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Einrichtung zum Abtasten des Spiegels einer Flüssigkeitssäule, insbesondere
für die Inhaltsmessung stationärer Brennstofftanks
Insbesondere bei der Inhaltsmessung
großer Stationärer Brennstofftanks werden an die hierbei eingesetzten Flüssigkeitsstandanzeiger
besondere Anforderungen gestellt. Einmal sollen diese mit Rücksicht auf die zumeist
großen Durchmesser der Tanks sehr genaue Angaben liefern, da sich sonst bei der
Inhaltsbestimmung beträchtliche Abweichungen von dem tatsächlich vorhandenen Flüssit,keitsvolumen
ergeben. Andererseits ist man im Hinl>lick auf die Feuer- und Explosionsgefahr
solcher Tankanlagen bestrebt, die Flüssigkeitsstandanzeiger, welche im Hinblick
auf die geforderte Meßgenauigkeit undFernanzeigezumeistelektrischer Natur sind,
so auszubilden, daß keine offenen Kontaktstellen innerhalb des Tanks vorhanden sind
und mit sehr schwachen elektrischen Strömen gearbeitet werden kann.
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Es sind beispielsweise elektrische Flüssigkeitsstandanzeiger vorgeschlagen
worden, bei denen die von einem Schwimmer angezeigte Höhe des Flüssigkeitsspiegels
mittels einer elektrischen Kontakteinrichtung und eines umsteuerbaren elektrischen
Nachführmotors abgetastet wird. Die an einer mit dem Nachführmotor gekuppelten Seiltrommel
aufgehängte elektrische Kontakteinrichtung wird hierbei in Abhängigkeit vom Schwimmerstand
verstellt und folgt dem Schwimmer ständig. Als Maß für die Höhenänderung des Schwimmers
dient der D rebweg des Nachführmotors, welcher aufgezeichnet, an einem Zählwerk
angezeigt oder mittels des
Gebers eines elektrischen Fernühertragungssystems
fernübertragen wird. Mit derartigen Einrichtungen erzielt man sehr genaue Meßergebnisse
in der Größenordnung von einigen Zehntelmillimetern Flüssigkeitssäule. Hierbei ist
auch aus den erwähnten Sicherheitsgründen vorgeschlagen worden, für die elektrischeKontakteinrichtung
geschlossene, magnetisch auslösbare Quecksilberschaltröhren zu verwenden, um offene
Kontaktstellen zu vermeiden, und bei Verwendung von Verstärkern mit sehr schwachen
Steuerströmen zu arbeiten. Wenn man mit den Vorschlägen auch bereits einen beträchtlichen
Schritt vorwärts gekommen ist, so verbleibt immer noch die Tatsache, daß stromführende
Leitungen und elektrische Kontakte in den Tank bzw. in mit diesen verbundene Teile
(kommunizierende Standrohre) hineinverlegt werden müssen. Erstrebenswert wäre es,
wenn man letzteres grundsätzlich vermeiden könnte, ohne daß hierdurch jedoch die
bisher erreichte hohe Meßgenauigkeit in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Der Erfindung ist es gelungen, diese Aufgabe zu lösen. Sie geht ebenfalls
von den bekannten Einrichtungen zum Abtasten des Flüssigkeitsspiegels aus, bei welchen
mittels eines umsteuerbaren elektrischen Motors, z. B. über eine von diesem angetriebene
Seiltrommel, ein die Umsteuerung des Motors bewirkender Impulsgeber (Steuervorrichtung)
selbsttätig dem Flüssigkeitsspiegel bzw. dem Schwimmer nachgesteuert wird. Gemäß
der Erfindung wird als nachgesteuerter Impulsgeber ein rein pneumatischer verwendet.
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Als solcher wird beispielsweise vorteilhaft eine Druckluft führende
Leitung mit zwei hintereinandergeschal teten Drosselstellen verwendet, von denen
die eine ungesteuert, die zweite dagegen durch den Flüssigkeitsspiegel biw. durch
den Schwimmer gesteuert ist, wobei der zwischen den Drosselstellen herrschende Druck
als Steuerdruck dient, welcher ein empfindliches Druckmeßgerät beaufschlagt, welches
seinerseits im Stromkreis des Nachführmotors liegende Stromkontakte steuert.
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Die nachgiebige Druckluftleitung wird mittels einer mit dem Nachführmotor
gekuppelten Seiltrommel ständig dem Flüssigkeitsspiegel bzw. einem Schwimmer nachgesteuert.
Die zweite gesteuerte Drosselstelle der Druckluftleitung ist gebildet durch die
freie Austrittsöffnung (Mundstück) der Druckluftleitung in Verbindung mit dem dieser
unmittelbar gegenüberstehenden Flüssigkeitsspiegel, besser jedoch in Verbindung
mit einer dieser Austrittsöffnung unmittelbar vorgelagerten, von einem Schwimmer
getragenen Drosselplatte. Abstandsänderungen zwischen Mundstück und Drosselplatte
(Steuerung der Drosselstelle) bewirken Druckänderungen in der Druckluftleitung zwischen
den beiden Drosselstellen. Diese Druckänderungen werden, wie beschrieben, für die
Umsteuerung des Nachfolgemotors ausgenutzt. Derartige Drosselsteuerungen haben auf
anderen Gebieten der Technik für andere Zwecke bereits Anwendung gefunden und sich
bestens bewährt. Mit so ausgebildeten Flüssigkeitsspiegelabtasteinrichtungen gemäß
der Erfindung lassen sich Meßgenauigkeiten erzielen, welche in keiner Weise hinter
den bisher mit rein elektrischen Einrichtungen erreichten zurückstehen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungslieispiel der Erfindung in stark
schematisierter Darstellung wiedergegeben.
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Mit I ist ein Schwimmer bezeichnet, welcher innerhalb eines nicht
weiter dargestellten Benzintanks auf der Oberfläche 2 der Flüssigkeit schwimmt.
Er ist von einem Schutzrohr 3 umgeben, welches von einem über eine Trommel 4 geführten
Seil 5 getragen wird. Die Seiltrommel 4 ist mit der Welle eines umsteuerbaren Elektromotors
6 gekuppelt, welcher außerdem ein Zählwerk 7 sowie den Geber 8 eines elektrischen
Fernübertragungssystems antreibt. An dem Schutzrohr 3 ist das Ende einer nachgiebigen
Druckluftleitungg befestigt. Mit 10 ist ein Gebläse angedeutet, welches ständig
einen Druckluftstrom durch die Leitungg schickt. II ist ein Druckregler. In der
Druckluftleitung sind zwei Drosselstellen vorgesehen; die eine ist durch die düsenartige
Verengung 12 gegeben und ist ungesteuert. Die zweite Drosselstelle wird gebildet
durch die freie Austrittsöffnung 13 der Druckluftleitung in Verbindung mit der dieser
Offnung unmittelbar gegenüberliegenden, am Schwimmer I sitzenden Drosselplatte 14.
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Zur Zentrierung der Platte zum Leitungsmundstück I3 sind einerseits
am Schwimmer und andererseits am Rohrkörper angreifende weiche Zentrierungsfedern
I5 vorgesehen. Eine Druckmeßleitung I6, die zu einem empfindlichen Druckmesser 17
führt, nimmt den zwischen den beiden Drosselstellen herrsdhenden Steuerdruck ab.
Im vorliegenden Falle erfollgt die Abnahme unmittelbar hinter der ungesteuerten
Drosselstelle 12. Der Hub der Druckdose 17 wird über ein Hebelsystem I8 auf einen
Auslösemagneten 19 übertragen', welcher mit zwei ihm gegenüberstehenden geschlossenen,
magnetisch auslösbaren Quecksilberschnappschaltröhren 20, 21 zulsLammenwirkt, welehe
im Stromkreis A des Kacliführmotors 6 liegen und dessen Umsteuerung bewirken.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß bis zum Erreichen eines maximal
vorgegebenen Abstandes d1 zwischen I3 und 14 der eine Kontakt, etwa 21, durch die
Nähe des Auslösemagneten 19 geschlossen bleibt, wobei der Motor 6 so läuft, daß
das Schutzrohr 3 und damit das Mundstück I3 durch die Seiltrommel 4 nach oben bewegt
wird. Bei Erreichen des maximalen Abstandes dl ist der Druck in I7 so weit gesunken,
daß sich der Auslösemagnet inzwischen von der Schaltröhre 21 entfernt, diese somit
stromlos gemacht hat und gleichzeitig die Schaltröhre 20 betätigt, die den Motorstrom
umkehrt, wodurch die Seiltrommel 4 den Rohrkörper 3 wieder absenkt. Damit nähert
sich das Mundstück I3 wieder der Drosselplatte 14, und zwar bis zu einem vorgegebenen
Mindestabstand' d2. Mit Annäherung an die Drosselplatte steigt der Druck bei 17
wieder an. Bei Erreichen des Abstandes d2 ist der Druck so weit angestiegen, daß
der Auslösemagnet jetzt den Kontakt 20 geöffnet und durch
Annäherung
an die Quecksilt>erschaltröhre 2I dessen Kontakt geschlossen hat, so daß der
Motor wieder umgepolt wird und die Seiltrommel den Rohrkörper mit dem Mundstück
wieder anhebt. Dieses Spiel wiederholt sich ständig, wobei der pneumatische Impulsgeber
automatisch etwaigen Höhenbewegungen des Schwimmers folgt. Der Drehweg des Nachführmotors
ist hierbei ein Maß für die Höhenänderung des Flüssigkeitsspiegels. Die periodische
Auf- und Abwärtsbewegung des Impulsgebers ist in Wahrheit sehr gering, wenn keine
Höhenänderungen des Flüssigkeitsspiegels auftreten. Die Abtasteinrichtung arbeitet
im vorliegenden Falle ständig. Man kann natürlich Mittel vorsehen, um diese nur
zeitweise zu betreiben.
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Der beschriebene pneumatische Impulsgeber stellt eine besonders vorteilhafte
Lösung dar.
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Selbstverständlich sind auch zahlreiche andere Lösungen möglich, auf
die nicht näher eingegangen werden soll, da sie dem Prinzip nach für andere Zwecke,
insbesondere in der Regeltechnik, bekannt sind.