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Inhaltsanzeiger für Flüssigkeitsbehälter
Inhaltsanzeiger für allseitig
geschlossene Flüssigkeitsbehälter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Meist
wird der Flüssigkeitsstand und damit der Behälterinhalt durch in der Behälterwand
angebrachte Schaugläser oder durch außerhalb des Behälters angeordnete und mit dem
Behälter verbundene Standgläser kenntlich gemacht. Statt Schau- und Ditandgläser
werden auch innerhalb der Behälter angeordnete Schwimmer verwendet, deren jeweiliger
Stand außerhalb der Behälter in bekannter Weise sichtbar gemacht wird.
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Der Gegeitstand der Erfindung ist ein Inhaltsanzeiger, der den Inhalt
geschlossener Flüssigkeitsbehälter in ganz neuer eigenartiger Weise außerhalb der
Behälter kenntlich macht. Er besteht aus einem Hohlkörper, meist einem allseitig
geschlossenen Rohr, dessen Unterkante bei leerem Behälter bis auf den Boden des
Behälters reicht und dessen Oberkante bei gefülltem Behälter mit dem Behälterdeckel
abschneidet. Das Eigengewicht des Hohlkörpers ist in der tiefsten Stellung durch
eine Feder vollkommen ausgeglichen. Wird nun der Behälter mit Flüssigkeit gefüllt,
so wird das Gewicht des Hohlkörpers um das Volumen des eingetauchten Teiles mal
dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit leichter und der Hohlkörper bewegt sich
nach oben oder übt einen mit wachsender Eintauchtiefe wachsenden Druck nach oben
aus. Durch Messung der Aufwärtsbewegung oder des Druckes ist die Höhe des Flüssigkeitsstandes
und damit der Inhalt der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit gegeben. Es handelt
sich also bei dem hier beschriebenen System nicht um einen Schwimmer, der auf Schwimmertiefe
eingetaucht sich analog dem Flüs-
sigkeitsspiegel bewegt, sondern
um einen federnd aufgehängten Hohlkörper mit je nach Flüssigkeitsstand sich änderndem
Druck oder Hub.
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Zum Unterschied vom Schwimmer soll dieses neuartige Maschinenelement
mit Tauchkörper bezeichnet werden.
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Im folgenden sollen an Hand der schematischen .\blillungen einige
der vielen möglichen Ausfühiungsformen nach dem Tauchkörpersystem beschieben werden.
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Abb. I zeigt einen Behälter mit eingebautem Inhaltsanzeiger in tiefster
Stellung, d. h. bei leerem Behälter.
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A ist der Behälter, B der Tauchkörper, C die Entlastungsfeder, D
der mit dem Tauchkörper fest verbundene Zeiger, der auf der in Rauminhalte eingeteilten
Skala Æ den jeweiligen Behälterinhalt anzeigt. Die Feder C sitzt entweder lose oder
fest eingespannt zwischen ihren Federtellern. Im ersten Falle muß das Gesamtgewicht
des Tauchkörpers mindestens gleich dem Gewicht der von dem Tauchkörper hei ganz
gefülltem Behälter verdrängten Flüssigkeit sein; die Entlastungsfeder wird nur auf
Druck beansprucht, und der Tauchkörper macht lediglich eine Hubbewegung. Im zweiten
Falle ist nur das wirkliche Gewicht des Tauchkörpers auszugleichen, dann wird die
Feder erst auf Druck und dann auf Zug beansprucht. Der Tauchkörper wird leichter
und die Feder schwächer ausgeführt, wodurch der Apparat leichter anspricht; außerdem
ergibt die zweite Anordnung eine vorzügliche elastische Führung des Tauchkörpers
und verhindert l,ei Schrägstellung des Behälters, z. B. bei Einbau in Land- oder
Wasserfahrzeuge, Beschädigung der Anzeigevorrichtung. Bei stationärer Anordnung
ist eine Führung nicht erforderlich. Die Anzeigevorrichtung ist mit einem mit Schauglas
versehenen ( gehäuse abgedeckt und auf der Grundplatte F montiert; die Grundplatte
F besteht aus dem Befestigungsflansch und einem in den Behälter reichenden Rohr,
auf welches der untere Federteller aufgeschraubt ist.
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In Abb. 2 ist eine Anordnung mit auf der Grundplatte horizontal gelagerter
drehbarer Zeigerwelle dargestellt. Auf der Zeigerwelle ist eine Schnurrolle befestigt,
an deren Schnur der Tauchkörper aufgehängt ist. Durch eine Spiralfeder wird die
Welle stets nach rechts gedreht und die Schnur straff gehalten. Durch Einschaltung
eines Winkeltriebes (s. Abb. 2, obere Seitenansicht) kann die Zeigerplatte in jeder
gewünschten Schrägstellung angeordnet werden.
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Eine weitere Ausführungsform ergibt sich, wenn die oben angeführte
Spiralfeder so stark ausgeführt wird. daß sie als Entlastungsfeder dienen kann.
In diesem Falle ist das Spiralfedergehäuse als Schnurrolle ausgebildet und läuft
lose auf der fest eingebauten horizontalen Welle, hierbei wird die Feder einerseits
mit der Welle und andererseits mit dem Federgehäuse fest verbunden (s. Abb. 2, Seitenansicht
unten).
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Die Anordnung nach Abb. 2 hat den Vorteil kleiiierer Bauhöhe bei
größerem Anzeigebereich.
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Die im Vorgang beschriebenen Ausführungen sind nicht für Fernmeldung,
sondern nur für unmittelbare Ablesung auf dem Behälter geeignet.
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Bei druckfesterAusführung derlAnzeigevorrichtung sind sie für Behälter
mit Innen- bzw. Außendruck anwendbar.
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Für Anzeigefernübertragung bestimmte Ausführungen sind in Abb. 3,
4, 5 und 6 dargestellt.
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Für kürzere Entfernungen, z. B. vom Brennstofftank zum Armaturenbrett
bei Motorfahrzeugen oder bei stationären und Schiffsdieselmotoren vom Brennstoffhochbehälter
zum Steuerstand, eignet sich die Ausführung nach Abb. 3.
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Tauchkörper B und Entlastungsfeder sind wie in Abb. I und 2 ausgeführt.
Zwischen Tauchkörper B und Grundplatte F ist das hochelastische Wellrohr 1 eingeschaltet.
Geeignete Wellrohre werden aus Gummi, Kunststoffen oder Feinblechen fabrikmäßig
hergestellt; für einfache Anlagen genügt statt des Wellrdhres auch ein Gummiball.
In der Anzeigevorrichtung K ist ein Wellrohr L eingebaut und mit dem ersten Wellrohr
mittels Rohrleitung verbunden. Wird beim Füllen des Behälters das Wellrohr I durch
den Auftrieb des Tauchkörpers zusammengepreßt, so wird das Wellrohr L ausgedehnt
und umgekehrt. Das Wellrohr L ist mit einem Zeiger versehen, der auf einer Skala
den jeweiligen Behälterinhalt anzeigt.
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Schaltet man in die Verbindungsleitung einen Flüssigkeitsmesser ein,
wie auf der linken Seite der Abbildung dargestellt, so ist die Inhaltsanzeige hierdurch
gegeben und das Wellrohr L dient lediglich zum Auffangen der durchlaufenden Flüssigkeitsmenge.
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Eine besonders vorteilhafte und namentlich für größere Ausführungen
geeignete Anordnung zeigt Abb. 4.
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Hier ist das Wellrohr durch ein System rohrartig zusammengeschweißter
SIembranen ersetzt.
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Derartige Aggregate werden unter dem Namen »Metall-Faltenbalg-Federungskörper«
fabrikmäßig hergestellt. An den Faltenbalg ist unmittelbar oder mittels einer Rohrleitung
ein normaler Druckmesser angeschlossen. Faltenbalg und Leitung sind mit der Übertragungsflüssigkeit
gefüllt. Der Auftriebsdruck des Tauchkörpers wird mittels des Druckmessers gemessen
und dadurch der Behälterinhalt angezeigt.
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Die Gesamtänderung des Druckkörpers entspricht der Längenänderung
der Druckdose (Faltenbalg) und ist so unbedeutend, daß sie praktisch gleich Null
gesetzt werden kann. Infolgedessen kann der Tauchkörper in einfacher Weise sicherer
als im Vorgang beschrieben gegen Stöße und Lageänderungen gehaltert werden; eine
solche federnde Halterung ist im unteren Teile der Abb. 4 dargestellt.
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Die in Abb. 3 und 4 gezeigten Konstruktionen sind nicht für Behälter
mit innerem Über- oder Unterdruck vorgesehen. Da bei einer Fernmeldeanlage nach
dem Tauchkörpersystem die Gesamtanlage stets im statischen Gleichgewicht sein muß,
ist der Einfluß von Temperaturänderungen auf die Anzeigegenauigkeit praktisch so
geringfügig, daß sie
für die Mehrzahl der Anwendungsfälle bei einer
der Entfernung angepaßten Konstruktion bedeutungslos ist.
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In schematischer Darstellung zeigen Abb. 5 und 6 Ausführungen, welche
sowohl gegen Über- oder Unterdruck als auch gegen Temperaturdifferenzen unempfindlich
sind.
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In Abb. 5 ist der Tauchkörper B zwischen den Wellrohren i und N im
Behälter eingebaut, die Entlastungsfeder ist durch die Eigenfederung der Wellrohre
ersetzt. Von jedem Wellrohr führt eine Rohrleitung zu den beiden mittels des Zeigerträgers
P verbundenen Wellrohren R und S. Die Bewegung des Tauchkörpers wird hydraulisch
auf den Zeigerträger 1> übertragen und dadurch die Inhaltsanzeige vermittelt.
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Statt der Wellrohranzeigevorrichtung kann auch eine Flüssigkeitsmeßuhr
eingeschaltet werden.
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Innendrucke der Behälter gleichen sich durch die beiderseits angeschlossenen
Rohrleitungen aus; Temperaturdifferenzen werden in den Rohrleitungen und Wellrohren
aufgefangen, vorausgesetzt, daß die Rohrleitungen gleich lang und unmittelbar nebeneinander
verlegt sind.
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Elektrische Fernanzeige ist bekannt, z. B. für Uhren, für Standanzeigen
von Talsperren, Hub-und Drehbrücken u. a., im Wesentlichen aber nur für größere
Objekte. Allgemeinverwendung haben derartige Anlagen wegen ihrer Kompliziertheit
und Kostspieligkeit bisher nicht gefunden.
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In Abb. 6 ist eine elektrische Fernübertragung dargestellt, die der
Eigenart des Tauchkörpersystems angepaßt ist und wesentlich geringere Anlagekosten
erfordert.
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Die Grundplatte F besteht wie bisher aus einem in den Behälter ragenden
Rohr mit Befestigungsflansch; in das nach oben verlängerte Rohr ist das elektrische
Aggregat eingebaut. Dieses ist ähnlich einem Induktorium oder Trafo mit in der Außenspule
verschiehbar geführter Innenspule. Letztere ist mit dem Tauchkörper mittels zweier
Kardangelenke verl)unden. Von der Innenspule führt eine Doppelleitung zur Stromquelle,
von der Außenspule eine Doppelleitung zur Anzeigevorrichtung. Letztere besteht aus
einem Spannungsmesser, dessen Spannungsskala durch eine Behälterinhaltsskala ersetzt
ist. Die auf die Gesamtanordnung wirkenden Kräfte (Tauchkörperauftrieb, Federspannung
und innere Kräfte des elektrischen Aggregats) müssen so zueinander abgestimmt sein,
daß der beabsichtigte Zweck erreicht wird, d. h. mit wachsender Auftriebskraft soll
die in der Außenspule induzierte Spannung steigen und mit sich vermindernder Auftriebskraft
sinken; die jeweilige Messung der Spannung ergibt dann die Inhaltsanzeige. Da der
Spannungsverlust in der Leitung für die Längeneinheit bekannt ist, ist die Skala
je nach Entfernung einzustellen.
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Für alle bisher beschriebenen Ausführungen gilt allgmeiii noch folgendes:
Statt den Anzeigeapparat in den Behälter selbst einzubauen, kann derselbe auch in
einem besonderen Behälter eingebaut sein. <1er mit dem eigentlichen Behälter
mittels Rohrleitung verbunden ist. Diese Rohrleitung kann in den meisten Fällen,
namentlich bei nachträglichem Einbau an vorhandene Rohrleitungen angeschlossen werden.
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Die bei den im Vorgang beschriebenen Ausführungen bereits erwähnten
Vorteile des vorliegenden Tauchkörpersystems gegenüber bekannten Konstruktionen
sind nachfolgend noch einmal kurz zusammengefaßt: Standgläser sind außerhalb der
Behälter angebracht, sind zerbrechlich und erfordern nachziehbare Dichtungen. Wegen
ihrer Zerbrechlichkeit sind sie vielfach mit besonderem Bruchschutz versehen. Je
nach Behälterinhalt sind sie leicht verschmutzt und schlecht durchsichtig. In die
Behälterwand eingesetzte Schaugläser sind zwar weniger leicht zerbrechlich, haben
aber sonst dieselben Mängel wie Standgläser; dazu kommt noch, daß die Dichtungen
nicht nachziehbar sind und namentlich bei Erschütterungen schnell undicht werden
und Veranlassung geben zur Anbringung von Leckgefäßen oder sogar Leckrohrleitungen
<Schiffbau). Bei Nachdichtung oder Auswechslung von Schaugläsern müssen die Behälter
entleert und die angeschlossenen Maschinen stillgesetzt werden. Bei Bruch von Stand-
oder Schaugläsern laufen die Behälter leer, was nicht nur sehr unangenehm, sondern
bei Brennstoffbehältern auch gefährlich ist.
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Schwimmerkonstruktionen erfordern Führungen, bei Hebelschwimmern unerwünschte
Gelenke, sehr viel Platz und zwecks Einbau und Kontrolle abnehmbare Behälterdeckel;
äußere Sichtbarmachung des Flüssigkeitsstandes ist kompliziert, Fernanzeigeübertragung
nur für ganz große Objekte ausgeführt.
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In sehr vielen Fällen, wo Kenntnis von Inhalt oder Flüssigkeitsstand
von Behältern notwendig oder zum mindesten erwünscht ist, behilft man sich auch
heute noch mit recht primitiven Mitteln, z. B.
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Peilstöcken und Probierhähnen, aber doch nur deshalb, weil ein wirklich
allgemein brauchbarer Inhaltsanzeiger bisher nicht vorhanden war.
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Alle die oben angeführten überstände werden durch Anwendung des Tauchkörpersystems
vermieden und dadurch einem wirklich vorliegenden Bedürfnis auf ganz neue, eigenartige
Weise abgeholfen. Damit bedeutet die Erfindung des Inhaltsanzeigers nach dem Tauchkörpersystem
einen ganz bedeutenden technischen Fortschritt.