Verfahren zum Halten von Niveaus von Behälterfüllungen und Vorrichtung zum
Durchführen des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Halten des Niveaus von Behälterfüllungen oder zum Schalten von Vorgängen in Behältern in Abhängigkeit von der Höhe des Niveaus.
Die Erfindung besteht dabei darin, dass zwischen einer, gerichtete Strahlen aussendenden Einrichtung und einem in der Strahlungsrichtung angeordneten Halbleiter, innerhalb eines im Strahlengang liegenden, mit dem Behälter kommunizierend verbundenen Rohres ein Schwimmer bewegt wird, der bei Sinde- rung der Niveauhöhe der Behälterfüllung, sich auf der Flüssigkeit bewegend, mit der Trennlinie Flüssigkeit - Schwimmer den Strahl unterbricht und durch Widerstandsänderungen im Halbleiter diesen zu Schaltvorgängen veranlasst.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sieht nach einem erfindungsgemässen Vorschlag vor, dass in einer für die Strahlung durchlässigen Röhre auf einer für die Strahlung durchlässigen Flüssigkeit ein lichtundurchlässiger Schwimmer, oder, auf für die Strahlung undurchlässiger Flüssigkeit ein durchlässiger Schwimmer angeordnet ist, wobei in einer bei der Röhre angeordneten dichtgeschlossenen Kammer, eine Strahlungseinrichtung vorgesehen ist, die gerichtete Strahlen durch die Röhre durchs endet, die von einem Halbleiter aufgenommen werden, der mit einem Schaltgerät elektrisch verbunden ist.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann man durch die Widerstandsänderung im Halbleiter erzielen, dass mit Hilfe einer Pumpe oder eines Steuerventils ein Flüssigkeitsstrom in Bewegung gesetzt wird oder unterbrochen wird, man kann aber auch Schaltvorgänge dadurch auslösen, wie z. 3. das Einschalten oder Ausschalten einer Heizungsanlage und Ähnliches mehr.
Dort wo die erfindungsgemässe Vorrrichtung in explosionsgefährdeten Räumen verwendet werden soll, kann nach einem weiteren erfindungsgemässen Vorschlag die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass eine optische Sammellinse vorgesehen wird, die das vorhandene Tageslicht oder Raumlicht auf den Halbleiter richtet. Man kann im übrigen auch als Strahlungseinrichtung eine Röntgenröhre vorsehen.
Auf der Seite des Halbleiters treten Steuerströme in der Grössenordnung von etwa 3 Mikro ampere auf, die nicht explosionsgeschützt werden müssen, die dann aber ausserhalb des gefährdeten Raumes mit normalen Mitteln verstärkt werden können.
Halbleiter, z. 3. Germanium-Dioden oder Silizium-Photoelemente, können vermöge ihrer hohen Lichtempfindlichkeit dazu benutzt werden, in Abhängigkeit von Strahlungsänderungen Impulse abzugeben. Diese bekannte Eigenschaft setzt die Erfindung ein, wobei als Unterbrecher des Strahls der Übergang Flüssigkeit - Schwimmer Verwendung findet. Der vom Halbleiter gegebene Impuls kann über bekannte Verstärkerrelais zu einem Schaltvorgang verwendet werden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass mittels einer Anzahl übereinander oder hintereinander angeordneter Halbleiter mit zugehörigen Strahlungsquellen nacheinander verschiedene von der Höhe des Niveaus abhängige Schaltimpulse auslösbar sind.
Dadurch, dass man an einer Standröhre mehrere Kammern mit Strahlungsquellen und zugeordneten Halbleitern übereinander oder hintereinander anordnet, kann man mit einem einzigen Schwimmer und entsprechenden Niveauveränderungen nacheinander beliebige Schaltvorgänge für den Behälter einleiten, der mit der Standröhre kommunizierend verbunden ist. Man kann z. 3. nacheinander mehrere, gegebenenfalls verschieden grosse Pumpen an- oder abschalten, eine Heizung oder ein Rührwerk betätigen oder einen Alarm auslösen und mit der letzten Stufe das ganze Gerät abschalten.
Niveauregelungen über Schwimmer mit Seilzügen oder in druckdichten Behältern mittels Induktionsströme oder über veränderliche Magnetfelder oder im Behälterinneren eingebaute Schwimmerschalter mit Stromdurchführungen sind bekannt. Alle diese Einrichtungen sind nur für ganz bestimmte Niveau Regelungs- oder Schaltvorgänge verwendbar und bieten niemals eine so allgemeine Anwendungsmöglichkeit, wie sie mit den einfachen Mitteln gemäss der Erfindung gegeben erscheint.
In der nachfolgenden Beschreibung wird in Verbindung mit den Zeichnungen die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen, in schematischen Skizzen:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einer angebauten Lichtquelle,
Fig. 2 eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einer entfernt liegenden Lichtquelle,
Fig. 3 eine Einrichtung mit mehreren Schaltvorrichtungen,
Fig. 4 eine Anordnung mit einem normalen Flüssigkeitsstandrohr,
Fig. 5 eine Anordnung mit einem schrägstehenden Flüssigkeitsstandrohr und
Fig. 6 eine Ausführungsform mit einem waagrecht angeordneten Standrohr.
In einer durchsichtigen Röhre 1 wird von einem Flüssigkeitsspiegel ein Schwimmer 2 getragen. Zu beiden Seiten der Röhre 1, sich genau gegenüberliegend, sind Kammern 3 bzw. 4 angeordnet, wobei in der Kammer 3 ein Halbleiter 5 und in der Kammer 4 eine Lichtquelle 6 vorgesehen sind. Bei heissen Medien kann für eine Kühlung der Kammern gesorgt werden. Der Halbleiter 5 steht mittels einer elektrischen Leitung 7 mit einem Schaltrelais in Verbindung. Jedesmal nun, wenn der lichtundurchlässige Schwimmer 2 entweder beim Absinken der Flüssigkeit im Rohr 1 oder beim Ansteigen derselben, zwischen der Lichtquelle 6 und dem Halb leiter 5 hindurchgeht, ändert sich die Lichtbeaufschlagung des Halbleiters, der auf kleinste Lichtdifferenzen hochempfindlich anspricht, so dass sofort ein Impuls zu dem nicht dargestellten Schaltrelais gegeben wird.
Eine andere, ähnliche Ausführungsform zeigt Fig. 2, wo in der Kammer 4 keine Lichtquelle angebracht ist. Statt dessen ist am Eingang der Kammer 4 eine Linse 8 angeordnet, auf die die Lichtstrahlen 9 einer aussenliegenden, nicht dargestellten, Lichtquelle fallen. Die Linse 8 sammelt diese Lichtstrahlen und konzentriert sie auf den etwa im Brennpunkt liegenden Halbleiter 5. Auch hier tritt bei jedem Durchgang des lichtundurchlässigen Schwimmers 2 ein Schaltimpuls auf.
Ein Beispiel für mehrere, nacheinander einsetzende Schaltungen zeigt Fig. 3. Das mit einem nicht dargestellten Behälter kommunizierend verbundene Standrohr hat, übereinander angeordnet, mehrere Kombinationen Lichtquelle-Halbleiter. Es kann damit z. B. bei einem niveauabhängigen Verfahren durch den Schaltkopf 17, 18 eine, in den Behälter speisende grosse Pumpe abgeschaltet, eine kleinere, über einen längeren Zeitraum fördernde Pumpe zugeschaltet werden. Durch den Schaltkopf 15, 16 kann die kleine Pumpe abgeschaltet und eine Beheizung zugeschaltet werden. Nach entsprechender Volumenausdehnung des Behälterinhaltes wird durch den Schaltkopf 13, 14 ein Rührwerk eingeschaltet.
Die Schaltköpfe 11, 12 können als Sicherheitsschaltung eingesetzt, ein optisches oder akustisches Signal auslösen oder eine Sicherheitsabschaltung durchführen. Sinngemäss sind mit der beschriebenen Einrichtung beliebige Kombinationen von niveau-gesteuerten Schaltvorgängen durchzuführen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann aber nicht nur bei einem senkrecht stehenden Standrohr, wie es z. B. in Fig. 4 im Zusammenhang mit einem geschlossenen Behälter dargestellt ist, Verwendung finden, sondern man kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auch bei schrägstehenden Standrohren (Fig. 5) oder, bei entsprechender beidseitiger Druckbeaufschlagung, bei waagrecht liegenden Standrohren (Fig. 6) anwenden.
Method for maintaining levels of container fillings and apparatus for
Perform the procedure
The invention relates to a method for maintaining the level of container fillings or for switching processes in containers as a function of the height of the level.
The invention consists in that a float is moved between a device emitting directed rays and a semiconductor arranged in the direction of radiation, within a tube lying in the beam path and communicating with the container, which when the level of the container filling decreases Moving on the liquid, with the dividing line liquid - swimmer interrupts the jet and causes it to switch processes through resistance changes in the semiconductor.
According to a proposal according to the invention, a device for carrying out the method provides that an opaque float or, on a liquid that is opaque to radiation, a permeable float is arranged in a tube which is transparent to radiation, on a liquid which is transparent to radiation the tube arranged tightly closed chamber, a radiation device is provided, the directional rays through the tube ends, which are received by a semiconductor which is electrically connected to a switching device.
According to the method according to the invention, the change in resistance in the semiconductor can result in a flow of liquid being set in motion or interrupted with the aid of a pump or a control valve, but switching operations can also be triggered by it, such as e.g. 3. Switching on or off a heating system and the like.
Where the device according to the invention is to be used in rooms at risk of explosion, according to a further proposal according to the invention, the device can be designed so that an optical converging lens is provided which directs the available daylight or room light onto the semiconductor. An X-ray tube can also be used as the radiation device.
On the semiconductor side, control currents in the order of magnitude of around 3 micro amperes occur, which do not have to be explosion-proof, but which can then be amplified outside the endangered area by normal means.
Semiconductors, e.g. 3. Due to their high sensitivity to light, germanium diodes or silicon photo elements can be used to emit pulses in response to changes in radiation. This known property is used by the invention, the liquid-float transition being used as the interrupter of the jet. The pulse given by the semiconductor can be used for a switching process via known amplifier relays.
Another embodiment provides that by means of a number of semiconductors arranged one above the other or one behind the other with associated radiation sources, different switching pulses dependent on the level of the level can be triggered one after the other.
By arranging several chambers with radiation sources and assigned semiconductors one above the other or one behind the other on a standpipe, any switching operations can be initiated one after the other with a single float and corresponding level changes for the container that is communicating with the standpipe. You can z. 3. Switch on or off several pumps, possibly of different sizes, one after the other, activate a heater or a stirrer or trigger an alarm and switch off the entire device with the last stage.
Level controls via floats with cables or in pressure-tight containers by means of induction currents or via variable magnetic fields or float switches with current feedthroughs built into the container are known. All these devices can only be used for a very specific level of control or switching processes and never offer such a general application possibility as appears to be given with the simple means according to the invention.
In the following description, in conjunction with the drawings, the invention is explained on the basis of some exemplary embodiments. It show, in schematic sketches:
1 shows a device according to the invention with an attached light source,
2 shows a device according to the invention with a remote light source,
3 shows a device with several switching devices,
4 shows an arrangement with a normal liquid standpipe,
Fig. 5 shows an arrangement with an inclined liquid standpipe and
6 shows an embodiment with a horizontally arranged standpipe.
A float 2 is supported in a transparent tube 1 by a liquid level. On both sides of the tube 1, exactly opposite one another, chambers 3 and 4 are arranged, a semiconductor 5 being provided in the chamber 3 and a light source 6 being provided in the chamber 4. In the case of hot media, the chambers can be cooled. The semiconductor 5 is connected to a switching relay by means of an electrical line 7. Every time the opaque float 2 passes between the light source 6 and the semi-conductor 5 either when the liquid sinks in the tube 1 or when the same rises, the light exposure of the semiconductor changes, which is highly sensitive to the smallest light differences, so that an immediately Pulse is given to the switching relay, not shown.
Another, similar embodiment is shown in FIG. 2, where no light source is attached in the chamber 4. Instead, a lens 8 is arranged at the entrance of the chamber 4, onto which the light rays 9 of an external light source (not shown) fall. The lens 8 collects these light rays and concentrates them on the semiconductor 5, which is approximately at the focal point. Here, too, a switching pulse occurs with each passage of the opaque float 2.
FIG. 3 shows an example of a plurality of circuits that are used one after the other. The standpipe connected in a communicating manner to a container (not shown) has, arranged one above the other, several combinations of light source and semiconductor. It can thus z. B. in a level-dependent method by the switching head 17, 18, a large pump feeding into the container is switched off, a smaller, conveying pump over a longer period of time can be switched on. With the switch head 15, 16 the small pump can be switched off and heating can be switched on. After the volume of the container has expanded accordingly, the switching head 13, 14 switches on an agitator.
The switching heads 11, 12 can be used as a safety circuit, trigger an optical or acoustic signal or carry out a safety shutdown. Analogously, any combination of level-controlled switching processes can be carried out with the device described.
The device according to the invention can not only be used with a vertical standpipe, as is the case with B. is shown in Fig. 4 in connection with a closed container, use, but you can use the inventive device with inclined standpipes (Fig. 5) or, with appropriate pressure on both sides, with horizontally lying standpipes (Fig. 6) .