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Vorrichtung zum Bestimmen des Flüssigkeitsinhaltes eines auf beweglicher
Unterlage befindlichen Behälters Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Bestimmen des Flüssigkeitsinhalts eines auf beweglicher Unterlage beendlichen
Behälters. Sie kann insbesondere Anwendung finden, wenn es sich darum handelt, den
Inhalt von auf Luftfahrzeugen angebrachten Behältern, z. B. Brennstofftanks, festzustellen.
Zur Lösung dieser rufgabe sind die üblichen, z.B. mit Schwimmeranzeige arbeitenden
Flüssigkeitsstandmesser nicht verwendbar, da sie bei Schwankungen der Unterlage
je nach dem augenblicklichen Stand des Flüssigkeitsspiegels verschiedene Werte bei
gleicher Flüssigkeitsmenge liefern würden.
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Auch andere bekannte Verfahren, wie z. B. das kapazitive, bei dem
die Flüssigkeitsmenge die Kapazität eines elektrischen Kondensators meßbar verändert,
sind solchen Lagefehlern unterworfen.
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Bestimmen des Flüssigkeitsinhalts
eines auf bewegter Unterlage befindlichen Behälters, wobei diesem Behälter ein teilweise
mit Flüssigkeit gefüllter kleiner, dem Hauptbehälter modellmäßig oder geometrisch
sihnlicher Hilfsbehälter zugeordnet ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der
HauDtbehälter und der Hilfsbehälter mit je einer für ruhende Behälter bekannten
Schwimmermeßvorrichtung zur Ermittlung ihres Flüssigkeitsstandes ausgestattet sind
und daß durch einen Vergleich der so ermittelten Flüssigkeitsstände und den anderweitig
bestimmten Flüssigkeitsinhalt des Hilfsbehälters der gesuchte Flüssigkeitsinhalt
des auszumessenden Behälters bestimmt wird.
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Ist der Hilfsbehälter den gleichen Schwankungen ausgesetzt wie der
auszumessende Behälter, so liegen die Flüssigkeitsspiegel in beiden Behältern auch
bei Neigungen der Unterlage in einander parallelen Ebenen, und man kann aus ihrer
Differenz auf die Füllung des auszumessenden Behälters schließen, wenn man die Füllung
des Hilfsbehälters konstant hält.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung benutzt nicht unmittelbar diese
Differenz, sondern bringt sie durch Hinzufügen oder Fort. nehmen von Flüssigkeit
im Hilfsbehälter zum Verschwinden und leitet aus der Menge der zugeführten oder
entnommenen Flüssigkeit den gesuchten Meßwert ab. Zu diesem Zweck werden die Flüssigkeitsstände
in beiden Behältern relativ gleich gemacht, d. h. in den Hilfsbehälter wird so viel
eingefüllt daß die Flüssigkeitshöhen in beiden Behältern sich verhalten wie die
Höhen dieser Behälter selbst. Ist also der auszumessende Behälter z. B. bis zu einem
Drittel seiner Höhc gefüllt, so wird auch der Hilfsbellfilter
bis
zu einem Drittel seiner Höhe gefüllt, unabhängig davon, wie groß dann seine Füllhöhe
und welches der absolute Abstand der beiden Flüssigkeitsspiegel ist. Die relative
Gleichheit beider Spiegel wird zur Anzeige gebracht, und die zur Erzielung dieser
Gleichlieit dem Hilfsbehälter zugeführte oder entnommene Flüssigketsmenge dient
als Maß für die Füllung des Hauptbehälters. Wie sie bestimmt wird, ist für die Erfindung
unwesentlich. So kann sie z. B. durch Messung oder auch durch Wägung bestimmt werden.
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Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß der Hilfsbehälter dem
auszumessenden Behälter geometrisch ähnlich ist, wie dies die Ausführungsbeispiele
darstellen. Es genügt vielmehr in vielen Fällen, eine Modellähnlichkeit, d. h. ein
gleiches Verhalten von Haupt-und Hilfsbehälter hinsichtlich bestimmter Eigenschaften.
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Der mit der Anordnung nach der Erfindung verbundene Vorteil liegt
einmal darin, daß es möglich ist, auch bei auf schwankender Unterlage aufgestellten
Behältern die einfache und robuste Schwimmermeßvorrichtung zu verwenden. Sodann
kann auch für den Fall, daß ein chemals ruhender Behälter nun plötzlich auf einem
Fahrzeug aufgestellt werden soll, die bereits vorhandene Schwimmeranzeige mit nur
geringfügigen und ohne nennenswerten Mehraufwand zu erreichenden zusätzlichen Mitteln
weiter benutzt werden.
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Die Erfindung ist in den Fig. r und 2 näher erläutert.
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In Fig. 1 stellt r den Behälter, z. B. den Brennstofftank eines Flugzeuges,
dar, dessen Inhalt ermittelt werden soll. Er sei beispielsweise bis zur Höhe 2 mit
einer Flüssigkeit gefüllt, die ihm durch das Abflußrohr 4 entnommen werden kann,
5 stellt den Vergleichsbehälter dar, der bis zur Höhe 6 mit der Hilfsflüssigkeit
gefüllt ist. Diese Hilfsilüssigkeit braucht nicht wesensgleich der im Tank 1 enthaltenen
Flüssigkeit zu sein. Die Flüssigkeitsstände in beiden Behältern werden durch Schwimmer
7 und 8 nach außen übertragen.
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Dem Behälter 5 kann über den Hahn 9 und das Rohr 10 Flüssigkeit entnommen
werden. die in einem mit einer Maßeinteilung 11 versehenen Gefäß 12 aufgefangen
wird. Die Stellung des Schwimmers wird durch eine Marke 13 sichtbar gemacht. die
von einem mit dem Schwimmer verbundenen Seilzug 14 bewegt wird. Damit der Seilzug
gespannt bleibt, ist er durch ein Gegengewicht 15 belastet.
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Am Schwimmer 7 ist ebenfalls ein Seilzug 16 befestigt, der seine
Bewegung auf einen um den Punkt 18 drehbaren Hebel 17 übertritt, Die so Bewegung
dieses Hebels wird mittels eines dritten Seilzuges 19, der durch ein Gewicht 20
gespannt gehalten wird, auf eine zweite Anzeigemarke 21 übertragen. Die Verbindung
zwischen dem Seilzug 19 und dem Hebel 17 ist so ausgebildet, daß die Strecke vom
Verbindungspunkt bis zum Drehpunkt 18 des Hebels zur ganzen Länge des Hebels sich
verhält wie die Flüssigkeitshöhe des Hilfsbehälters 5 zu der des auszumessenden
Behälters 1.
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Die Inrken 13 und 2 1 sind so angebracht. daß sie bei gleichen relativen
Höhen der Flüssigkeitsspiegel 2 und 6 einander gegenüberstehen. Ein solcher Fall,
bei dem beide Behälter etwa bis zu zwei Drittel ihrer Höhe gefüllt sind, ist in
Fig. 1 dargestellt. Wird setzt dem Tank I durch das Rohr 4 Flüssigkeit entnommen,
so sinkt der Schwimmer 7 und bewegt dabei mittels des Seilzuges 1 6 den Hebel 17
nach oben. Hierdurch wird auch das Seil 1 ei in Bewegung gesetzt, das die Marke
21 nach oben bewegt. Die Marken 13 und 21 stehen also jetzt nicht mehr einander
gegenüber. Um festzustellen, wieviel Flüssigkeit dem Tank 1 entnommen ist, öffnet
man jetzt den hahn L) und läßt so lange Flüssigkeit aus dem ililfsbehälter 5 ausströmen,
bis die Marke 13 durch die Bewegung des Schwimmers 8 nach unten wieder zur Deckung
mit der Marke 21 gebracht ist.
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Um dies zu erreichen, muß eine bestimmte Flüssigkeitsmenge dem Behälter
5 entnommen werden, die im Gefäß 12 aufgefangen wird und deren Größe an der Skala
11 abgelese@ werden kann. Diese in 12 gesammelte Flüssigkeitsmenge verhält sich
aber zu der dem Tank 1 entnommenen wie die Höhe des Behälters 5 zu der des Tanks,
so dal3 die Flüssigkeit im Gefäß 12 unmittelbar als Maß für die dem Tank entnommene
Flüssigkeit dienen kann. Es ist hierbei gleichgültig, in welcher Weise die Menge
der bewegten Hilfsflüssig keit bestimmt wird. Sie kann in einem Meßgefäß gemessen
werden, sie kann aber auch gewogen oder mittels eines in dem Abfluß des Hilfsbehälters
angebrachten Flüssigkeitszählers bestimmt werden. In jedem Fall ist die Anzeige
von der Neigung der Behälter unabhängig.
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Die Meßeinrichtung ergibt eine grobe Meßgenauigkeit, da es möglich
ist. die in Frage kommenden kleinen Hilfsflüssigkeits mengen sehr genau zu bestimmen,
Im genannten Fall wurde angenommen. daß der Tank 1 entleert wird. Die Einrichtung
nach der Erfindung läßt sich jedoch mit gleichem Erfolg auch bei der Fiillullg des
Tanks anwenden. Man hat dann iiur @ Stelle des Hahnes 9 eine Pumpe anzubringen,
die eine meßbare Menge der Hilfsflüssigkeit in den Behälter 5 befördert. Auch können
die für die Messung notwendigen Arbeitsvorgänge selbsttätig vorgenommen werden.
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Für diesen Zweck lassen sich die verschiedensten bekannten Servomotoren
verwenden die die 1 Einstellung der Flüssigkeitsspiegel auf rclativc (;lcichlleit
vornehmen. So kann man z.B. die Marken 13 und 21 als Folgekontakteinrichtung ausbilden
und an die Kontakte einen Elektromotor anschließen, der eine an Stelle des Hahns
9 zu setzende Pumpe so lange und in solchem Sinne betitigt, daß die Spiegelgleichheit
erreicht eird. Dabei kann entweder die Menge der @ewegten Hilfsilüssigkeit als Uaß
dienen oder aber auch bei geeigneter Ausbildung der Pumpe deren Umdrehungszahl oder
die Umdrehungszahl des Motors, an welchen dann ein einfaches mechanisches Zählwerk
anzuschließen ist.
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Ein Ausführungsbeispiel für die selbsttätige Messung, bei welchem
keine besondere Hilfskraft benötigt wird. ist in Fig. 2 dargestellt.
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Hier sind wieder der auszumessende Be-@älter 1 und der Hilfsbehälter
5 mit je einem Schwimmer 7 und S ausgerüstet. Die notendige Übersetzung wird dadurch
erzielt. daß die mit den Schwimmern verbundenen Xngseile 14 und 16 mit je einer
Seilscheibe -- und 23 zusammenwirken. deren Radien sich verhalten wie die Behälterhöhen.
Die Seilscheiben sind auf zwei koaxialen, durchbohren Wellen 24 und 25 angebracht.
An dicse Wellen oder an die Seilscheiben greifen Federn 26 und 27 an, die die Zugseile
gespannt erhaltcn. Die Hohlwelle 25 umfaßt den Stumpf der Welle 24, und beide Wellen
sind an ihren zusammenstoßenden Enden mit IIilfe von Bohrungen und Suten so ausgebildet,
daß nur bei einer bestimmten Winkelstellung der beiden Scheiben 22 und 23 zueinander
der durch die beiden Längsbohrungen der Wellen gebildete Kanal geschlossen ist.
Die Bohrung der Welle 24 ist mit dem Behälter 5 verbunden, während die Bohrung der
Welle 25 über eine Leitung 28 mit einem Meßgefäß 29 verbunden ist, dessen Inhalt
an einer Teilung 30 abgelesen werden kann. Die beschriebene Einrichtung arbeitet
in folgender Weise: Stehen die beiden Flüssigkeitsspiegel 2 und 6 relativ gleich
hoch, so ist die Verbindung zwischen den Bohrungen von 24 und 2; unterbrochen. und
es kann keine Hilfsfiüssigkeit aus dem Behälter 5 in das Meßgefäß 29 übertreten.
Sinkt jetzt infolge einer Entnahme über das Rohr 4 der Spiegel im Gefäß 1, so bewegt
sich der Schwimmer 7 nach unten und dreht dabei die Scheibe 23 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Dadurch wird die Verbindung zwischen den beiden Bohrungen hergestellt, und aus dem
Behälter 5 tritt Flüssigkeit in den Behälter 29 über. Hierdurch sinkt aber der Spiegel
im Behälter 5, und der Schwimmer 8 dreht auch die Scheibe 22 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Diese Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter 5 dauert so lange an, bis die Fiüssigkeitsspiegel
2 und 6 relativ gleich sind und die beiden Scheiben 22 und 23 nieder winkelgleich
stehen. Dann schließt sich der Kanal 24, 25, und die in den Behälter 29 übergetretene
Flüssigkeitsmenge gibt an, wieviel Flüssigkeit dem Behälter 1 entnommen wurde.