NO148574B - Selvstendig og selvdrevet, elektrisk maaleinstrument - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en selvstendig og selvdrevet, elektrisk måleinnretning for måling av en elektrisk størrelse, såsom elektrisk motstand, under barske forhold, f.eks. av den art som påtreffes på det ubeskyttede dekk av et sjøgående far-tøy, såsom et tankskip for frakt av brennbart, flytende brenn-stoff.

I de antennelige og eksplosive omgivelser på tankskip er det vanlig å benytte en fjerntliggende kilde for å drive det væskenivåmålende utstyr som er knyttet til én eller flere lagringsbunkere eller tanker, og strenge sikkerhetsbestemmel-ser gjelder for konstruksjon og installasjon av ledningsføring og benyttede koplingsbokser. Spesielt må iboende sikkerhet garanteres, og dette krav har skapt et behov for eksplosjonssikre hus og/eller beskyttelse av "Zener-barriere"-type. Høye omkostninger, kompleksitet og begrenset fleksibilitet har vært uløselig knyttet til tidligere kjente forsøk på iboende sikkerhet.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en - forbedret, i sitt vesen sikker, elektrisk måleinnretning som unngår den høye omkostning og kompleksitet ved tiligere kjente innretninger, og som tilveiebringer en også i mørke avlesbar måling uten at det kreves eller benyttes hverken f jerneffekt eller batterier.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en måleinnretning med en sådan iboende eller indre sikkerhet at behovet for eksplosjonssikre hus eller for beskyttelse av Zener-barriere-typen elimineres.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en selvstendig og selvdrevet, elektrisk måleinnretning som har en kopling for en ytre krets og er innrettet for overvåkning av den elektriske tilstand til en ytre krets som er tilkoplet til denne, hvilken innretning omfatter et hus med en første vindusåpning ved en avlesningsflate og en målemontasje som er montert i huset og har en fremvisningsflate som er synlig avdekket ved den første vindusåpning, og hvor innretningen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den omfatter en andre vindusåpning på et sted som er forskjøvet fra avlesningsflaten,

en solcellemontasje som frembringer en elektrisk utgangsspenning som reaksjon på innfallende lys og som er montert i huset for

lyspåvirkning ved den andre vindusåpning, slik at en lyskilde, såsom en lommelykt, kan rettes mot den andre vindusåpning for selvdrevet drift av måleinnretningen i mørke, en målekretsanordning som kopler utgangsspenningen fra solcellemontasjen til målemontasjen og til koplingen for den ytre krets, og en lysoverførende, optisk anordning som er anordnet i huset og innrettet til å lede en del av lys som kommer inn gjennom den andre vindusåpning, til området for den første vindusåpning for belysning av avlesningsflaten.

I en fordelaktig utførelse av måleinnretningen

er de nevnte montasjer og målekretsanordningen permanent innstøpt i plastmateriale inne i husets volum. I en sådan utførelse er det videre fordelaktig at plastmaterialet er gjennomtrengelig for synlig lys, og videre at en gjennomsiktig plate lukker det første vindu og målemontasjen omfatter en gjennomsiktig plate som strekker seg over fremvj-sningsflaten, idet de gjennomsiktige plater er anordnet i innbyrdes adskilt, i hovedsaken parallelt forhold og innstøpningsmateriale fyller rommet derimellom.

I innretningen ifølge oppfinnelsen blir belysnin-gen av den benyttede solcellemontasje for energisering og selvdrevet drift av måleinnretningen også utnyttet til å belyse målemontasjens avlesningsflate. Belysnin-gen av solcellemontasjen, f.eks. med en lommelykt, har således en dobbelt virkning. For det første er det tilveiebrakt et sikkert, elektrisk målesystem som frembringer en avlesning uten at det kreves eller benyttes hverken fjerneffekt eller batterier, og for det andre er det tilveiebrakt en krets som muliggjør at målinger kan avleses selv om de foretas i mørke, f. eks. om natten, idet det benyttes f. eks. en lommelykt som den eneste belysningskilde for solcellemontasjen. Det er således tilveiebrakt en konstruksjon som er helt selvdrevet og uavhengig, og som kan utgjøre en permanent innstøpt eller innkapslet enhet som er basert på lys som faller på en solcelle inne i innkapslingen for å utvikle den nødvendige effekt.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det

følgende i forbindelse med et foretrukket utførelseseksem-pel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et grunnriss av en elektrisk måleinnretning ifølge oppfinnelsen, idet en del av innretningens deksel er bortbrutt for å vise innholdet, fig. 2 og 3 viser et sideriss av måleinnretningen etter linjene 2-2 hhv. 3 - 3 på fig. 1, fig. 4 viser et snittbilde etter den bøyde linje 4 - 4 på fig. 1, og fig. 5 er et forenklet, elektrisk skjema som viser kretser som er knyttet til målemontasjen på fig. 1.

Idet det henvises til tegningene,er oppfinnel-

sen vist i forbindelse med en elektrisk målemontasje eller et måleinstrument, såsom et amperemeter 10, som er inneholdt i et robust hus 11 og er koplet til en væskenivå-omformer 12 (fig. 5). Måleinstrumentets indikator- eller fremvisningsflate 13 er synlig gjennom en vindusåpning 14 i et deksel 15 for huset 11. Huset 11

kan være et vanlig koplingsbokshus som har en periferisk sammenhengende sideveggstruktur 16 som strekker seg mellom en lukket bunnende 17 og en åpen øvre ende som er lukket av dekselet 15. Som vist har en ytre flens 18 ved husets 11 åpne ende gjengede bossformasjoner 19

på vinkelmessig adskilte steder for å oppta forankrings-bolter 20 for feste av dekselet 15 over en gjennomsiktig linse- eller plateanordning 21 via en pakning 22 og en O-ringtetning 23. Som vist er også en andre gjennomsiktig plate 24 ved hjelp av en 0-ring 25 adskilt fra det sentrale betraktningsområde av platen 21 og er holdt på plass via en 0-ring 26 under den ombøyde kant av åpningen 14 i dekselet 15.

Som vist har husets 11 sidevegg to vinkelmessig adskilte, sirkulære portformasjoner 27 og 28. Porten 27 har en flat, ytre overflate som er selektivt tilgjengelig for inspek-sjon eller eksponering ved oppløfting av en hengslet, beskyt-tende dekseldel 29' som er vist i lukket stilling på fig. 1 og 2 og i hevet stilling på fig. 3. Når dekseldelen 29' er hevet, er eksponeringsflåtene av to solcellemontasjer 30 og 30' synlige gjennom en gjennomsiktig plate 31 som lukker porten 27 idet en sneppringanordning 32 opprinnelig benyttes for å holde platen 31 på plass. Portanordningen 28 er utvendig gjenget for løsbart å oppta en gjenget lukkekapsel 29 som har en løs holdekjedeforbindelse 33 til huset 11. En isolerende plugg 34 lukker porten 28 og holder i stilling, for ytre kali-breringsadkomst, en gjenget trimmestang som utgjør en del av et kalibreringspotensiometer 35, og en vippebryter 36 for sel-ektiv benyttelse ved en kalibreringsprosedyre som skal beskrives senere.

Kretsanordningen i huset 11 er vist i den øvre halv-del av fig. 5, med en løsbar og fleksibel trelederforbindelse i en armatur 37 til den tilsvarende omformerkopling 38, idet de tre ledere er betegnet a, b og c. Selvdrivende spenning genereres ved serietilkopling av solcellemontasjene 30, 30', idet konstant utgangsspenning med lavt nivå tilveiebringes ved hjelp av en passende reduksjonsmotstand 39 og en diode 40. Denne konstante spenning påtrykkes kontinuerlig over lederne

a og b og deretter, via koplingsanordningen 37, 38, over hele motstandsspennvidden av omformeren 12 som her er symbolisert som en eneste motstand 42 med en bevegelig uttaksforbindelse 43 til den tredje leder c. Det vil innses at avhengig av det omformerdetekterte væskenivå vil uttaket 43 bli innstilt for å ta ut proporsjonalt inndelte brøkdeler av den konstante spenning over måleinstrumentet 10 og en passende motstandsanordning somer vist å omfatte den kalibrerende, variable motstand 35 og en fast motstand 44, idet den sistnevnte er shuntet av en tem-peraturkompenserende motstand, såsom en termistor 45. Det vil innses at måleinstrumentets 10 indikatorskala er kalibrert på passende måte for å vise tanknivå eller innhold (tomrom) for det område av væskenivåer for hvilket omformermotstandens 42 spennvidde H er effektiv.

Når bryteren 36 er i sin andre stilling, er måleinstrument 10 og dets tilhørende motstander 35, 44 , 45 koplet direkte over diodens 40 konstantspennings-utgang og også over omformer-ens 12 hele motstandsspennvidde. Dette skal frembringe en fullskalaindikasjon på måleinstrumentets 10 fremvisningsflate 13, og kalibreringsmotstandens 35 justerbart variable egen-skap sikrer oppnåelse av sådan fullskala-kalibrering. Ved å kople bryteren 36 tilbake til sin drifts- eller målestilling, sikres en nøyaktig væskenivåavlesning på måleinstrumentets 10 fremvisningsflate.

Etter å ha beskrevet de elektriske komponenter i huset 11 fortsettes beskrivelsen av de mekaniske komponenter og sær-trekk.

I tillegg til solcellene som er avdekket ved porten 27 er endene av tre overføringsbunter med optiske fiberelementer vist på fig. 3 ved 47, 47' og 47". Disse bunter er således klar til å motta innfallende lys samtidig med de eksponerte flater av solcellene 30 og 30'. De andre ender av de respek-tive, optiske fiberbunter er passende montert, f.eks. ved hjelp av.en anordning 48 (fig. 1), for å kaste kantbelysende lys på tre vinkeladskilte områder av måleinstrumentets 10 indikatorskala. Når således cellene 30, 30' eksiteres av lys som kas-tes fra en nattinspektørs lommelykt, vil buntene 47, 47', 47" belyse måleinstrumentets 10 frevisningsflate i så lang tid som nødvendig for å kalibrere og/eller for å ta en væskenivåavlesning.

Med henblikk på de strenge omgivelseskrav som stilles til måleinstrumentet 10 ved den angitte anvendelse ombord på skip, er hele volumet inne i huset 11 innstøpt, for eksempel med en klar siliciumgummi. Måleinstrumentet 10 er fortrinns-vis et forseglet instrument som har sin egen forseglede, gjennomsiktige plate gjennom hvilken dens indikator er synlig, og dette forseglede instrument er opphengt i siliciumgummien i innstøpningen. Som vist på fig. 4, er den gjennomsiktige plate 21 over måleinstrumentflaten 13 noe adskilt fra den gjennomsiktige plate 24 som dekker huset 11, og innstøpningen fyller dette rom nøyaktig. Slik som også vist, kan kretselemen-tene 39, 40, 44, 45 være montert på et kretskort 49 som er fastboltet til måleinstrumentets 10 klemmer, og alle disse komponenter såvel som solcellene 30, 30', de optiske fiberbunter og elementene 35, 36 er selvsagt intimt innstøpt i massen av siliciumgummi.

For en væskenivåmålingsanvendelse av den type som er vist for eksempel i US patent 3 982 087 (Bachman), forskyves uttaket 43 i overensstemmelse med skiftende høyde av en permanent magnetisert, ringformet flottør som ledes langs et verti-kalt rør som inneholder motstandselementer og magnetisk føl-somme brytere for å tilveiebringe den bevegelige uttaksfunk-sjon som er symbolisert ved 43. Et slikt rør og tilhørende flottør er antydet ved 50, 51, idet røret 50 er vist klart for teleskopisk montasje til boringen 52 i en adapteranordning 53 som er festet til og utgjør en del av huset 11. En plate med vinkelmessig adskilte, radiale føtter 17' er også festet til og utgjør en del av huset II, for installasjons- og mon-teringsformål. En O-ring 54 som er holdt på plass i boringen 52, sikrer en forseglet, montert sammenpasning ved 50 - 52,

og det vil innses at en magnet-tungebryter 55 og dens tilhør-ende motstand 56 utgjør en del av den flottørpåvirkbare rekke-følge av sådanne brytere og motstander som er symbolisert ved den med variabelt uttak forsynte motstand 42 på fig. 5.

Det vil innses at den beskrevne elektriske måleinnretning oppnår alle de angitte formål. Pålitelig operasjonsevne om natten inntreffer i det tilfelle at solcellene 30, 30' velges med en spenning som er vesentlig større enn den som er begrenset av dioden 40, for operasjon av målekretsen. Spesielt gjelder at for celler 30, 30' som frembringer en kombinert utgangsspenning på 1,5 volt, og for en diode 40 som velges for å sikre en spenning på 0,6 volt mellom lederne a og b, drives innretningen stadig og pålitelig ved hjelp av lommelyktbelys-ning ved porten 27, både for den kalibrering og for de nivå-målingsmetoder som er blitt beskrevet.

Claims (14)

1. Selvstendig og selvdrevet, elektrisk måleinnretning som har en kopling for en ytre krets og er innrettet for overvåkning av den elektriske tilstand til en ytre krets som er tilkoplet til denne, hvilken innretning omfatter et hus (11) med en første vindusåpning (14) ved en avlesningsflate og en målemontasje (10) som er montert i huset (11) og har en fremvisningsflate (13) som er synlig avdekket ved den første vindusåpning (14), karakterisert ved at den omfatter en andre vindusåpning (31) på et sted som er forskjøvet fra avlesningsflaten, en solcellemontasje (30, 30') som frembringer en elektrisk utgangsspenning som reaksjon på innfallende lys og som er montert i huset (11) for lyspåvirkning ved den andre vindusåpning (31), slik at en lyskilde, såsom en lommelykt, kan rettes mot den andre vindusåpning (31) for selvdrevet drift av måleinnretningen i mørke, en målekretsanordning (35, 36, 39, 40, 44, 45) som kopler utgangsspenningen fra sol-cellemontas jen (30, 30') til målemontasjen (10) og til koplingen (37, 38) for den ytre krets (12), og en lysoverførende, optisk anordning (47, 47', 47") som er anordnet i huset (11) og innrettet til å lede en del av lys som kommer inn gjennom den andre vindusåpning (31), til området for den første vindusåpning (14) for belysning av avlesningsflaten.

2. Måleinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte montasjer (10, 30, 30') og målekretsanordningen (35, 36, 39, 40, 44, 45) er permanent innstøpt i plastmateriale inne i husets (11) volum.

3. Måleinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at plastmaterialet er gjennomtrengelig for synlig lys.

4. Måleinnretning ifølge krav 3, karakterisert ved at en gjennomsiktig plate (24) lukker det første vindu (14) og målemontasjen (10) omfatter en gjennomsiktig plate (21) som strekker seg over fremvisningsflaten (13), idet de gjennomsiktige plater (21, 24) er anordnet i innbyrdes adskilt, i hovedsaken parallelt forhold og innstøpningsmateri-ale fyller rommet derimellom.

5. Måleinnretning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at den lysoverførende anordning omfatter minst ett optisk fiberelement (47; 47'; 47") som har en lysoppfangende ende anordnet ved den andre vindusåpning (31), og sin andre ende orientert for belysning av i det minste en del av målemontasjens (10) fremvisningsflate (13).

6. Måleinnretning ifølge krav 5, karakterisert ved at flere optiske fiberelementer (47, 47', 47") har sinelysoppfangningsender anordnet ved den andre vindusåpning (31) og sine andre ender anbrakt på adskilte steder og orientert for belysning av adskilte deler av målemontasjens (10) fremvisningsflate (13).

7. Måleinnretning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at huset (11) har en tredje åpning (28) som er adskilt fra de første og andre åpninger (14 hhv. 31), idet målekretsanordningen omfatter et kalibre-ringselement (35) med en anordning som er utvendig tilgjengelig ved den tredje åpning (28) for kalibreringsinnstilling av måle-montas j en (10) .

8. Måleinnretning ifølge krav 7, karakterisert ved at målekretsanordningen omfatter en manuelt påvirkbar bryter (36) som er montert ved den tredje åpning (28) for ytre påvirkningsadkomst, idet bryteren (36) i en første stilling operativt forbinder kalibreringselementet (35) og koplingen (37, 38) for den ytre krets (12) med målemonetasjen (10), og i en annen stilling operativt forbinder kalibreringselementet (35) med målemontasjen (10) for utelukning av koplingen for den ytre krets.

9. Måleinnretning ifølge krav 8, karakterisert ved at huset (11)- omfatter et avtagbart deksel (29) for den tredje åpning (28).

10. Måleinnretning ifølge.ett av de foregående krav, karakterisert ved at målemontasjen (10) omfatter et amperemeter.

11. Måleinnretning ifølge krav 10, karakterisert ved at huset (11) har en sideveggstruktur (16) som strekker seg mellom en bunnende (17) og en åpen ende, og en gjennomsiktig husplate (24) som lukker husets (11) åpne ende, idet ampéremetermontasjen (10) i huset (11) har en fremvisningsflate (13) som er dekket av en gjennomsiktig plate (21) og er anbrakt for betraktning via begge de gjennomsiktige plater (21, 24), idet sideveggstrukturen (16) omfatter en sol-celleport (27) med et gjennomsiktig platelukke (31).

12. Måleinnretning ifølge krav 11, karakterisert ved at den nevnte bunnende (17) omfatter en stiv adapter (53) som har et rørformet parti for forseglet, teleskopisk sammenpasning med den øvre ende av stammen (50) av et væskenivåmålende system hvor væskenivå er en funksjon av elektrisk motstand mellom ledere i stammen, idet koplingen for den ytre krets omfatter en anordning (37) som er løsbart tilkop-lingsbar til stammens ledere i det væskenivåmålende system.

13. Måleinnretning ifølge krav 12, karakterisert ved at målekretsanordningen omfatter en konstant-spenning-styreanordning som inneholder en reduksjonsmotstand (39) og en diode (40) som tilveiebringer en kilde for konstant, lav spenning ved nærvær av solcelle-utgangsspenningen som er nominelt vesentlig høyere enn den konstante, lave spenning.

14. Måleinnretning ifølge krav 13, karakterisert ved at målekretsanordningen omfatter en termisk kompensert motstandsanordning (44, 45) som seriekopler ampéremetermontasjen (10) med den ene av de nevnte ledere.