Gerät zum Messen und Überwachen von Niveauänderungen eines Flüssigkeitsspiegels in Behältern
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen und Überwachen von Niveauänderungen eines Flüssigkeitsspiegels in Behältern mit einem als Schwimmer ausgebildeten Messfühler und mit einem Signalgeber zur Abgabe der diesen Anderungen entsprechenden Werte auf ein Auswertegerät.
In der heutigen Zeit, wo immer mehr Flüssigkeiten in Behältern aufbewahrt und diesen entnommen werden, stellt sich die Forderung, dass der Flüssigkeitsspiegel in diesen Behältern überwacht wird. Vor allen Dingen ist dieses notwendig bei den flüssigen Produkten der Mineralölindustrie und der chemischen Industrie, da bei unvorhergesehenem Ausfliessen der Flüssigkeiten grosser Schaden angerichtet werden kann. Es wird die Forderung gestellt, dass bereits bei kleinen änderungen des Flüssigkeitsspiegels eine Messung und eine entsprechende Überwa- chung stattzufinden hat Andererseits soll in der Praxis das Gerät bei irgendwelchen gewollten Entnahmen der Flüssigkeit aus den Behältern infolge seiner Sensibilität im Anzeigen nicht ansprechen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese beiden einander sich ausschliessenden Forderungen zu vereinigen und ein einfaches und preiswertes Gerät zur Lösung dieser Aufgabe zu schaffen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der vom Messfühler gesteuerte Signalgeber mit einem auf eine Alarmeinrichtung arbeitenden Folgeschalter über eine Üb er- tragungskette verbunden ist, wobei diese letztere zusätzlich von mindestens einer weiteren Steuergrösse beeinflusst ist.
Die Erfindung soll anschliessend anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 die Anwendung des als Schwimmer ausgebildeten Messfühlers in Verbindung mit der Lichtschranke;
Fig. 3 die Schaltungsanordnung des elektrischen Gerätes mit der Alarmeinrichtung;
Fig. 4 eine Schaltung der Übertragungskette.
In den Fig. 1 und 2 sind auf einer Welle 1 ein Rad 2, über welchem die Schnur 3 läuft und eine Scheibe 4 angeordnet. An dem einen Ende der Schnur 3 ist der Schwimmer 5 vorgesehen. Das andere Ende der Schnur 3 ist mit einem Gegengewicht 6 verbunden. Die Scheibe 4 weist auf ihrem Umfang Durchbrüche in Form von runden Löchern oder Schlitzen 7 auf. Am Umfang der Scheibe 4 in der Höhe der Schlitze oder Löcher 7 ist eine Lichtschranke angeordnet, welche aus einem Photowiderstand 8 und einer Lichtquelle 9 besteht.
Die Schaltungsanordnung ist in der Fig. 3 so dargestellt, dass aus der geometrischen Lage ihrer einzelnen Bauelemente ersichtlich ist, welche Teile im Behälter 19 angebracht sind. Mit 20 sind die Verbin dungsleitungen gezeichnet, welche aus dem Behälter 19 zu der eigentlichen Schaltung hinführen. Im Behälter 19 sind die Lichtquelle 9 und die Photozelle 8 mit der Scheibe 4, welche auf ihrem Umfang die Löcher oder Schlitze 7 aufweist, untergebracht. Die Lichtquelle 9 wird aus dem Netz 10 über eine Netzspeiseeinrichtung 11 und eine Kontrollampe 12 versorgt. Die Photozelle 8 ist mit einer Kombination 13 aus einem Schmittrigger und einem monostabilen Multivibrator verbunden, an deren Ausgang ein Relais 14 angeschaltet ist. Die Kombination 13 wird über die Netzspeiseeinrichtung 11 versorgt.
Eine weitere Steuergrösse wird mit Hilfe des veränderlichen Widerstandes 14 auf den phasenempfindlichen Verstärker 15 gegeben, an dessen Ausgang ein, Relais 16 angeschlossen ist. Der Verstärker 15 wird ebenfalls von der Netzspeiseeinrichtung 11 versorgt. Das Relais 17 hat einen Spannungsanschluss für eine weitere Steuergrösse, die mit 18 bezeichnet ist.
Die Obertragungskette in der Fig. 4 besteht aus einer Reihe von Arbeits- und Ruhekontakten 141, 161, 171, welche von den Relais 14, 16, 17 betätigt werden. Ausserdem weist sie einen Folgeschalter 21 auf, dessen Arbeitskontakte 211, 212 Spannung an die Alarmeinrichtung legen bzw. das Ausschalten von Hand mit der Taste 23 vorbereiten. Die Alarmvorrichtung besteht aus einer optischen Anzeige 24 und aus einem Summer 25. Das Relais 26 verhindert mit seinem Kontakt 261 das Weiterschalten des Folgeschalters 21. Der Alarrnzähler 27 zählt bei Ausschalten des Alarms von Hand den Alarm. Der Kondensator 28 und der Widerstand 29 dient in üblicher Weise der Verbesserung der Betriebsbedingungen.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Erfindung anhand der Fig. 1, 2, 3 und 4, welche bei gleichen Bauelementen dieselben Bezugszeichen aufweisen, näher erläutert: Ändert sich der Flüssigkeitsspiegel, so wird über die Schnur 3 das auf der Welle 1 sitzende Antriebsrad 2 bewegt und nimmt die Scheibe 4 mit. Infolge der sich nun durch die Lichtschranke bewegenden Schlitze oder Löcher 7 wird der Photowiderstand 8 von der Lichtquelle 9 beleuchtet oder nicht beleuchtet. Diese Potentialveränderung bewirkt in der Kombination 13 beim Übergang hell-dunkel einen kurzen Impuls und das Relais 14 zieht kurzzeitig an. Beim Übergang dunkel-hell entsteht kein Impuls in der Kombination 13. Durch die gewählte Anordnung wird erreicht, dass bei einem kurzzeitigen Netzausfall keine Störimpulse auf den Folgeschalter 21 gelangen können und so kein Fehlalarm aufgebaut werden kann.
Beim Anzug des Relais 14 wird der Arbeitskontakt 141 betätigt und bewirkt, dass der Folgeschalter 21 weiter geschaltet wird. Beim Folgeschalter ist zu berücksichtigen, dass erst nach einer be stimmten Anzahl von Weiterschaltungen die Kontakte 211 und 212 betätigt werden, d. h. mit andern Worten, wenn eine bestimmte Anzahl von Löchern oder Schlitzen 7 zwischen der Lichtquelle 9 und der Photozelle 8 durchgelaufen sind, wird über den Kontakt 211 des Folgeschalters 21 der Alarm ausgelöst mit Hilfe der optischen Anzeige 24 und des Summers 25. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass erst bei einer bestimmten Veränderung der Lage des Schwimmers 5 die Auslösung des Alarms vorgenommen wird. Bei Auslösen des Alarms zieht das Relais 26 an und bewirkt mit dem Öffnen seines Ruhekontaktes 261, dass keine weiteren Impulse auf den Folgeschalter 21 gelangen können.
Der Folgeschalter 21 bleibt also in der Alarmposition stehen. Mit Hilfe des von Hand zu betätigenden Schalters 23, welcher aus zwei Kontakten besteht, wird über dem angeschalteten Arbeitskontakt 212 der Folgeschalter 21 aus der Alarmposition gebracht. Gleichzeitig wird der Alarmzähler betätigt, der die Anzahl der aufgetretenen Alarme registriert. Sowohl der Folgeschalter 21, als auch der Alarmzähler 27 können bei Netzausfall ihr Gedächtnis nicht verlieren. Die bisher dargestellte Wirkungsweise der Erfindung zeigt das Auslösen eines Alarmes aufgrund von Niveauänderungen des Flüssigkeitsspiegels im Behälter.
Bei Heizöltanks besteht allerdings die Gefahr, dass die Alarmauslösung auch dann stattfindet, wenn zufolge einer normalen und auch gewollten Heizölentnahme eine Niveauänderung des Flüssigkeitsspiegels im Tank stattfindet. Um nun dieses auszuschalten, wird das Relais 17 an den Ölbrenner, welcher in Fig. 3 lediglich mit 18 bezeichnet ist, angeschlossen. Wenn nun also eine Ölentnahme durch den Heizölbrenner stattfindet, schaltet sich das Relais 17 an und betätigt den Ruhekontakt 171 in der in Fig. 4 dargestellten Übertragungskette. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Impulse, welche durch das Arbeiten des Kontaktes 141 erzeugt werden, nicht auf den Folgeschalter 21 gelangen können. Somit ist das Auslösen eines Alarmes in diesem Falle nicht möglich.
Bei Heizöltanks besteht ebenfalls die Gefahr, dass Niveauänderungen des Flüssigkeitsspiegels vorkommen bei starken Temperaturänderungen des Heizöles im Tank. Dieses ist dann der Fall, wenn beispielsweise das Ö1 im Sommer in den Tank eingefüllt wird und im Laufe der Lagerung sich abkühlt. Um die von dieser Seite herrührenden Niveauänderungen des Flüssigkeitsspiegels auszuschalten, wird eine weitere Steuergrösse, welche nur von dieser Temperaturänderung des Heizöles abhängig ist, auf die tJbertragungs- kette aufgeschaltet. Der veränderliche Widerstand 14 arbeitet auf dem phasenempfindlichen Verstärker 15, der seinerseits das Relais 16 betätigt.
Das Relais 16 schaltet mit seinem Ruhekontakt 161 den Folgeschalter 21 von der Spannung ab, so dass das Arbeiten des Arbeitskontaktes 141, welcher durch die Niveauänderungen des Flüssigkeitsspiegels betätigt wird, für den Folgeschalter 21 ohne Wirkung ist. Der phasenempfindliche Verstärker 15 kann so eingestellt werden, dass er bei ca. 100 C auf ist 0,20 C anspricht.
Aus dem bisher Vorgebrachten ist zu ersehen, dass der Folgeschalter 21 nur dann auf Niveauänderungen des Flüssigkeitsspiegels ansprechen kann, wenn dieser Flüssigkeitsspiegel verändert wird aufgrund von einer Leckage im Heizöltank. Die Anwendung der Erfindung ist natürlich nicht auf Heizöltanks beschränkt. Man kann sich ohne weiteres vorstellen, dass für andere Flüssigkeiten der Mineralölindustrie oder der chemischen Industrie die gleiche Anordnung verwendet werden kann. Es ist auch einzusehen, dass andere Steuergrössen wie oben beschrieben verwendet werden können, um bei gewollter Niveau änderung der Flüssigkeit in dem Behälter die Über- tragungskette zu unterbrechen.
Um dieses Gerät zum Messen und Überwachen von Niveauänderungen eines Flüssigkeitsspiegels noch empfindlicher zu machen, können die Löcher bzw. Schlitze 7, welche am Umfang der Scheibe 14 angebracht sind, in der Grössenordnung von beispielsweise 0,2 mm vorgesehen sein. Da es fast unmöglich und auch nicht wirtschaftlich wäre, diese kleinsten Löcher oder Schlitze 7 auf mechanischem Wege anzubringen, wird vorgeschlagen, diese vermittelst photographischer Verkleinerung auf eine Metallfolie zu übertragen und zu ätzen oder auf eine transparente Folie aufzudrücken.
Es ist auch daran gedacht worden, dass man statt der Lichtschranke, welche aus der Lichtquelle 9 und der Photozelle 8 besteht, eine ionisierende Strahlenquelle mit einem entsprechenden, diese Strahlen aufnehmenden Organ verwendet.