DE8628390U1 - Vorrichtung zur Überwachung des Spiegels einer Flüssigkeit im Innern eines Behälters - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung des Spiegels einer Flüssigkeit im Innern eines Behälters

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Description

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Beschreibung _ . T, _ ,
& Turin, Italien(
Vorrichtung zur Überwachung des Sipiegels einer Flüssigkeit im Innern eines Behälters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Spiegels einer Flüssigkeit in einem Behälter. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung &eacgr; mittels derer das Vorhandensein von Schmieröl für einen Motor im Innern des zugeordneten Vorratsbehälters, beispielsweise das öl, in der ölwannne überwachbar ist.
Im Handel sind eine Vielzahl von Füllstands-Überwachungsvorrichtungen bekannt, welche eine elektrische Anzeige auslösen, wenn der Spiegel der zu überwachenden Flüssigkeit unter einen vorgegebenen Minimalwert abfällt. So sind beispielsweise Sensoren bekannt, die ein Paar von am Ende eines in den Behälter eingetauchten Stabes angeordnete Bimetallelemente verwenden; auf eines dieser Elemente ist ein Widerstand aufgewickelt, dem periodisch Strom so zugeführt wird, daß eine örtliche Erhitzung eines der beiden Bimetallelemente resultiert. In Abhängigkeit davon, ob diese Elemente in die Flüssigkeit eintauchen oder nicht, tritt eine Abfuhr der erzeugten Wärme in die Masse der Flüssigkeit auf oder es erfolgt eine Konzentration der Wärme an den Bimetallelementen. Im ersten Fall zeigen die Bimetallelemente praktisch keine Wirkungen im Sinne einer Veränderung der Temperatur und verformen sich deshalb auch nicht, während im zweiten Fall die örtliche Temperaturveränderung eine Verformung des Bimetallelements bewirkt, wodurch der vom Bimetallelement bewirkte elektrische Kontakt unterbrochen wird. Die Nachteile der Vorrichtung des beschriebenen Typs liegen prinzipiell im kritischen Verhalten der Auslösung und den Kosten für die Vorrichtung selbst, welche für ihren Betrieb einer geeigneten elektronischen Schaltung bedarf.
Außerdem sind überwachungsvorrichtungen bekannt, welche einen von einem ringförmigen Schwimmer gehalterten Magneten und ein magnetisch betätigbares elektrisches Schaltelement aufweisen, welches von einem geeigneten Bauteil getragen
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wird, welches gleichzeitig die Funktion einer Führung für Lageveränderungen des Schwimmers hat/ welche dieser infolge des auf ihn wirkenden hydrostatischen Auftriebs der Flüssigkeit ausführt. Es ist jedoch zu beobachten, daß solche Vorrichtungen für die überwachung des Spiegels von 01 kaum benutzt werden, weil dessen Viskosität eine hohe Oberflächenspannung zwischen dem Schwimmer und dem zugeordneten Trägerbauteil erzeugt, welches Verschiebungen des ersteren relativ zum letzteren erschwert und dadurch zu einer geringen Anzeigegenaüigkeit für den vorbestimmten füllstand führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllstandsüberwachungsvorrichtung für eine Flüssigkeit in einem Container zu schaffen, welche so ausgebildet ist, daß sie die bei den bekannten überwachungsvorrichtungen gegebenen und vorstehend angegebenen Nachteile nicht aufweist.
Bei einer Sensorvorrichtung zur überwachung des Vorhandenseins einer Flüssigkeit mit einem vorgegebenen Füllstand in einem Behälter mit wenigstens einem von einem rohrförmigen Schwimmer gehalterten Magneten und einem magnetisch betätigbaren Schaltelement, welches an einem geeigneten Trägerbauteil befestigt ist, welcher seinerseits in den Behälter einführbar ist und gleichzeitig eine Führung für die Verschiebungsbewegungen bildet, welche der Schwimmer infolge des von der Flüssigkeit auf ihn ausgeübten hydrostatischen Auftriebes ausführt, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sensorvorrichtung Zentriereinrichtungen aufweist, welche eine im wesentlichen konstante Positionierung des Schwimmers relativ zum Träger- und Führungsbauteil innerhalb des vom Schwimmer infolge des hydrostatischen Auftriebes überstrichenen Längenabschnitts gewährleistet.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung hierauf - ein bevorzugtes Ausführungs-
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beispiel in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und >iwar zeigt bzw. zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer in der erfiniungsgemäßen Weise aufgebauten und in einem Anwendungsbeispiel dargestellten überwachungsvorrichtung; und
Fig. 2 und 3 Schnittansichten entlang der Linien
II-II und III-III in Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
Zunächst wird speziell auf Figur 1 bezug genommen, in welcher mit 1 eine überwachungsvorrichtung zur überwachung des Vorhandenseins einer Flüssigkeit 2 auf einem vorbestimmten Niveau 3 innerhalb eines Behälters 4 bezeichnet ist, wobei vom Behälter eine Wand 5 dargestellt ist, die eine obere Wand oder auch eine Bodenwand des Behälters selbst sein mag.
Die Vorrichtung 1 umfaßt im wesentlichen einen Magnet 7, einen den Magnet halternden rohrförmigen Schwimmer 8, ein magnetisch betätigbares elektrisches Schaltelement 9 und ein Trägerbauteil 10, welches im wesentlichen von einem dünnen Rohr gebildet wird, in dessen Innern das elektrische Schaltelement 9 befestigt ist. Im einzelnen weist das Schaltelement 9 einen ersten Anschluß 11 auf, der teilweise in Axialrichtung vom Trägerrohr 10 vortritt, welches seinerseits zweckmäßig aus einem metallischen, aber unmagnetischen Material hergestellt ist. Der Anschluß 11 ist zweckmäßig mittels einer mit 13 bezeichneten Lötstelle an einem in geeigneter Weise nach außen aufgebogenen Endabschnitt 12 des Rohrs 10 fixiert. Das elektrische Schaltelement 9 weist einen zweiten Anschluß 15 auf, der an einem abisolierten Endabschnitt eines Leiters 16 angelötet ist, der1 normalerweise mit einer Isolierhülle 17 umgeben ist und
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mit dieser Isolierhülle ein Kabel 18 bildet, über welches "ein elektrisches Signal bezüglich der öffnung und des Schließens des elektrischen Kontaktelements 9 in Abhängigkeit von der vom Magnet 7 aufgrund des hydrostatischen Auftriebes der Flüssigkeit 2 eingenommenen Position nach außen führbar ist. Der Anschluß 15 und der Leiter 16 sind im Bereich ihrer Kontaktzonen durch einen zweckmäßig aus einem hitzewiderstandsfähigen Material hergestellten Isoliermantel 19 abgedeckt, wodurch ein ungewollter elektrischer Kontakt zwischen dem Anschluß 15 oder dem Leiter 16 und dem Rohr 10 ausgeschlossen wird.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung 1 mit einem Paar von Abschlußkappen 21, 22 versehen, welche an den gegenüberliegenden Enden des Schwimmers 8 angebracht sind und die den Zweck haben, den Schwimmer 8 zu zentrieren und in korrektem Abstand vom Rohr 10 zu halten, wodurch der Möglichkeit entgegengewirkt wird, daß die von der Flüssigkeit 2 ausgeübte Oberflächenspannung die Innenfläche des Schwimmers 8 zum Haften an der Außenfläche des Rohrs 10 bringen kann. Aus diesem Grund sind die Abschlußkappen 21 und 22 an ihren ringförmigen Stirnwänden 23, 24 mit radialen Zungen 25, 26 (Fig. 2 und 3) versehen, welche nach innen vorstehen und mit der zugewandten Oberfläche des Rohrs 10 derart zusammenwirken, daß der Schwimmer 8 auf Abstand vom Rohr selbst gehalten wird. Inbesondere die Abschlußkappe 21 dient außerdem zur Fixierung des Magneten 7 am Schwimmer 8 und weist im speziellen Fall einen Endabschnitt 27 auf, der so in Richtung auf den Schwimmerkörper umgebogen ist, daß er ein Befestigungselement bildet. Zweckmäßig ist die Abschlußkappe 21 mit dem Schwimmer 8 verpreßt oder mit ihm zusammengegossen. Die Abschlußkappe 22 kann in gleicher Weise mit dem Schwimmer 8 verbunden sein, vorzugsweise ist sie jedoch im Hinblick auf die Tatsache, daß sie den Magnet 7 nicht haltern muß, einfach mit dem Schwimmer 8 verklebt.
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Die Vorrichtung 1 weist außerdem ein Befestigungsstück 30 mit einem Gewindeabschnitt 31 auf, welcher in eine komplementäre Gewindebohrung 32 in der Wand 5 des Behälters 4 einschraubbar ist. Das Befestigungsstück 30 weist außerdem einen Abschnitt 3 von vergrößertem Querschnitt auf, der beispielsweise - einen hexagonalen Querschnitt hat, an welchem ein zugeordneter Schraubenschlüssel angesetzt werden kann, um das Befestigungsstück 30 ein- bzw. herauszuschrauben; dieser Abschnitt 33 liegt mit seiner Vorderseite unter Zwischenschaltung eines Dichtungsrings 34 an der Außenfläche der Wand 5 des Behälters 4 an, wodurch der Austritt von Flüssigkeit 2 aus der Gewindebohrung 32 verhindert wird. Das Befestigungsstück 30 ist mit einer es durchsetzenden Durchgangsbohrung 36 versehen, deren Durchmesser im wesentlichen mit dem Außendurchmesser des Rohrs 10 übereinstimmt. Tatsächlich ist letzteres gleitend verschiebbar in der Durchgangsbohrung 36 eingesetzt und darüber h.inaur ist eine Büchse 37 vorgesehen, welche zur Verbindung des Befestigungsstücks 30 und des Rohrs 10 dient. Im speziellen Fall weist die Büchse 37 einen Abschnitt 38 mit verjüngtem Querschnitt auf, welcher einen Endvorsprung 39 des Befestigungsstücks 30 und das P.ohr 10 umgreift. Die Befestigung des Rohrs 10 am Endvorsprung 39 wird durch Zusammenpressen des Abschnitts 38 der Büchse 37 derart erreicht, daß eine radiale Verformung sowohl des Abschnitts 38 als auch einer zugeordneten Zone des Rohrs 10 entsteht. Die Büchse 37 ist außerdem in dem dem Schwimmer 8 zugewandten Abschnitt mit einem Ring 41 versehen, (der entweder einstückig an der Büchse selbst angeformt oder an ihr angelötet ist), wobei der Durchmesser des Rings so bemessen ist, daß sein Kontakt mit der Abschlußkappe 22 nur im Bereich der Zungen 26 der Abschlußkappe erfolgt, die - wie in Figur 2 deutlich erkennbar ist - in gleichem Abstand, und zwar im speziellen Fall unter 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise wird gleichzeitig vermieden, daß die Oberflächenspannung ein unerwünschtes Anhaften der einander zugewandten Flächen der Abschlußkappe 22 und
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der Büchse 37 und somit ein unerwünschtes Zurückhalten des . Schwimmers 8 an der Buche 37 auch dann verursacht, wenn der Spiegel der Flüssigkeit 2 unter den vorgegebenen Füllstand 3 absinkt.
Im Gebrauch wird die Verbindung zwischen dem Rohr 10 und
|i dem Befestigungsstück 30 während des Montagevorgangs herge-
&idigr;\ stellt. Dabei wird das Rohr 10 innerhalb der Durchgangs-
bohrung 36 solange verschoben, bis das elektrische Schaltelement 9 einen vorbestimmten Auslösepunkt erreicht, der
h zweckmäßig durch ein geeignetes Werkzeug einstellbar ist.
Der vorstehend beschriebene Mont age vor gang kann <iuch dann ausgeführt werden, wenn der Schwimmer 8 in die Flüssigkeit
(&iacgr; 2 eingetaucht ist, wobei es dann erforderlich ist, die kon-
struktiven Toleranzen und die Positionierung des Schwimmers
f 8 und des Schaltelements 9 zu berücksichtigen. Sobald die
|- korrekte Position des Rohrs 10 relativ zum Befestigungsstück 30 ermittelt ist, und dies kann mit der Betätigung
&bull; des elektrischen Schaltelements 9 zusammenfallen, reicht es
aus, den Abschnitt 38 der Büchse 37 derart zusammenzuquetschen, daß sowohl der Endvorsprung 39 des Befestigungsstücks 30 als auch das Rohr 10 radial verformt werden, so
' daß die Teile relativ zueinander fixiert sind.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 entspricht den bekannten Vorrichtungen im wesentlichen. Sobald die Vorrichtung 1 in die GewindeboLrung 32 im Behälter 4 eingeführt istr wirkt der Schwimmer 8 als Träger des an ihm befestigten Magnet so, daß ein Alarmsignal (öffnen der Kontakte des Schaltelements 9) entstehen kann, sobald der Spiegel des Öls unter den vorbestimmten Füllstand 3 absinkt.
Das von der Vorrichtung erzeugte Signal ist im wesentlichen ein Erd-Signal, da der am Leiter 16 befestigte Anschluß über die Kontakte des Schaltelements & elektrisch mit dem Anschluß 11 verbunden werden kann. Dieser Anschluß 11 ist
■ dann im wesentlichen über die Lötstelle 25, das Rohr 10,
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das Befestigungsstück 30 und die Wand 5 des Behälters 4 mit Erde verbunden«
Aus einer Prüfung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die erzielbaren Vorteile ableiten. Zunächst sichern die Abschlußkappen 21 und 22 eine korrekte und konstante Abstandshaltung des Schwimmers 8 vom zugeordneten Träger-Rohr 10 und verhindern dadurch, daß Oberflächenspannung den Schwimmer und das Rohr aneinander haften läist und dadurch die relative Verschiebung das Schwimmers relativ zum Rohr 10 beeinflußt. Außerdem stellen die Zungen 25 und 26 sicher, daß in den gegenüberliegenden Arbeitsstellungeri, in denen der Schwimmer 8 auf den äußeren Endabschnitten 12 des Rohrs 10 in Zuordnung zur Lötstelle 13 oder andererseits an der Fläche des von der Büchse 37 getragenen Rings 41 anliegt, kein ungewolltes Anhaften des Schwimmers 8 am Endabschnitt 12 oder dem Ring 41 auftritt, was andernfalls wegen der erwähnten Oberflächenspannung der Fall sein könnte, so daß also eine unkorrekte Positionierung des Schwimmers selbst verhindert wird.
Schließlich ist festzuhalten, daß die Möglichkeit der Anpassung der Position des Rohrs 10 relativ zum Befestigungsstück 30 innerhalb eines großen Einstellbereichs es möglicht macht, ein und dieselbe Sensorvorrichtung zur überwachung des Vorhandenseins einer Flüssigkeit bei unterschiedlichen Füllständen im selben Behälter oder in unterschiedlichen Behältern zu verwenden, woraus offensichtliche Vorteile im Blick auf die möglichen Anwendungsfälle der Vorrichtung selbst resultieren.
Schließlich ist klar, daß die vorstehend beschriebene Vorrichtung im Rahmen des Erfindungsgedankens abgewandelt und weitergebildet werden kann. So kann beispielsweise das Rohr 10 durch einen Stab aus Kunststoff ersetzt werden, in welchem das elektrische Schaltelement 9 im Innern eingegossen ist. In diesem Fall kann der Anschluß 11 des Schalt-
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elements 9 derart in Aufwärtsrichtung umgebogen werden, daß er mit einem weiteren Leiter eines elektrischen Kabels verbunden werden kann. In diesem speziellen Fäll arbeitet die Vorrichtung dann bipolar. Der Vorteil dieser Lösung liegt im wesentlichen darin, daß völlige Unabhängigkeit von der Herstellung eines guten elektrischen Kontakts zwischen dem Anschluß 11 Und Erde erhalten wird. Ein solcher elektrischer Kontakt könnte beispielsweise dann problematisch werden, wenn der Behälter 4 aus Kunststoffmaterial herge-
Eine Vielzahl weiterer Abwandlungen des gewählten Systems der Positionierung des Schwimmers 8 und des Rohrs 10 können darüber hinaus in Betracht gezogen werden * So können beispielsweise Einbuchtungen oder radial vom Körper des Rohrs 10 vortretende Rippen vorgesehen werden, oder es kann ein ringförmiger Magnet vorgesehen werden, auf dessen nach innen gerichteter Fläche radiale Einkerbungen vorgesehen sind, welche - in diesem Fall - die gleiche Funktion wie die Zunge 25 erfüllen.

Claims (25)

Schutzansprüche
1. Sensorvorrichtung (1) zur überwachung des Vorhandenseins einer Flüssigkeit (2) bei einer vorgegebenen Füllhöhe (3)
in einem Behälter (4) mit wenigstens einem von einem rohrförmigen Schwimmer (8) gehalterten Magneten (7) und einem
magnetisch betätigbaren Schaltelement (9), welches an einem ge&egr;igneten Trägerbauteil (30, 10) befestigt ist, welcher
seinerseits in den Behälter (4) einführbar ist und gleichzeitig eine Führung für die Verschiebungsbewegungen bildet, welche der Schwimmer (8) infolge des von der Flüssigkeit
(2) auf ihn ausgeübten hydrostatischen Abtriebes ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung (1)
Zentriereinrichtugen (25, 26) aufweist, welche eine im
wesentlichen konstante Positionierung des Schwimmers (8)
relativ zum Träger- und Führungsbauteil (30, 10) innerhalb des vom Schwimmer (8) auf dem Träger- und Führungsbauteil
(30, 10) infolge des hydrostatischen Auftriebs überstrichenen Längenabschnitts bewirken.
2. Vorrichtung nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtungen vom Schwimmer (8) gehaltert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtungen im wesentlichen von vom Schwimmer (8) radial nach innen vortretenden Elementen gebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente direkt vom Schwimmer (8) vortreten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente vom Magneten (7) vortreten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Elemente von an den gegenüberliegenden Enden
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des Schwimmers (8) befestigten Abschlußkappen (21, 22) vortreten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Abschlußkappen (21, 22) vortretenden radialen Elemente im wesentlichen von einer Anzahl von radialen Zungen (25, 26) gebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Zungen (25, 26) in ILnfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Zungen (25, 26) jeweils um 120° zueinander winkelversetzt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Abschlußkappen (21, 22) mittels eines Klebers auf dem Schwimmer (3) befestigt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Abschlußkappen (21, 22) mit dem Schwimmer (8) zu einer Einheit verpreßt oder vergossen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (7) mit einem Ende des Schwimmers (8) ausgerichtet und mittels der mit besagtem Schwimmer (8) vergossenen oder verpreßten Abscblußkappe (21) an Schwimmer vex*ankert ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger- und Führungsbauteil (30, 10) im wesentlichen einen ersten Teil (10), innerhalb dessen das besagte elektrische Schaltelement (9) angeordnet ist.&kgr; und einen zweiten Teil (30) aufweist, der an einer
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Wand (5) des Behälters (4) derart befestigbar ist, daß er den ersten Teil (10) axial verschiebbar haltert, wobei Verfiegelüngsmittel (37) zur Fixierung des ersten Teils (10) aiii zweiten Teil (30) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (10) im wesentlichen von einem Rohr gebildet wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadüren gekennzeichnet, daß das Rohr aus unmagnetischem leitendem Material hergestellt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Schaltelement (9) einen ersten, elektrisch an dem leitenden Rohr (10) angeschlossenen Anschluß (11) und einen zweiten Anschluß (15) aufweist, welcher elektrisch an einem Teil eines innerhalb des Rohrs (10) fvorgesehenen elektrischen Kabels (18) bildenden Leiter (16) | angeschlossen ist. |
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, |' daß der erste Teil im wesentlichen aus Kunststoff herge- - | stellt ist, in welchem das elektrische Schaltungselement &iacgr; (9) fest eingegossen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch | gekennzeichnet, daß der zweite Teil (30) eine axiale Durch- | gangsfcohrung (36) aufweist, in welcher der erste Teil (10) | aufgenommen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (37) im wesentlichen von einer den ersten Teil (10) und den zweiten Teil
i (30) umgebenden Büchse gebildet werden. \.
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20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet/ daß die Büchse (37) einen Abschnitt (38) verringerten Durchmessers auf weit, der einen Endvorsprung (39) des zweiten Teils (30) umgibt, wobei der Abschnitt (38) verringerten Durchmessers zusammen mit dem Endvorsprung (39) Und dem ersten Teil (10) derart in Radialrichtung bleibend verformbar ausgebildet ist, daß eine mechanische Verbindung zwischen ihnen gebildet
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei gegenüberliegenden Arbeitsstellungen Anschlagmittel gegen die Verschiebung des Schwimmers (8) vorgesehen sind*
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel auf der einen Seite im wesentlichen von einem Element (Ring 41) gebildet werden, welches relativ zum Trägerbauteil (30, 10) fixiert ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das besägte Element (Ring 41) einen in geeigneter Weise verringerten Querschnitt aufweist und mit einem entsprechend geeignet verringerten Abschnitt der zugewandten Fläche des Schwimmers (8) zusammenwirkt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Element im wesentlichen von einem Ring (41) gebildet wird, welcher mit den besagten radialen Zungen (26) an einer der besagten Endkappen (21, 22) zusammenwirkt.
25. Vorrichtung zur überwachung des Vorhandenseins einer Flüssigkeit bei einer vorgegebenen Füllhöhe in einem Behälter, wie in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben.
DE8628390U 1985-10-29 1986-10-24 Vorrichtung zur Überwachung des Spiegels einer Flüssigkeit im Innern eines Behälters Expired DE8628390U1 (de)

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