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Flüssigkeitsstandanzeiger Zum Messen des Flüssigkeitsinhalts von Hohlkörpern,
wie Benzintanks 0. dgl., verwendet man Schwimmeranordnungen.
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Sobald der Flüssigkeitsspiegel sich in seiner Neigung relativ zur
Tånkachse verändert, wird die Schwimmeranzeige von der durch'die Form des Tanks
beeinflußten Höhe des Flüssigkeitsspiegels an der Meßstelle beeinflußt.
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Man hat daher versucht, bei derartigen Flüssigkeitsstandanzeigern
die durch Schwankungen des Behälters oder der Flüssigkeit bedingten Veränderungen
des Flüssigkeitsspiegels durch eine besondere Vorrichtung auszugleichen. Bei einer
bekannten Anordnung, bei der die Flüssigkeitsstanidanzeige durch einen einen Widerstandszweig
einer Weatstoneschen Brücke veränderten Schwimmer bewirkt wird, soll der Ausgleich
dadurch erreicht werden, daß der Schwimmer aus zwei um eine Achse schwenkbaren,
mit je einer Schwimmer kugel versehenen Armen besteht, die derartig über einen kreisförmigen
Widerstand gleiten, daß der abgegriffene Widerstandswert und daher die Flüssigkeitsstandanzeige
sich entsprechend dem von den beiden Schwimmerarmen eingeschlossenen Winkel verändert.
Durch eine solche Anordnung werden zwar Schwankungen des Flüssigleitsspiegels ausgeglichen,
die in bestimmter Richtung, nämlich so erfolgen, daß die eine S+chwimmerkugel ebensoviel
sinkt, wie die andere gehoben wird. Bei anders gerichteten Schwankungen tritt jedoch
ein Ausgleich nur unvollkommen oder überhaupt nicht ein.
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Bei der durch die Erfindung geschaffenen Anordnung wird ein Ausgleich,
unabhängig von der Schwankungsrichtung des Flüssigkeitsspiegels bzw. Behälters,
dadurch erzielt, daß die Ausgleichsvorrichtung aus einer gewölbten oder ebenen Fläche
besteht, auf der durch die die Veränderung des Flüssigkeitsspiegels herbeiführenden
Kräfte ein Steuerorgan derart bewegt wird und dadurch solche Widerstände in den
Anzeigestromkreis ein-bzw. aus dem Stromkreis ausgescbaltet werden, daß die durch
den Schwimmer bewirkte Flüssigkeitsanzeige entsprechend der jeweils eingenommenen
Lage des Schwimmers berichtigt wird. Als bewegende Kräfte kommen die Schwerkraft
oder die Fliehkraft oder auch das Beharrungsvermögen in Betracht.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Ausgleichsvorrichtung
aus einer zweckmäßig in Form einer Kugelkappe ausgebildeten Schale aus elektrisch
nichtleitendem Stoff, deren Boden mit an die Widerstände angeschlossenen Kontaktstellen
versehen ist, von denen zwei oder mehrere von einem sich unter der Wirkung der Störkräfte
auf dem Schalenboden bewegenden Leiter überbrückt werden. Der Leiter kann aus einer
gewissen NIenge Quecksilber bestehen, während die Kontaktstellen an den
I(reuzungsstellen
von im Winkel zueinander angeordneten Rillen liegen können. Die Schale ist derart
angeordnet, daß sie dieselben Bewegungen ausführt bzw. denselben Kräften ausgesetzt
ist wie der zu messende Tank.
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Um bei dem Ausgleich nicht nur die jeweilige Neigung des Flüssigkeitsspiegds
zum Tank, sondern auch die jeweilige im Tank enthaltene Flüssigkeitsmenge zu berücksichzeigen,
kann gemäß der Erfindung die Ausgleichsvorriehtung mit zwei Wählstufen arbeiten.
Die Anordnung wird in diesem Fall so getroffen, daß das Steuerorgan der Ausgleichsvorrichtung
unter mehreren, zur Berücksidtigung der Neigung vorgesehenen Widerständen denjenigen
auswählt, der der jeweiligen Neigung entspricht, während durch den Schwimmer auf
dem eingeschalteten Wi,derstand der der jeweiligen Flüssigkeitshöhe entsprechende
Wert eingeregelt wird.
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Die den verschiedenen Neigungsstufen zugeordneten Widerstände besitzen
eine diesen Neigungen entsprechende Eichung für alle möglichen Höhen des Flüss igkeitsspiegels.
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Handelt es sich um mehrere Tanks oder mehrere Abteilungen eines Tanks,
so können die in diesen vorgesehenen Ausgleichsvorrichtungen derart in Reihe geschaltet
werden, daß sie einen einzigen Anzeigestromkreis mit einem gemeinsamen Anzeigeinstrument
bilden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Abbildungen
beschrieben, und zwar zeigen Abb. I die schematische Darstellung eines Flüss igkeitsbehälters
mit einer Anzeigevorrichtung, Abb. 2 eine Draufsicht auf ein Korrektionsgerät gemäß
der Erfindung, Abb. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Korreldionsgerätes nach
Abb. 2, Abb. 4 eine Schaltskizze für den Stromlauf eines Anzeigeinstrumentes, Abb.
5 und 6 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Einrichtung, Abb. 7
das Schema eines Korrektionsgerätes mit zwei Schaltstufen gemäß der Erfindung, Abb.
8 und 9 weitere Ausführungsformen der Erfindung, Abb. 10 einen Schnitt durch einen
Tank in schematischer Darstellung mit zwei Schwimmeranordnungen, Abb. ii einen Schnitt
durch einen Tank mit Trennwänden in schematischer Darstellung.
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In der Zeichnung bedeutet I einen Schnitt durch einen Teil eines
Tanks. 2 ist ein Schwimmkörper, der bei 3 mit einem den Schwimmkörper durchdringenden
Schaft 4 schwenkbar verbunden ist. Der Schaft 4 durchsetzt bei 5 den Tankdeckel.
Am Ende des Schaftes 4 ist ein Schleifkontakt 6 vorgesehen, der auf einen Widerstand
7 einwirkt.
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Abb.2 zeigt eine Schale8 aus elektrisch nicht leitendem Stoff, auf
deren Boden rechtwinklig zueinander verlaufende Rillen 9 und 10 vorgesehen sind.
Die Schale kann die Form einer Kugelkappe aufweisen und den in Abb. 3 veranschaulichten
Querschnitt besitzen. Abb. 3 veranschaulicht jedoch lediglich einen Schnitt durch
die Anordnung nach Abb. 2 gemäß Linie III-III. Der Einfachheit halber ist nur die
Schnittfläche selbst dargestellt. Die Schale ist derart angeordnet, daß sie dieselben
Bewegungen ausführt bzw. den gleichen Kräften ausgesetzt ist wie der zu messende
Tank. Die Schale ist an den Kreuzungen der Rillen 9 und 10 mit Kontaktstiften ii
durchsetzt.
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Diese Kontaktstifte ragen von außen in den Hohlraum der Schale. Benutzt
man Ouecksilber als Kontalitmittel, so füllt eine in der Schale liegende kleine
Quecksilbermenge Q je nach Lage der Schale Stücke der Rillen g und Io teilweise
aus, so daß, wie in Abb. 3 veranschaulicht, z.B. die Kontakte I2 und I3 leitend
miteinander verbunden sind.
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Abb. 4 zeigt das grundsätzliche Schaltschema des Anzeigestromkreises.
Ein elektrisches Meßgerät 14 liegt einerseits über eine Leitung 15 an einer Spannung
t6, andererseits über eine Leitung I7 an dem Schleifkontakt 6. Das Meßgerät ist
zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß die Ausschlag größe mit kleiner werdender
WIengenanzeige zunimmt. Der Widerstand 7 ist einseitig über eine Leitung IS an Erde
angeschlossen. Wie bereits erwähnt, steht der Schleifkontakt 6 unter dem Einfluß
des Schwimmers 2 (Abb. I) In höchster Schwimmerstellung soll der Schleifkontakt
6 den Widerstand 7 bei Iß (Abb.4) berühren. Der in dieser Stellung durch das Gerät
14 fließende Strom bewirkt einen Zeigerausschlag, der der Vollstellung des Tanks
entspricht. Mit sinkendem Flüssigkeitsspiegel geht auch der Schleifkontakt 6 nach
abwärts. Entsprechend verringert sich der in dem Stromkreis fließende Strom. Der
Zeiger des Meßgerätes 14 geht zurück. Die Widerstandsverteiluug auf dem Widerstand
7 ist derart, daß den letzten Flüssigkeitsmengen im Tank höhere Widerstandswerte
entsprechen als den vorhergehenden Flüssigkeitsmengen, wodurch die letzten Flüssigkeitsmengen
mit gegenüber den anderen Anzeigen größerer Genauigkeit angezeigt werden.
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Wird beispielsweise der in Abb. 5 im Querschnitt veranschaulichte
Tank 20 in Richtung des Pfeiles A gekippt, so möge der Flüssigkeitsspiegel der in
dem Tank befindlichen Flüssigkeit aus der in Abb. 5 veranschaulichten Lage B in
die Lage C kommen. Der in dem Beispiel angenommene Querschnitt
des
Tanks bedingt, daß der z. B. in Richtung der gestrichelten Linie verschiebbare Schwimmer
im Falle eines Flüssigkeitsspiegels gemäß Lage C sinkt, ohne daß sich der Flüssigkeitsinhalt
des Tanks ändert. Zu dem Tank gemäß Abb. 5 gehört eine in Abb. 6 im Querschnitt
schematisch dargestellte Schale.
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Da die Schale dieselbe Kippung ausführt wie der Tank 20, So nimmt
die durch Quecksilber gebildete Kontaktbrücke 22 eine der Lage C in Abb. 5 des Flüssigkeitsspiegels
entsprechende Stellung ein. Es wird Kontakt zwischen den Kontaktstellen 23 und 24
hergestellt. Entsprechend der Eichung des Korrektionsgerätes werde in Idiesem Falle
der Punkt 25 des Widerstandes 7 (Abb. 4) über die Kontaktbrücke 22 an Erde gelegt.
Der zwischen Leitung Ig und Punkt 25 liegende Widerstand ist daher kurzgeschlossen.
Durch diesen Teilkurzschluß wird in dem Anzeigestromkreis ein gegenüber dem Normalfall
höherer Stromfluß erzeugt. Hat man bei der Eichung darauf geachtet, daß die hierdurch
bedingte Stromzunahme der durch die Kippung des Tanks bedingten Stromabnahme entspricht,
so zeigt das Meßgerät 14 trotz scheinbaren Absinkens der Schwimmeranordnung den
richtigen Tankinhalt an. Die Genanigkeit der Anzeige hängt von Ider Anzahl der im
Korrektionsgerät angebrachten Kontaktstellen ab. Es brauchen hierbei die Kontaktstellen
nicht gleichmäßig über den Schalenboden verteilt zu sein. Die Häufung der Kontaktstellen
kann sich je nach der verlangten Korrekturgenauigkeit ändern, wobei zu beachten
ist, daß die Korrekturnotwendigkeit auch je nach Kipplage des Tanks bzw.
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Neigung des Flüssigkeitsspiegels verschieden sein kann. Diejenigen
Kontaktstellen, die gleichen Korrekturwerten entsprechen, können untereinander leitend
verbunden sein. So können z. B. mindestens zwei auf dem gIeichen Durchmesser liegende
Stellen gleichen Korrektionsxvert aufweisen. In Abb. 4 sind z. B. sieben Kontaktstellenanschlüsse
26 bis 32 veranschaulicht. Die Anzeigekorrektur des Gerätes kann auch so vorgenommen
werden, daß der Schwimmer auf den Zeiger, das Korrektionsgerät dagegen auf die alsdann
beweglich angebrachte Skala einwirkt.
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Bei Einwirkung der Fliehkraft kann die Neigung des Flüssiglcgitsspiegels
und die zugehörige Verlagerung des Quecksilbers verschieden sein. Jeder Flüssigkeitsneigung
kommt aber eine bestimmte QuecksilWberverlagerung zu.
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Die Fehlanzeige ist jedoch nicht nur von -der jeweiligen Neigung
des Flüssigkeitsspiegels zum Tank abhängig, sondern gleichzeitig von der jeweiligen,
im Tank enthaltenen Flüssigkeitsmenge. Zur Beseitigung dieser beiden Fehlerquellen
kann das Korrektionsgerät gemäß der Erfindung mit zwei Schaltstufen ausgerüstet
sein. Abb. 7 ist eine schematische Wiedergabe eines solchen Gerätes. Der Schalenquerschnitt
33 besitzt wiederum mehrere Kontaktstellen 34 bis 40.
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Die Kontaktstellen 35, 37 und 39 sind an Erde angeschlossen. Die Kontaktstellen
34, 36, 38 und 40 stehen mit je einem der Widerstände 41 bis 44 in Verbindung. Die
zu diesen Wi!derständen gehörenden Schleiflcontakte 45 bis 48 werden gemeinsam durch
den Schwimmer 2 gesteuert. In der ersten Wählstufe (Neigungsstufe) wird der der
betreffenden Neigung zugeordnete Widerstand ermittelt. Jeder Widerstand ist durch
geeignete Widerstandsverteilung derart geeicht, daß die vom Schwimmer gesteuerte
Schleifkontakteinstellung eine der wahren Flüssigkeitsmenge entsprechende Stromstärke
herbeiführt, so daß das im Anzeigestromkreis liegende Meß gerät 49 den richtigen
Wert anzeigt. Die Quecksilbermenge ist bei dieser Ausführung so zu wählen, daß jeweils
nur zwei Kontaktstellen miteinander verbunden sind.
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Bei der Schaltung gemäß Abb. 4 entspricht eine Widerstands erhöhung
im Anzeigestromkreis einem Sinken des Flüssigkeitsspiegels.
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Abb. 8 veranschaulicht mehrere Korrektionsgeräte in Reihenschaltung,
die sowohl mit der Grundschaltung nach Abb. 4 als auch nach Abb. 7 möglich ist.
Bei dem Beispiel einer Reihenschaltung (Abb. 8) entspricht dem Steigen des Widerstandes
ein Sinken des Flüssigkeitsspiegels.Die Korrektionsaggregate 50 und 5I können je
einem Tank zugeordnet sein. Beide Korrektionsaggregate arbeiten auf ein einziges
Anzeigegerät 52. Die Zwischenkontakte 53 der Schalen sind an das feste Ende des
Regeiwiderstandes 54 angeschlossen.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Skala des Meßgerätes 52 in der
Anzahl der zu überwachenden Tanks entsprechende Teilabschnitte aufgeteilt werden.
Sind alle in Reihe geschalteten Tanks voll, so fließt im Anzeigestromkreis der geringste
Meßstrom. Das Anzeigegerät zeigt jedoch noch immer einen gewissen Ausschlag. Erfährt
der Stromkreis eine Unterbrechung, so geht der Zeiger des Anzeigegerätes in die
Nullstellung. Das Gerät kann in diesem Falle einen Kontakt schließen, der einen
Störungsalarm einschaltet.
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Bei starker Unterteilung eines Haupttanks durch Trennwände, z. B.
gemäß dem in Abb. II veranschaulichten Querschnitt, kann eine Schwimmeranordnung
in der Abteilungsmitte in jeder der Abteilungen 55, 56, 57 und 58 ausreichend sein.
Bei gestreckten Tanks ist die Anbringung von Schwimmeranordnungen an den Tankenden
empfehlenswert. Ein solcher Fall ist z. B. in Abb. 10 angedeutet. Es bedeuten
in
dieser AbbiMung 59 und 60 die Bewegungsachsen zweier SchwimIeranordnungen. Die von
diesen Schwimmeranordnungen gesteuerten Sehleifkontakte können auf parallel oder
in Reihe zueinander liegenden Widerständen arbeiten.
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Der Schleifkontakt 6 kann mit einer Anordnung von Arbeitskontakten
zusammenwirken, um Voll- und Leerstellung selbsttätig anzuzeigen. In Abb. g ist
als Ausführungsbeispiel ein Drehschalter veranschaulicht. Der Arm 6I des Drehschalters
ist mit einer Zunge 62 versehen, die bei Einwirkung auf eine Schaltfeder 63 in Richtung
des Pfeiles E zwischen der Schaltfeder 63 und der Kontaktfeder 64 Kontakt bildet
und hierdurch den Stromkreis z. B. für einen Wecker 65 schließt.
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Wird die Schaltfeder 63 in einer dem Pfeil E entgegengesetzten Richtung
bewegt, so wird Kontakt mit einer Kontaktfeder 66 gebildet, wodurch ein Stromkreis
z. B. für eine Signallampe 67 geschlossen wird. Hierdurch kann Voll- bzw. Leerstellung
angezeigt werden.
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Die vorstehende Beschreibung hat lediglich den Zweck, daß der Erfindung
zugrunde liegende Prinzip zu veranschaulsichen. - Es lassen sich selbstverständlich
mannigfache Änderungen gegenüber den dargestellten Ausführungsformen durchführen,
ohne an dem Prinzip der Erfindung etwas zu ändern.