnen_ Spiegel nicht
bemerkbar ist.
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'Damit, eine möglichst günstige -Wirkung durch. die einzelnen Spiegel
erreicht wird, muß das Verhältnis von Spiegelabstand zu Spiegellänge in bestimmter
Weise bemessen werden. In Abb. 3 ist eine Spiegellänge c angenommen, die im: Verhältnis
zum Spiegel-.%hstand a zu groß ist. Wie aus dieser Ab-,-#Idung erkenntlich ist,
treffen lediglich die @yiii dem Bereich c in den Spiegel fallenden Lichtstrahlen
in Form der Lichtstrahlen f in das Auge des Beobachters. Die in dein Bereich a einfallenden
Lichtstrahlen gehen verloren, was an sich nicht weiter stört. Neben den Strahlen
f erscheinen aber noch im Auge des Beobachters Strahlen h, die schwarze Stellen
darstellen und infolgedessen die Bildzvirkung beeinträchtigen.
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Unter Zugrundelegung derselben Winkel für die Beobachtungsrichtung,
die Stellung des Spiegels im . Raume und des Eintrittswinkels der Lichtstrahlen
ist in Abb.4 ein Verhältnis von Spiegelabstand zu Spiegellänge dargestellt, in dem
die Spiegellänge c zu kurz bemessen ist. Auch hier tauchen neben den Strahlen f
schwarze Stellen lt auf.
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Unter sonst gleichen Umständen sind demgegenüber in Abb. 5 und 6 Verhältnisse
angegeben, die dunkle Stellen h. nicht enthalten. In Abb. 5 ist angenommen, daß
die Diagonale x mit dem eintretenden, in Abb. 6, daß' die Diagonale y. mit dein
austretenden Strahl zusammenfällt. Zwischen diesen beiden Grenzwerten für das Verhältnis
(in Abb. 5 ein größtes, in Abb. 6 ein kleinstes Verhältnis) kann beliebig geändert
werden. In allen Fällen werden -keine dunklen Stellen in Erscheinung treten. Wie
eine Nachrechnung. ergibt, - ergibt sich für die Länge c in Abb. 5 -die Größe
während für die Länge c in Abb. 6 sich die Größe
ergibt.
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Damit wird die projizierte Bautiefe des Spiegels -
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, die . Spiegel
durch Glasstücke zu bilden, in denen die Spiegelung durch Totalreflektion erfolgt.
Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn die Glasstücke unmittelbar
aufeinanderliegen, weil dadurch eine besondere Halterung der einzelnen Glasstücke
und Spiegel überflüssig- wird: In Abb. 7 und 8 ist die Wirktang =dieser Glasspiegel
dargestellt. Die Spiegelung in .den ° Glasstücken durch. Totalreflektion bedingt,
daß die einfallenden Lichtstrahlen durch eine andere Begrenzungsfläche
als
die zur Totalreflektion dienende Fläche eintreten. Bei diesem Eintritt findet eine
gewisse Brechung statt, die aber, wie das aus der Zeichnung hervorgeht, nicht weiter
stört. Es ist auch hier möglich, ein durch schwarze Stellen nicht beeinträchtigtes
Lichtstrahlen-Bündel f zu erhalten. Infolge der Brechung der Lichstrahlen an der
Begrenzungsfläche des Glases, an der die Lichtstrahlen eintreten, muß die Spiegellänge
c' bei Glas größer gewählt werden als bei einem richtigen Spiegel. Ist der Winkel
der Reflektion bei einem richtigen Spiegel
der gebrochene Winkel im Glas, so ergibt sich für die Spiegellänge bei Glas
wobei y für Glas
ist. Während in Abb. i die Spiegel schräg zur Längsachse des Strahlenrichters liegen,
ist in Abb. g eine senkrechte Anordnung zu dieser Längsachse gezeigt. In Abb. io
sind diese beiden Anordnungen schematisch verglichen. Wie daraus hervorgeht, ist
bei senkrechter Anordnung der Spiegel zur Längsachse eine bessere Ausnutzung der
Lichtstrahlen möglich als bei nicht senkrechter Anordnung. Dies ergibt sich daraus,
daß die beiden Diagonalen bei senkrechter Anordnung gemäß Abb. g gleich sind, während
sie bei nicht senkrechter Anordnung nach Abb. i nicht gleich sind.
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In weiterer Ausbildung des r rfindungsgedankens kann der Strahlenrichter
schwenkbar sein, z. B. um einen Drehpunkt 8 mit Hilfe einer Stellschraube g. Es
kann aber auch die Schräglage der einzelnen Spiegel einstellbar sein. Diese Schwenkbarkeit
und Einstellbarkeit des Strahlenrichters ist deshalb besonders vorteilhaft, weil
sie ohne Schwierigkeiten bei fest @eingebauten Flüssigkeitsstandsanzeigernmöglichist.
Dienormalen Flüssigkeitsstandsanzeiger können lediglich bei der Befestigung an ihrem
Standort eingestellt werden, später ist das nicht mehr oder nur mit außerordentlichen
Schwierigkeiten möglich.
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Die Verwendung von Glaskörpern für die Spiegel ermöglicht, Gläser
beliebiger Färbung zu verwenden, so daß besonders zu markierende Stellen, wie die
des höchsten, normalen und niedrigsten Flüssigkeitsstandes, in einfachster Weise
angedeutet werden können.