Flüssigkeitsmessvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur selbsttätigen Abgabe abgemessener Mengen einer Flüssigkeit, nachstehend als Primärflüssigkeit bezeichnet, und insbesondere auf einen Ölmesser zum Messen des Verbrauchs von Heizöl, z. B. in einer Ölverteilungsanlage, die einen zentralen oeltank und eine Mehrzahl von aus dem Tank gespeisten Verbraucherleitungen aufweist.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer billigen und ausserordentlich genau arbeitenden Vorrichtung zum Messen des Verbrauchs von Heizöl, z. B. in jeder Speiseleitung einer Ölverteilungsanlage, ferner einen Flüssigkeitsmesser zu schaffen, welcher keine rotierenden Bestandteile oder mechanischen Transmissionsvorrichtungen enthält und welcher daher zu seiner Herstellung praktisch keine Werkzeuge oder maschinelle Bearbeitungsmittel erfordert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung als Beispiel in Verbindung mit einer Heizölmessvorrichtung erläutert.
Fig. 1 ist eine senkrechte Querschnittsansicht einer Messvorrichtung gemäss der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines der Messvorrichtung gemäss Fig. 1 zugeordneten Stromkreises.
Fig. 3, 4 und 5 sind schematische senkrechte Querschnittsansichten, welche die Arbeitsweise der Vorrichtung veranschaulichen.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Heizölverteilungsanlage mit einer Mehrzahl von Verbraucherspeiseleitungen, deren jede mit einer Mess- vorrichtung gemäss der Erfindung versehen ist.
Die in der Zeichnung allgemein mit A bezeichnete Messvorrichtung, die in Fig. 1 im einzelnen dargestellt ist, weist die nachfolgend erläuterten Bestandteile auf.
Der Hauptbestandteil dieser Vorrichtung ist ein Behälter, der aus einem oberen Teil 10 und einem unteren Teil 20 besteht, die voneinander durch eine Scheidewand 10/20 getrennt sind, welche das Innere des Behälters in eine obere Kammer 11 und eine untere Kammer 21 unterteilt.
Ein erstes Rohr 12 erstreckt sich von der Scheidewand 10/20 nach oben in die obere Kammer 11 und steht an seinem unteren Ende mit der unteren Kammer 21 in Verbindung.
Ein zweites Rohr 22 erstreckt sich von der Scheidewand 10/20 nach unten in die untere Kammer 21 und steht mit den beiden Kammern in Verbindung.
Ein drittes Rohr 24 erstreckt sich von der Bodenwand 23 der unteren Kammer 21 nach oben und steht über einen in der Bodenwand 23 vorgesehenen Kanal 25 mit einer Ölzufuhrleitung 26 in Verbindung, wobei sich zwischen dem Kanal 24 und der Leitung 26 ein einstellbares Drosselventil 27 befindet. Das Öleinlassrohr 24 ist vorzugsweise koaxial zu dem in der oberen Kammer 21 befindlichen Rohr 12 angeordnet und endigt in der Nähe des in der Scheidewand 10/20 aufgenommenen unteren Endes des Rohres 12.
Das Rohr 12 erstreckt sich im oberen Teil der oberen Kammer 11 bis in die Nähe der Oberwand 13 des Behälters und ist an seinem oberen Ende mit einem elektromagnetisch betätigten Ventil 14 versehen, das an dem unteren Ende eines Schaftes 15 angebracht ist, dessen oberes Ende mit einem Eisenkern 16 verbunden ist, der von einem Elektromagneten 30 betätigt wird. Der Elektromagnet 30 ist auf einem aus Nichteisenmaterial bestehenden rohrförmigen Gehäuse 17 angeordnet, in welchem der Kern 16 geführt ist und dessen Innenraum 18 mit einem Ölabgaberohr 19 verbunden ist.
Im oberen Behälterteil 10 sind drei Elektroden 31, 32 und 33 angeordnet, die sich von der Oberwand 13 des Behälters nach unten in die obere Kammer 11 erstrecken. Die beiden Elektroden 32 und 33 haben gleiche Länge und endigen in der Nähe des Bodens der Kammer 11, während die dritte Elektrode 31 wesentlich kürzer als die beiden anderen Elektroden ist und im oberen Teil der oberen Kammer 11 endigt.
Aus Gründen, die in der nachfolgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert werden, soll eine durch das untere Ende der kurzen Elektrode 31 hindurchgehende waagrechte Ebene, die bei Wm, x angedeutet ist, als der obere Spiegel bezeichnet werden, und in ähnlicher Weise soll eine durch die unteren Enden der langen Elektroden 32 und 33 hindurchgehende waagrechte Ebene, die bei Wmin i angedeutet ist, als der untere Spiegel bezeich- net werden.
Schliesslich enthält die Vorrichtung A als eine wesentliche Komponente eine Flüssigkeit, die nachstehend als Sekundärflüssigkeit bezeichnet wird und die ein höheres spezifisches Gewicht und eine höhere elektrische Leitfähigkeit als die Primärflüssigkeit hat. Diese Sekundärflüssigkeit, die bei der praktischen Ausführungsform der Vorrichtung aus Wasser bestehen kann, das eine kleine Menge eines Elektrolyten enthält, um ihm eine zweckentsprechende Leitfähigkeit zu verleihen, soll mit W bezeichnet werden, während die Primärflüssigkeit, welche das in der Vorrichtung zu messende Öl dargestellt, mit 0 bezeichnet werden soll.
Die drei Elektroden 31, 32 und 33 sowie die Spule des Elektromagneten 30 sind an die Klemmen des in Fig. 2 wiedergegebenen Steuerstromkreises C angeschlossen, welcher die folgenden Komponenten enthält: eine elektrische Energiequelle, von der nur die beiden Anschlussklemmen 34a und 34b dargestellt sind, ein Relais 35, das Klemmen 35a und 35b und einen mit zwei Kontakten 37a und 37b zusam- menarbeitenden Anker 36 besitzt, Klemmen 30a und 30b für den Anschluss der Spule des Elektromagneten 30 und Klemmen 31a, 32a und 33a für den Anschluss der Elektroden 31 bzw. 32, 33. Dem Relais 35 ist ein elektromagnetisch betätigter Zähler 38 arbeitsmässig zugeordnet, der Klemmen 38a und 38b aufweist, die den -Klemmen 35a bzw. 35b parallel geschaltet sind.
Die Schaltungsweise der in Fig. 2 wiedergegebenen Komponenten und die Funktion des Steuerstromkreises, welcher die Arbeitsvorgänge der in Fig. 1 dargestellten Messvorrichtung steuer, werden in der nachfolgenden Beschreibung der Arbeitsweise unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 erläutert.
Arbeitsweise
Die Funktion der Vorrichtung gemäss der Erfindung hängt hauptsächlich von dem Zusammenwirken der beiden Flüssigkeiten innerhalb des Behälters ab, wobei das Arbeitsprinzip das folgende ist: Ö1, welches unter Druck durch das Einlassrohr 24 hindurch in die untere Kammer 21 strömt, übt einen Druck auf die Oberfläche der Sekundärflüssigkeit aus, die nachstehend als Wasser bezeichnet wird, das, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht, im unteren Teil der unteren Kammer 21 als Wasserreservoir W enthalten ist. Wenn das Ventil 14 geschlossen ist, drückt das Öl 0 das Wasser durch das Rohr 22 hindurch in die obere Kammer 11, und das Wasser W1 in der Kammer 11 steigt so lange an, bis es den oberen Spiegel Wmax erreicht.
Gleichzeitig wird eine über der Oberfläche des Wassers W1 in der oberen Kammer 11 befindliche Ölmenge Ol durch den Innenraum 18 des Gehäuses 17 und das Abgaberohr 19 hindurch herausgedrückt.
Wenn die Oberfläche des Wassers W1 in der oberen Kammer 11 den oberen Spiegel W, l, lx erreicht hat, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird die Elektrode 31 mit den Elektroden 32 und 33 über das Wasser verbunden, und der Elektromagnet 30 wird erregt, um das Ventil 14 zu öffnen. Das Wasser sinkt dann durch das Rohr 22 hindurch nach unten in das Wasserreservoir W2 am Boden der unteren Kammer 21, wodurch das im oberen Teil der unteren Kammer 21 befindliche Ö1 O durch das jetzt an seinem oberen Ende offene Rohr 12 hindurch in dic obere Kammer 11 gepresst wird, wo es sich mit dem Ö1 01 mischt und durch den Innenraum 18 des Gehäuses 17 und das Abgaberohr 19 hindurch herausgedrückt wird.
Zur gleichen Zeit fliesst auch das Öl 02, das durch das Einlassrohr 24 hindurch in die untere Kammer 21 eingeführt wird, durch das Rohr 12 hindurch und wird mit dem Ö1 Ol in der oberen Kammer 11 abgegeben. Auf diese Weise setzt sich die Ölabgabe aus dem Rohr 19 fort, während das Wasser W1 in der oberen Kammer 11 sinkt. Wenn das Wasser W1 unter den am Ende der Elektroden 32 und 33 liegenden unteren Spiegel Wmin sinkt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, wird der zwischen diesen Elektroden durch das Wasser hindurchfliessenden Strom unterbrochen, was bewirkt, dass der Steuerstromkreis das Ventil 14 schliesst, und damit ist der Kreislauf der Arbeitsvorgänge vollendet.
Es ist ersichtlich, dass das Öffnen des Ventils 14 an dem oberen Spiegel W, ntx des Wassers und das Schliessen des Ventils an dem unteren Spiegel W, nil, bewirken, dass das Wasser W1 zwischen diesen beiden Spiegeln kontinuierlich steigt und fällt, und die Ölmenge 01, die während jedes Arbeitskreislaufes abgegeben wird, ist daher durch das Volumen der Messkammer zwischen den beiden Spiegeln genau festgelegt. Da jeder Arbeitskreislauf durch die von dem Steuer stromkreis bewirkte Betätigungen des Elektromagneten bestimmt wird, ist ferner ersichtlich, dass die Anzahl der Arbeitskreisläufe leicht mit Hilfe eines elektromagnetisch betätigten Zählers gezählt werden kann und damit die von der Vorrichtung abgegebene genaue Ölmenge gemessen werden kann, indem einfach die von dem Zähler angezeigten Zahlen abgelesen werden.
Die Hilfsarbeitsvorgänge des Steuerstromkreises gemäss Fig. 2, durch welche das Öffnen und Schlie ssen des Ventils 14 abgesteuert wird, sind die folgenden:
A. Das Ventil 14 wi,d geschlossen
Der Stromkreis über die Spule des Elektromagneten 30 wird unterbrochen, so dass der Magnet stromlos wird und der Kern 16 nach unten in seine unterste Stellung fällt, wodurch das Ventil 14 geschlossen wird. Dies erfolgt, während das in der oberen Kammer 11 befindliche Wasser W1 von dem unteren Spiegel Wmjl, gegen den oberen Spiegel Wmax steigt. Während dieses Vorganges sind der Stromkreis über die Kontakte 37a und 37b und der Stromkreis zwischen der Elektrode 31 und den beiden anderen Elektroden 32 und 33 geöffnet. Daher kann kein Strom von der Klemme 34a der Energiequelle über die Spule des Magneten 30 zu der Klemme 34b fliessen.
B. Das Ventil 14 wird geöffnet
Der Stromkreis durch die Spule des Elektromagneten 30 wird über die folgenden Teile geschlossen: 34a-3 1a-3 1-32-32a-30b-30-30a-35b-35-35a -34b. Dies tritt ein, wenn das Wasser W1 an dem oberen Spiegel Wmax die Elektroden 31 und 32 kurzschliesst. Der Elektromagnet 30 wird erregt, zieht den Kern 16 an und hebt das Ventil 14 in die Offenstellung.
Das in dem vorstehend genannten Stromkreis angeordnete Relais 35 zieht seinen Anker 36 an, wodurch die Kontakte 37a und 37b kurzgeschlossen werden und damit ein Hilfsstromsreis über die folgenden Teile geschlossen wird: 34a-37a-37b-33a33-32-32a-30b-30-30a-34b.
Es ist ersichtlich, dass solange dieser Hilfsstromkreis geschlossen ist, der Elektromagnet 30 erregt bleibt, um das Ventil 14 in der Offenstellung zu halten. Der Hilfsstromkreis bleibt geschlossen, solange die beiden Elektroden 32 und 33 kurzgeschlossen sind, das heisst bis das Wasser W1 gerade unter den unteren Spiegel Wmjll sinkt. Wenn dies eintritt, wird der Hilfsstromkreis unterbrochen, wodurch das Relais 35 sowie der Elektromagnet 30 stromlos gemacht werden, das Ventil 14 wieder geschlossen wird und der Kreislauf vollendet wird.
Die Öldruckeinrichtung
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird Ö1 aus einem zentralen Tank CT über eine Leitung CT-P in eine von einem Motor M angetriebene Speisepumpe P abgezogen, die das Ö1 unter Druck durch eine Leitung P-A V hindurch in den unteren Teil eines Luftkessels A V fördert. Die über dem Öl in dem Luftkessel A V befindliche Luft wird, wenn der Ölspiegel O' in dem Luftkessel steigt, komprimiert, bis der Luftdruck einen vorbestimmten Wert erreicht hat.
Wenn dies eintritt, betätigt ein auf den Luftdruck ansprechendes Relais R einen Schalter S, welcher den Pumpenmotor M und damit die Speisepumpe P selbsttätig stillsetzt. Die komprimierte Luft über dem Ölspiegel 0' in dem Luftkessel A V drückt jetzt das Öl durch eine Speiseleitung AV-A hindurch in eine Mehrzahl von Messvorrichtungen A, und dies findet so lange statt, bis der Luftdruck im Luftkessel A V unter einen vorbestimmten niedrigeren Wert sinkt.
Wenn dies eintritt, betätigt das auf den Luftdruck ansprechende Relais R den Schalter S erneut, um den Motor M und die Speisepumpe P wieder anzulassen, so dass innerhalb des Luftkessels A V ein im wesentlichen konstanter Antriebsdruck aufrechterhalten wird.
Die Erfindung sieht auf diese Weise die getrennte Zufuhr von Heizöl in eine Mehrzahl von Verbraucherleitungen CL aus einer zentralen Speisestation vor, welche den zentralen Tank CT und die gemeinsame Druckerzeugungsanlage mit der Speisepumpe und dem Luftkessel umfasst. Der Ölverbrauch über jede Verbraucherleitung CL wird von dem der zugehörigen Vorrichtung A zugeordneten Zähler 38 in der gleichen Weise wie der Verbrauch von Gas oder Elektrizität genau gemessen. Zusätzlich zu der beträchtlichen Ersparnis, die durch die Zentralisierung der Ölzufuhr erreicht wird, ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Notwendigkeit zum Speichern entflammbarer Flüssigkeiten in den Wohnungen der einzelnen Verbraucher ausgeschaltet wird, was eine potentielle Feuersgefahr in Appartement-Häusern darstellt, in welchen jedes Appartement durch Öl- brenner geheizt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung irgendeines besonderen Materials zur Herstellung des Behälters oder anderer Komponenten der Vorrichtung beschränkt.
Es sei jedoch bemerkt, dass der Behälter aus einem Isolierstoff hergestellt werden sollte, und es ist gefunden worden, dass die Herstellung des Behälters aus einem Kunststoff, wie einer Acrylmasse, im Spritzguss beträchtliche Vorteile bietet.
Anderseits können die innerhalb des Behälters angeordneten Rohre aus irgendeinem zweckentsprechenden Material, wie Messing oder einer anderen Legierung, hergestellt werden. Gegebenenfalls können die Rohre 12 und 22 zusammen mit der Scheidewand 10/20 in einem Stück geformt werden, so dass sie eine Einheit bilden, die mit den beiden Teilen des in Fig. 1 wiedergegebenen Behälters leicht zusammengebaut werden kann.