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einesErfindung bezieht sich auf die zuletzt genannten Geräte.
Vorbekannte Geräte dieser Art bestehen aus einer elektronischen Steuereinnchtung, ihrer Stromversorgung, der Leitung für die Signalausgänge und den eigentlichen Messwertaufnehmern, bestehend aus zwei Elektroden, die in vorgegebenem vertikalen Abstand voneinander angeordnet werden und die mit der Elektronik über Kabel verbunden sind.
Der Aufbau der Vorrichtung ist dabei folgender : Von einer externen Stromversorgung wird die für die Vorrichtung benötigte Energie über ein Kabel der Messelektronik zugeleitet, die in einem Gehäuse an einer möglichst geschützten Stelle oberhalb des höchstmöglichen Flüssigkeitsniveaus liegt. Von diesem Gehäuse geht auch die Signalleitung aus, mit der die Ergebnisse der Messung dem jeweiligen Beobachter oder Anwender übermittelt werden. Weiters sind Anschlüsse für die beiden Messelektroden vorgesehen, wobei die tieferliegende Elektrode auch eine Referenzelektrode trägt oder als solche mitausgebildet ist.
Das Funktionieren derartiger Anlagen hat zur Grundlage, dass je nach der Lage des FlüssigkeitsspIegels der elektrische Widerstand, zumeist ein Wechselstromwiderstand, sich ändert und so anhand eines vorgegebenen physikalischen Modelles die Höhe des freien Flüssigkeitsspiegels bestimmbar ist.
Die Funktionsweise einer derartigen Vorrichtung ist folgende : Sobald die obere Elektrode oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt, ändert sich das zugehörige Messsignal, das, beispielsweise durch Widerstandsmessung, zwischen ihr und der unteren oder der Referenzelektrode erhalten wird. Wenn auch die untere Elektrode nicht mehr in der Flüssigkeit liegt, schlägt auch ihr Messsignal (bel Messung gegenüber einer Referenzelektrode) um. Auf diese Weise erhält man die Grundlage für eine Zweipunktregelung einer Pumpe od. dgl. mit Vollwert, Leerwert und Zw ! schenwert. Setbverständ- lich kann auch nur ein Niveau überwacht werden, mehr als zwei Niveaus werden aber wegen des aufwendigen Aufbaus nicht überwacht.
Anwendungsgebiete für derartige Messgeräte liegen überall vor, wo entweder der Flüssigkeitsspiegel zwischen zwei durch die Lage der Elektroden vorgegebenen Höhen gehalten werden muss, so dass beim Verlassen dieses Gebietes durch die sich ändernden Signale In der Signalleitung ein Zufluss oder Abfluss verändert wird, bis der Flüssigkeitsspiegel wieder den vorgegebene Niveaubereich erreicht hat oder aber bei Vorrichtungen, bei denen in Abhängigkeit vom gemessenen Niveau des Flüssigkeitsspiegels bestimmte Betriebszustände eingehalten oder vermieden werden müssen.
Beispiele für die erste Anwendung sind Zwischentanks in der Verfahrenstechnik, Beispiele für die zweite Anwendung sind Schutzeinrichtungen für Pumpen, die Wasser nur dann aus Brunnen pumpen dürfen, wenn eine gewisse Mindestwasserhöhe gegeben ist. Es sind selbstverständlich auch andere Anwendungsgebiete, beispielsweise die Verwendung als Alarmeinrichtungen für ein drohendes Überlaufen eines Tanks oder des Leerwerden eines Benzintanks eines Kraftfahrzeuges, möglich.
Die vorbekannten Vorrichtungen sind zwar im Betrieb bewährt, weisen aber eine Reihe von Nachteilen auf : So ist es beispielsweise bei der Verwendung mit Hauswasserwerken schwierig, eine geeignete Montagestelle für die Elektronik zu finden und es ist auch bei Vorhandensein einer solchen Stelle ein unangenehme Arbeit, die verschiedenen Leitungen richtig anzubringen. Die Durchtrittsstellen dieser Leitungen durch das Gehäuse der Elektronik sind systemimmanente Schwachpunkte der Vorrichtungen, die ja speziell in Umgebungen arbeiten, die elektronikfeindlich sind.
Dazu kommt, dass in den Brunnenschacht oder auch in den Tank od. dgl. die beiden Elektroden abgelassen werden müssen, wobei auf eine möglichst genau vertikale und übereinanderliegende Lage zu achen ist, die, ohne dass es eine besondere Befestigungsmöglichkeit gibt, auch über die gesamte Einsatzdauer, zumeist mehrere Jahre, einzuhalten ist. Dass dies nur schwer zu gewährleisten ist, ist ohne weiteres einsichtig.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden und eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach zu montieren ist und die die Nachteile der vorbekannten Lösungen nicht aufweist.
Erfindungsgemäss ist dazu vorgesehen, dass die Messelektronik mit zumindest einer Elektrode fest verbunden, mit ihr in einem Gehäuse gemeinsam untergebracht und mit einer an sich bekannten Vergussmasse, die gegenüber der Flüssigkeit, deren Füllstandshöhe zu messen ist, inert ist, verschweisst ist und dass die Messelektronik mit der zweiten Elektrode untrennbar verbunden ist, wobei die elekrischen Anschlussstellen ebenfalls von der Vergussmasse umhüllt sind.
Durch die erfindungsgemässen Massnahmen ist es möglich, auf jede erst an Ort und Stelle herzustellende elektrische Verbindung Im Bereich der Messstelle zu verzichten, da die gesamte Messanordnung fest
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eingekapselt Ist und nur die elektrischen Leiter für die Energieversorgung und die Datenübertragung aus der Vorrichtung herausführen. Der elektnsche Leiter zwischen der Messelektronik und der zweiten Elektrode bestimmt den Abstand zwischen den beiden Messelektroden auf zuverlässige Weise, da es in diesem Bereich keinen anderen elektrischen Leiter mehr gibt, so dass Verwicklungen od. dgl. ausgeschlossen sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beide Elektroden starr mit der Messelektronik In einem einzigen Gehäuse untergebracht sind. Durch diese Massnahme wird die Genauigkeit des Abstandes zwischen den beiden Elektroden weiter verbessert.
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die elektrischen Leiter für die Stromversorgung und die Datenübermittlung in einem einzigen Kabel geführt werden, was die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit des Absenkens der erfindungsgemässen Vorrichtung weiter erhöht.
Eine Vorrichtung gemäss dem Stand der Technik und eine erfindungsgemässe Vorrichtung sind in den beiliegenden Zeichnungen, auf die die folgende Beschreibung Bezug nimmt, beispielshaft dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 1 eine Vorrichtung gemäss dem Stand der Technik, die Fig. 2a eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einer elastischen Verbindung zwischen den beiden
Elektroden und die Fig. 2b eine erfindungsgemässe Vorrichtung, bei der beide Elektroden an einem gemeinsamen
Gehäuse befestigt sind.
In Fig. 1 ist eine Messeinrichtung gemäss dem Stand der Technik dargestellt. Eine oberhalb des höchsten zu erwartenden Flüssigkeitsspiegels zu montierende Steuerelektronik 1 wird mittels eines Kabels 2 mit Energie versorgt. Die Messsignale werden über ein Kabel 3 zum nicht dargestellten Empfänger geleitet. Weiters führt von der Steuerelektronik 1 ein Kabel zu einer oberen Elektrode 4 und ein weiteres Kabel zu einer unteren Elektrode 5, die auch als Referenzelektrode dient oder eine solche Referenzelektrode trägt, die aber nicht eigens dargestellt ist.
An den beiden Elektroden 4,5 bzw. zwischen ihnen und der Referenzelektrode 9 (Fig. 2) liegt eine
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des Leerwertes.
Das Erreichen der beiden vorgenannten Werte wird von der Steuerelektronik 1 festgestellt und in Singale umgewandelt, die durch die Leitung 3 weitergegeben werden.
So kann beispielsweise beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels unter das Niveau 6 im Falle eines Hauswasserwerkes die Stromzufuhr zu einer nicht dargestellten Pumpe unterbrochen werden, um deren trocken laufen zu verhindern. Es kann dabei die Signalleitung 3 direkt die Energieversorgungsleitung der Pumpe sein, wenn der Leistungsaufnahme nicht zu gross ist. Es kann aber auch die Signalleitung 3 eine typische Signalleitung, nämlich eine Niederspannungsleitung sein, die nur für Schwachstrom ausgelegt ist.
Eine Situation ähnlich der in Fig. 1 gezeigten ist sowohl in Fig. 2a als auch in Fig. 2b in jeweils erfindungsgemässen Ausführungsformen dargestellt. Dabei sind vergleichbare Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen.
Die Steuerelektronik 1 trägt erfindungsgmäss eine Elektrode, bevorzugt die obere Elektrode 4 und befindet sich mit dieser gemeinsam in einem Gehäuse 11, bevorzugt einem Rohrstück aus Edelstahl, Aluminium oder Kunststoff. Die Steuerelektronik 1 und die obere Elektrode 4 sind im Gehäuse 11 mittels einer Vergussmasse 12 fest und flüssigkeitsdicht eingegossen.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel, das eine bevorzugte Variante der Erfindung darstellt, ist das Kabel 2 für die Energiezufuhr und die Signalleitung 3 der Fig. 1 zu einem Kabel 8 verbunden, das mittig aus dem Gehäuse 11 nach oben hinausgeführt ist. Zu diesem Zweck, und auch um die Elektrode 4 vor Beschädigung zu schützen, ist das Gehäuse 11 nach oben über die Elektrode 4 hinaus verlängert und bevorzugt ebenfalls durch Vergussmasse 12 abgeschlossen, wobei das kombinierte Kabel 8 im wesentlichen mittig aus diesem deckelartigen Verschluss 12 austritt.
Um den Zutritt der Messflüssigkeit 13 zur Elektrode zu ermöglichen, ist zumindest eine Öffnung 14 im Gehäuse 11 vorgesehen. Bevorzugt sind, wie dargestellt, mehrere derartige Öffnungen, in der Höhe und entlang des Umfanges versetzt, angeordnet, um ein entweichen der Luft und ein ungehindertes Zu- bzw.
Abfliessen der Flüssigkeit zu gewährleisten.
Gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 2a dargestellt ist und die besonders dann bevorzugt wird, wenn zwischen den beiden zu überwachenden Flüssigkeitsniveaus 6 und 7 eine grosser vertikaler Abstand besteht, ist vorgesehen, dass von der Steuerelektronik 1 aus ein Verbindungskabel 10 zur unteren Elektrode 5 führt, dessen Anschlussstellen bei der Steuerelektronik 1 ebenfalls durch die Vergussmasse 12 fest eingebettet sind.
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Am anderen Ende des Kabels 10 Ist In vorbestimmten Abstand ein Elektrodengehäuse 11a. bevorzugt ebenfalls ein Rohrabschnitt, mittels Vergussmasse 12 angebracht. In der Vergussmasse Ist die elektrische Verbindung des Kabels 10 sowohl mit der unteren Elektrode 5 als auch mit der In diesem Ausführungsbel- spiel extra eingezeichneten Bezugs- bzw. Referenzelektrode 9 geschützt untergebracht.
Das Gehäuse 11 a ragt bevorzugt nach unten über die Bezugselektrode 9, die länger als die untere Elekrode 5 ist, vor, um beide Elektroden gegen mechanische Beschädigungen zu schützen. Auch hier sind Öffnungen 14 aus den oben genannten Gründen vorgesehen.
Der Abstand zwischen der oberen Elektrode 4 und der unteren Elektrode 5 Ist durch die Bauhöhe der belden als Elektrodenträger dienenden Gehäuse 11 bzw. 11a und die Länge des Verbindungskabels 10 gegeben. Eine Verringerung dieses Abstandes kann durch Schleifenbildung im Kabel erreicht werden, doch wird bevorzugt, dass das Kabel bei der Herstellung in vorgegebener Länge eingegossen wird.
Eine bevorzugt bei nicht zu grossem Vertikalabstand der Elektroden verwendete Ausführungsform ist in Fig. 2b dargestellt : Dabei sind beide Elektroden 4, 5 und die Referenzelektrode 9 In einem einzigen Gehäuse 11 untergebracht, was die Montage weiter erleichtert.
Auch wird die mechanische Widerstandskraft erhöht, da das Verbindungskabel gemäss Fig. 2a und damit die Bruchgefahr und die Gefahr des Veränderns des Abstandes zwischen den Elektroden entfällt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele und die beschriebenen Anwendungsfälle beschränkt.
So ist es möglich, mehrere Elektroden vorzusehen und damit In den Bereich der eingangs der Beschreibung an erster Stelle erwähnten Messgeräte zu kommen. Dabei können die Elektroden ähnlich den Zinken eines Kammes entweder nach Aussen oder bevorzugt in einen axialen Hohlraum des Gehäuses ragen.
Die Elektronik kann auch andere Messwerte aufnehmen bzw. verarbeiten, beispielsweise die Wasserhärte, die Temperatur oder ähnliches. Auch dabei dient das Gehäuse vorteilhafterweise als Träger für die eigentlichen Messwertaufnehmer.
Das Gehäuses selbst kann die unterschiedlichsten Querschnitte und Abmessungen aufweisen, je nach Verwendungszweck und dem zur Verfügung stehenden Platzangebot. Das Material muss den Umgebungsbedingungen widerstehen können und darf die Messung nicht beeinträchtigen. Vorhersehbare Einflüsse des Gehäuses können aber durch die Messelektronik ausgeglichen werden. Beispiele für Materialien sind im Wasserleitungsbau übliche Kunststoffe, Aluminium und Edelstahl.
Die Elektroden unterliegen den gleichen Bedingungen wie das Gehäuse, Edelstahl (austenitische Legierungen), Kupfer oder andere, den jeweiligen Bedingungen angepasste Materialien sind für den Fachmann auf dem vorgegebenen Anwendungsgebiet leicht wählbar.
Als Vergussmasse können die unterschiedlichsten, auf dem Gebiet der Elektronik bereits im Einsatz befindlichen Materialien verwendet werden. Als Vergussharz für Wasser als Messflüssigkeit sei nur WEPURAN-Giessharz VT 3407 der Lackwerke Peters in der BRD genannt, weitere Beispiele sind in Stamm u.
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sen zu finden.