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Mittels eines Schwimmers betätigte Steuereinrichtung
Die Erfindung
bezieht sich auf eine mittels eines Schwimmers betätigte und mit Magneten arbeitende
Steuereinrichtung. Bei Einrichtungen dieser Art wird mittels des Schwimmers auf
mechanische Weise eine Magnetanordnung beeinflußt, deren einzelne Teile zu beiden
Seiten einer Trennwand angeordnet sind, die einen Teil der Wandung eines Flüssigkeitsbehälters
bildet. Die Steuereinrichtung nach der Erfindung ist vornehmlich zur Anwendung in
Flüssigkeitsbehältern o. dgl. bestimmt und dazu vorgesehen, elektrische Signaleinrichtungen
zu steuern, mit deren Hilfe der Flüssigkeitsstand im Behälterinnern angezeigt wird.
Die Einrichtung nach der Erfindung ist mit Vorteil auch in solchen Fällen anwendbar,
bei denen die Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter unter Druck steht oder wenn in
den Behältern brennbare Flüssigkeiten, wie Benzin o. dgl., gelagert sind. I)er Schwimmer
steuert in jedem Falle das Öffnen und Schließen elektrischer Kontakte, die mit einer
Signalanlage in Verbindung stehen.
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Gemäß der Erfindung sind die Magnetanordnung einerseits und das Zapfenlager
für den Schwimmer anderseits als eine Einheit ausgebildet. Dieses einheitliche Gebilde
kann als solches in eine Öffnung der Behälterwand eingesetzt werden; hierbei schließt
die. die einzelnen Teile der Magnetanordnung voneinander trennende Wandung gleichzeitig
die zur Aufnahme der Einheit vorgesehene Öffnung der Behälterwand ab.
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Die Einrichtung kann so getroffen sein, daß der Schwimmer unmittelbar
auf die Magnetanordnung einwirkt und mit ihr verbunden ist; anderseits kann aber
auch zwischen dem Schwimmer einerseits und der Magnetanordnung anderseits ein nach
Art eines Hohlzapfens ausgebildetes, in die
Behälterwand einsetzbares
Verbindungsstück zwischen diesen beiden Teilen vorgesehen sein.
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Die Magneteinrichtung besteht vorteilhaft aus .einem oder mehreren
Magneten, die auf der Außenseite der erwähnten Trennwand schwenkbar gelagert sind,
während auf der Innenseite der Trennwand ein vom Schwimmer betätigter Magnetanker
vorgesehen ist.
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Der Schwimmer wird zweckmäßig von einem Hebelarm getragen, der um
einen im Abstand von der Trennwand liegenden Zapfen schwenkbar ist; hierbei sind
Mittel zur Übertragung der durch den Schwimmer bewirkten Schwenkbewegung des Hebelarmes
auf dem Magnetanker vorgesehen, der dicht neben der Trennwand schwenkbar gelagert
ist.
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Der auf der Außenseite der Trennwand liegende bewegliche und entsprechend
der Schwimmerbewegung gesteuerte Teil der Magneteinrichtung betätigt elektrische
Kontakte, die in dem Stromkreis eines Anzeigegerätes oder einer Signalanlage liegen.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung hervor.
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In der Zeichnung sind zwei verschiedene Ausführungsformen einer mittels
eines Schwimmers betätigten Steuereinrichtung für Schalter veranschaulicht, die
zur Verwendung in Brennstoff- oder Ö1-vorratsbehältern geeignet und nachstehend
beschrieben sind.
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Fig. I zeigt im senkrechten Schnitt einen Vorratsbehälter, z. B.
Tank, und veranschaulicht verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von zwei Paaren
schwimmerbetätigter Steuereinrichtungen.
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Fig. 2 zeigt in senkrechtem Schnitt nach der Linie I-I einen Steuerschalter,
wie er beispielsweise links oben in Fig. I veranschaulicht ist.
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Fig. 3 zeigt einen waagerechten Schnitt längs der Linie 3-3 durch
die rechte obere Anordnung nach Fig. I.
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Wie aus Fig. I zu erkennen ist, sind in der Seitenwand 10 eines Brennstofftanks
zwei schwimmergesteuerte Schalteinrichtungen II und 12 angeordnet, von denen jede
ein besonderes elektrisches Anzeigeinstrument betätigt. Die beiden Schalteinrichtungen
sind so angeordnet, daß, wenn der Brennstoffspiegel eine bestimmte Niveaulinie,
z. B. 3-3, überschreitet, der Schwimmer 13 der oberen Anordnung sich bis zur oberen
Begrenzung seines Hubes bewegt und das angeschlossene Anzeigegerät so betätigt,
daß der obere Füllungsgrad zur Anzeige gebracht wird; es wird dann beispielsweise
ein grünes Licht eingeschaltet. Sinkt der Schwimmer I3 unter die Niveaulinie 3-3
bis in seine untere Endlage, so betätigt er das Anzeigegerät derart, daß der untere
Füllungsgrad angezeigt wird. Es wird dann beispielsweise das grüne Licht ausgeschaltel
und ein rotes Licht eingeschaltet. Solange jedoch die Flüssigkeit über dem schwimmergesteuerten
Schalter 12 steht, wird dessen Schwimmer 14 seine obere Endstellung einnehmen und
das Anzeigegerät betätigen, das erkennen läßt, daß der Flüssigkeitsspiegel über
einem vorbestimmten, z. B. durch die Linie I5-I5 angedeuteten niveau liegt. Fällt
der Schwimmer 2 jedoch unter diese Linie, so wird das Anzeigegerät erneut betätigt
und zeigt den geringen Füllungsgrad an, und zwar beispielsweise dadurch, daß ein
grünes Licht aus- und ein rotes Licht eingeschaltet wird.
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Muß die schwimmergesteuerte Schalteinrichtung an der Decke I6 bzw.
am Boden I7 angeordnet sein, so kann die gleiche Anordnung verwendet werden, wie
sie auf der rechten Seite der Fig. I dargestellt ist, nur mit dem Unterschied, daß
das Gehäuse des Gerätes mit einem Verlängerungsrohr I8 versehen ist und die Schwimmer
I3 und 14 an den äußeren Enden dieser Rohre gelagert sind, wobei ein nachstehend
beschriebenes Ubertragungsglied vorgesehen ist, um die Schwimmer mit der Schalteinrichtung
zu kuppeln.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht die Einrichtung im wesentlichen
aus einem Hohlzapfen 20, der außen Gewinde 21 trägt, das entweder unmittelbar mit
dem Gewinde einer Bohrung in der Wand I6 des Brennstoffbehälters zusammenwirkt oder,
wie Fig. 3 zeigt, in einen Flansch 22 geschraubt ist, der zur Befestigung an der
Behälterwand dient. Der Hohlzapfen weist eine mit ihm aus einem Stück bestehende
Querwand 23 auf, die das Innere des Zapfens in zwei Kammern 24 und 25 unterteilt.
Der Hohlzapfen besteht aus nicht magnetischem Material, wie z. B. Bronze; in der
Kammer 25 ist ein Anker 26 schwenkbar gelagert, dessen oberes Ende dicht an der
Unterseite der Trennwand vorbeischwenkt. Der Anker trägt Zapfen 27, die in Lager
28 ruhen, welche in dem unteren Teil der Zylinderwandung des Hohlzapfens sitzen.
Das Verlängerungsrohr I8 ist an der Zylinderwand durch Schrauben 30 befestigt. Mit
dem unteren Ende des Verlängerungsrohres I8 ist eine Hülse 31 fest verbunden, die
an ihrem unteren Ende einen gabelförmigen Ansatz 32 aufweist und durch Schrauben
33 befestigt ist. In dem gabelförmigen Ansatz ist ein aus Metall bestehender Hebelarm
34 schwenkbar gelagert, der an seinem linken Ende einen Zapfen 35 aufweist, auf
den drei Scheiben 36 aufgeschraubt sind; diese Scheiben können aus Kunststoff, wie
beispielsweise Bakelit, bestehen und in ihrer Lage durch eine Mutter 37 gesichert
sein. Auf der einen Seite des Schwenkzapfens 38 ist der Hebelarm mit einem Gewindeloch
39 versehen, in dem ein Zapfen 40 angeordnet ist, der in seinem oberen Teil eine
Aussparung 41 aufweist. Auf der anderen Seite des Schwenkzapfens weist der Hebelarm
an seiner oberen Seite eine Aussparung 42 auf, deren Längsachse im gleichen Abstand
von der Schwenkachse 38 liegt, wie die Achse des Gewindezapfens 40. In den beiden
Aussparungen sind Stangen 43, 44 gelagert, die durch die Hülse 3I und durch das
Verlängerungsrohr I8 nach oben ragen und mit ihren anderen Enden in Aussparungen
45 und 46 eingreifen, die auf der Unterseite des Ankers 26 zu beiden Seiten des
Lagerzapfens 27 symmetrisch angeordnet sind. Auf diese Weise werden die Schwenkbewegungen
des Hebelarms 34 auf den Anker 26 übertragen.
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Die spezifischen Gewichte der Hebelarme 34 und der Scheiben 36 sind
unterschiedlich ebenso wie ihre Massen; befindet sich nun das ganze System in der
Luft, so wird der Hebelarm rechts vom Schwenkzapfen infolge des größeren Gewichtes
der Anordnung links vom Zapfen nach oben bewegt; befindet sich das System jedoch
in untergetauchtem Zustand, beispielsweise in flüssigem Brennstoff, so steigt die
Schwimmeranordnung links vom Zapfen nach oben infolge des tShergewichtes des rechts
vom Zapfen liegenden Hebelarmes. Die Einrichtung ist so getroffen, daß das nach
unten gerichtete Drehmoment des Hebelarmes in der Luft gleich ist dem aufwärtsgerichteten
Drehmoment der Scheiben 36. wenn diese in eine Flüssigkeit getaucht sind, deren
spezifisches Gesicht dem Durchschnittswert der spezifischen Gewichte aller jener
Flüssigkeiten entspricht, bei denn die Einrichtung möglicherweise zur .Nnweiidung
kommen kann. Es ist festgestellt wordiii, daß das I)rehmoment, welches die Teile
aus der Gleichgewichtslage herausbringt, keinen geringeren Wert haben sollte als
35 g/cm (5 oz. Zoll), sofern ilas äußerste I:nde des sich anhebenden Teils, wenn
es in derLuft liegt, ungefähr 4,4 cm (I,75 Zoll) von der Schwenkachse entfernt ist.
Findet beispielsweise eine schwimuiergesteuerte Einrichtung in Flüssigkeiten Nuwendung,
die ein zwischen 0,7 und l,I liegendes spezifisches Gewicht haben, so kann der Teil,
der nach ollen steigt, wenn er sich in der Flüssigkeit befindet, und der sinkt,
wenn er sich in der Luft befindet, aus Uakelit bestehen, das ein spezifisches Gewicht
zwischen 0,7 und I,3 aufweist; der aiidere Teil des Hebelarmes kann in diesem Falle
z. lA. aus Messing bestehen. l)ie Kammer 24 oberhalb der Querwand 23 hat einen Schulteransatz
47, auf dem eine Scheibe 48 aus Isolierstoff mittels Schrauben 49 befestigt ist.
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Von der Isolierscheil>e 48 aus erstrecken sich zwei, an ihr mit
Schrauben 51 befestigte Arme 50 nach unteren. Zwischen den Armen ist ein Messingblock52
schwenkbar gelagert; an jeder Seite dieses Blockes ist ein Hufeiseninagnet 53 befestigt,
und zwar mittels einer Mutter 54 und einer Unterlegscheibe 55, die mit einem Klemmbolzen
56 zusammenwirken.
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Gleiche Pole der beiden Magnete sind benachbart zueinander angeordnet.
A1 it dieser Anordnung wird die Schwenkbewegung des Ankers 26 auf den Messingblock
übertragen. Von der oberen Fläche dieses lAlocks aus erstreckt sich nach unten eine
Bohrung 57, in der eine kleine Druckfeder 58 und ein Kolben 59 untergebracht sind.
In einem gabelförmigen Teil des oberen Kolbenendes ist eine kleine Rolle 6o drehbar
gelagert. Diese Rolle wirkt mit der Unterseite einer Kontaktplatte 61 zusammen,
die zwischen den Armen 50 um Zapfen 62 schwenkbar ist. Infolge dieser Anordnung
schnappt die Kontaktplatte 6I verhältnismäßig rasch aus einer Stellung in die andere,
wenn die Magnetanordnung aus der einen Endlage in die andere schwingt. Die Platte6I
trägt zwei Kontakte 63, 64, die durch einen Streifen65 miteinander verbunden sind;
dieser Streifen wiederum steht über einen Draht 66 mit einer Klemme 67 in V erbindung,
welche auf der Isolierplatte 48 sitzt. Zwei weitere, gleichfalls auf der Platte
48 angeordnete Klemmen 68 und 69 liegen mit ihren unteren Enden gegenüber den Kontakten
63 bzw. 64. Die Klemmen 68 und 69 stehen mit den Stromkreisen getrennter Anzeigegeräte
in Verbindung, die aus der gleichen Stromquelle gespeist werden und eine gemeinsame
zur Klemme 67 führende Rückleitung haben. Die Kammer 24 ist oben mittels einer Kappe
70 verschlossen, deren Gewinde 71 mit einem entsprechenden Gewinde der Kammerwandung
zusammenwirkt. Zwischen beiden Teilen liegt ein Dichtungsring 72. Die Zuleitungen
zu den Klemmen sind zweckmäßig durch ein Loch 73 in der Kammerwandung geführt; durch
einen äußeren Ansatz 74 kann eine Schutzhülse gebildet sein.
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Anstatt den Schwimmer auf einem Ansatz zu lagern, der am Zapfen 20
sitzt, und ihn mit dem schwenkbaren Anker 26 durch ein Gestänge zu verbinden, kann
dieser Anker, wie Fig. 3 zeigt, auch unmittelbar am Schwimmer befestigt und wie
bei der zuvor erörterten Bauart am Zapfengehäuse schwenkbar sein. Wenn man an Stelle
der Anordnung nach Fig. 3 auf diejenige nach Fig. 2 übergehen will, so werden die
Schwimmerscheiben und der Haltebolzen 35 entfernt, und diese Teile werden dann,
wie mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde, an einem Messingstück 34 befestigt.
Das Verlängerungsrohr I8 wird dann an Ort und Stelle befestigt und die Schwimmereinrichtung
zwischen der Gabel 32 angeordnet. Anstatt ein besonderes Messingstück 34 zu verwenden,
können der Anker 26 und die Scheiben 36 auch als Ganzes genommen und zwischen der
Gabel 32 des Verlängerungsrohres I8 angeordnet werden, während ein anderer Anker
dann an Stelle der Schwimmereinrichtung in den Zapfen eingefügt wird.