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Elektrischer Vorratsgeber mit Rollschwimmer Es sind mehrere Schwimmergeber
bekannt, die darauf beruhen, daß ein außerhalb des Behälters angebrachtes Potentiometer
in Abhängigkeit von der Schwimmerstellung mechanisch verstellt wird.
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Bei einer Bauart mit Hebelschwimmer erfolgt eine Verstellung des Widerstandsgebers
durch eine Kegelradübersetzung, wobei dber Hebel, an dem der Schwimmer in einer
vertikalen Ebene ausschwingen kann, an einem Kegelrad befestigt ist. Dieser Geber
hat den Nachteil, daß für verschiedene Behältertiefen Geber mit verschieden langen
Hebelarmen vorgesehen werden müssen. Der Einbau derartig sperriger Geräte macht
dann bei Behältern, die räumlich begrenzt sind, Schwierigkeiten. Obwohl das Drehmoment
dieser Geber verhältnismäßig groß ist, sind doch die Reibungsmomente der Übertragungsglieder
bis zum Potentiometer recht groß.
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Außerdem hat das Potentiometer den Nachteil, daß der Anpreßdruck der
beweglichen Kontaktbürste nur sehr gering sein darf, wodurch leicht Kontakrunsicherheit
oder gar Unterbrechungen auftreten können. Bei einer anderen recht gebräuchlichen
Bauart wird der Schwimmer durch eine im Führungsrohr schraubenförmig angebrachte
Nut in Drehung um die Längsachse des Gebers versetzt.
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Diese Drehbewegung wird z. B. über eine Magnetkupplung nach außen
auf einen Widerstandsgeber übertragen. Die Drehmomente dieses Gebers sind so gering,
daß alles getan werden muß, um die vorhandenen Reibungen in den Lagern und an den
Kontaktbürsten so klein wie möglich zu halten.
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Infolgedessen ist dieser Widerstandsgeber sehr empfindlich, wodurch
leicht Stellungsfehler der beweglichen Bürste und damit Fehler in der
Anzeige
oder Unterbrechung infolge Fehler an der Bürsteneinstellung eintreten können. Die
Konstruktion der Schwimmerführung in einer Nut einerseits bzw. auf einer Vierkantachse
andererseits bringt es mit sich, !daß die Umwandlung der Längsbewegung in eine Drehbewegung,
zumal wenn noch ein elastisches Glied durch die magnetische Kupplung vorhanden ist
(gasdichte Durchführung der Achse), ein beträchtliches Spiel oder toten Gang der
Fernsendereerstellung verursacht. Ganz abgesehen davon, daß diese Bauart eine sehr
sorgfältige Fertigung erfordert, ist diese Ausführung insofern lästig, als zu jeder
Behältertiefe eine gesonderte schraubenförmige Nut hoher Präzision im Führungsrohr
hergestellt werden muß.
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Es ist auch eine Bauart bekanntgeworden, bei der der im Flüssigkeitsbehälter
angeordnete Schwimmer zwei parallel geführte Drähte, und zwar einen Kontakt draht
und einen Widerstandsdraht, umfaßt und mittels Schleifkontaktfedern leitend miteinander
verbindet. Der Widerstandsdraht wird z. B. in eine Widerstandsmeßbrücke eingeschaltet,
so daß die bei jeder Veränderung Ides Flüssigkeitsstandes durch das Entlanggleiten
des Schwimmers hervorgerufenen Witderstandsänderungen gemessen und angezeigt werden
können. Diese Bauart weist jedoch mehrere Mängel auf. Der Schwimmer mit den Schleifkontaktfedern
verklemmt sich sehr leicht, insbesondere bei Schräglagen des Flüssigkeitsspiegels,
und die Herstellung einer einwandfreien Kontaktgabe der Schleifkontakte kann nicht
gewährleistet werden, da ein starker Kontaktdruck der Schleifkontaktfedern den Schwimmer
in seiner Lage so festhalten würde, daß er den Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels
nur schwer oder überhaupt nicht folgen könnte.
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Die folgend beschriebene Anordnung vermeidet die aufgezeigten Mängel:
Der Erfindungsgedanke geht von der Tatsache aus, daß es, wie in der Abb. I und 2
gezeigt, möglich ist, eine Walze I leicht auf zwei parallel ausgespannten Drähten
2 und 3 oder metallischen Bändern laufen zu lassen, ohne daß die Walze die Drahtschienen
verläßt, wenn man die Drähte einmal um die Walze schlingt und die Drähte mit einer
gewissen konstanten Federspannung 4 und 5 straff anzie'ht. Bestehen z. B. die beiden
Spanndrähte aus Widerstandsmaterial, z. B.
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Chronin oder Kruppin, und der Schwimmerkörper aus Metall, so wird
der Schwimmer als Kurzschlußbügel zwischen den beiden Drähten wirken und je nach
seiner Stellung eine kleinere oder größere Widerstandsschlleife bilden. Mißt man
also den Ohmschen Widerstand an den beiden Drahtenden, so erhält man eine stetige
und sehr sichere Widerstandsänderuffg in Abhängigkeit von der Schwimmerstellung.
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Die beiden Spanndrähte haben also mehrere Funktionen zu erfüllen:
Erstens geben sie dem Rollschwimmer die erforderliche Führung derart, daß ein exaktes
Abrollen ohne Schlupf auf den Spanndrähten möglich ist. Damit die um den Rollschwimmer
gelegte Drahtwindung in ihrer Lage genau fixiert ist, wird die Walze zweckmäßigerweise
mit zwei geringfügigen Einstechungen versehen, wodurch die Drähte gezwungen werden,
stets den kleinsten Durchmesser zu umspannen. Die rollende Reibung eines derartig
geführten Körpers ist denkbar klein, da die Biegmomente für das Auf-und Abrollen
Ider Drähte auf der Walze gegeneinander wirken und sich aufheben. Es kommt somit
das gesamte treibende Moment des Rollschwimmers, Auftrieb multipliziert mit dem
Radius der Schleife bzw. des Schwimmers, voll zur Geltung.
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Zweitens dienen die beiden Drähte als Widerstandsgeber, indemuder
Rollschwimmer als Kurzschlußbiigel dient. Hierbei ist die mechanische Spannung der
Drähte von besonderer Bedeutung, da diese auf den ganzen Umfang der Trommel einen
der Bandspannung proportionalen radialen Druck auf den Rolischwimmer ausüben. Es
ist also nicht denkbar, daß irgendeine Kontaktunterbrechung wie bei der sonst üblichen
Bürstenabnahme eintreten kann. Damit ist auch jegliche Funkenbildung ausgeschlossen,
die innerhalb eines Treibstoffbehälters nicht zulässig wäre. Infolge der geringen
Beanspruchung des Drahtes, genügende zusätzliche mechanische Führung des Rollschwimmers
vorausgesetzt, ist eine Abnutzung oder Beschädigung des kalibrierten Chrom-Nickel-Stahldrahtes
nicht zu erwarten.
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Drittens können zwei oder eine beliebige Anzahl von Drähten lediglich
als Stromzuführung zum Rollschwimmer dienen. Bei diesem Vorschlag läuft jede Drahtwindung
über einen eigenen, vom Schwimmerkörper isolierten, metallischen Kontaktring. Auf
diese Art ist es möglich, einen im Innern des Rollschwimmers gasdicht eingebauten
Fernsender beliebiger Bauart (als Potentiometer oder Dreiphasengeber) anzuschliseßen.
Die Drähte dienen dann zur Stromzuführung und müssen deshalb eine möglichst gute
Leitfähigkeit aufweisen, was z. B. durch Bronzedrähte erreicht werden kann.
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Wenn innerhalb des Rollschwimmers ein Fernsender eingebaut werden
soll, so ist durch die rollende Bewegung des Schwimmers entweder die Bürstenbrücke
oder die Widerstandswicklung in einer bestimmten Lage zum Gehäuse des Gebers festzuhalten.
Dies kann nur durch eine magnetische oder durch die Gravitationskraft geschehen,
So ist es z. B. möglich, den Bürstenarm durch ein Pendelgewicht stets waagerecht
in einer anderen beliebigen Stellung festzuhalten. Dieselbe Wirkung läßt sich durch
einen kleinen Dauermagnet erzielen, der am Bürstenarm befestigt ist und diesen Arm
dauernd in einer bestimmten Stellung zu einer eisernen Leitschiene, die im Gehäuse
angebracht sein muß, festhält. Dieser Vorschlag, der einen Fernsender im Innern
des Rollschwimmers vorsieht, weist jedoch nicht dieselben Vorteile auf wie der anfangs
beschriebene Spanndrahtgeber. Wird an irgendeiner Stelle ein Potentiometer mit Kontaktbürsten
benutzt, so ist mit Schwierigkeiten dieser Schleifkontakte zu rechnen.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Anweisung
eine sehr einfache konstruktive Lösung angibt, eine Längsbewegung in
eine
Drehbewegung zu transformieren, wobei die mechanischen Führungs- und Umwandlungsmittel
zugleic'h in denkbar einfachster Form als elektrisc'he Widerstandsgeber mit hoher
Betriebssicherheit und geringen Einstellfehlern bei hohem treibendem Drehmoment
verwendet werden können.
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Es soll noch bemerkt werden, daß diese Anordnung, bestehend aus zwei
oder mehreren gespannten, leitenden Drähten, die beliebig durch eine rollende Kontaktbürste
elektrisch verkürzt oder verlängert werden können, auch zur Lösung anderer Aufgaben
als die im Beispiel angegebene Aufgabe zur Konstruktion eines elektrischen Behälterstandgebers
verwendet werden kann. Überall dort, wo ein Kontaktstück mit geringster Reibung,
dabei jedoch mit sicherster Kontaktgabe verschoben werden soll, ist der vorgeschlagene
Rollkontakt mit großem Vorteil anwendbar.