DE2537795C3

DE2537795C3 - Optisch-elektrische Flüssigkeitssonde

Info

Publication number: DE2537795C3
Application number: DE2537795A
Authority: DE
Inventors: Willy Aarau Bulgheroni; Juerg Kuettigen Oberhaensli; Josef Triengen Penasa; Erwin Erlinsbach Stalder
Original assignee: HECTRONIC AG BUCHS AARGAU (SCHWEIZ)
Current assignee: HECTRONIC AG BUCHS AARGAU (SCHWEIZ)
Priority date: 1975-07-21
Filing date: 1975-08-25
Publication date: 1978-10-26
Also published as: NO762476L; SE7608251L; DE2537795A1; AT346737B; CA1061435A; FR2319118A1; GB1508085A; US4039845A; BE844380A; NO144499C; SE405416B; NO144499B; FR2319118B1; CH580802A5; DE2537795B2; NL7607972A; ATA654675A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine optisch-elektrische Flüssigkeitssonde nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, die dazu bestimmt ist, die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Flüssigkeit in der unmittelbaren -to Umgebung der Sonde auf optischem Wege zu ermittefn und elektrisch an eine von der Sonde entfernte Stelle zu signalisieren.

Wenn bei einer solchen Sonde, wie sie etwa aus der DE-OS 24 24 387 oder auch aus der GB-PS 10 51 462 bekannt ist, die mit Flüssigkeit beaufschlagbare Fläche an eine Flüssigkeit angrenzt, dann erfahren die aus dieser Fläche austretenden Lichtstrahlen keine oder zumindest eine andere Brechung als bei Abwesenheit von Flüssigkeit, wodurch bewirkt wird, daß praktisch keine Lichtstrahlen mehr auf den Lichtempfänger fallen, was eine Änderung des elektrischen Zustandes des Lichtempfängers zur Folge hat. Ein Vorteil dieser Ausführungsart liegt darin, daß sie bei Anwesenheit einer lichtdurchlässigen oder einer lichtundurchlässigen Flüssigkeit in völlig gleicher Weise reagiert, und daß eine Betriebsstörung, z. B. eine Unterbrechung der Stromzufuhr oder der Ausfall des Lichtsenders, am elektrischen Ausgang des Lichtempfängers die gleiche Wirkung hat wie die Anwesenheit einer Flüssigkeit an bo der mit Flüssigkeit beaufschlagbaren. Fläche des lichtdurchlässigen Körpers, weshalb die Verwendung dieser Sondenart zur Überfüllungssicherheit von Behältern eine besonders hohe Sicherheit bietet.

Allerdings haben die genannten optisch-elektrischen Vorrichtungen (insbpsondere DE-OS 24 24 387) die Eigenschaft, auch auf Gasblasen oder Fremdpartikeln in einer transparenten Flüssigkeit zu reagieren. Da auf den Empfänger praktisch kein Licht fällt, so lenge die transparente Flüssigkeit frei von Gasbiasen und Partikeln i.^ct, wirkt jede im »Gesichtsfeld« des Empfängers austretende und von den Lichtstrahlen des Senders beleuchtete Gasblase oder Partikel von einer gewissen Mindestgröße wie ein Leuchtpunkt, der vom Empfänger »gesehen« wird und jomit eine gewisse Beleuchtung des Empfängers bewirkt. Der relative Unterschied zwischen dem unbeleuchteten Zustand und der durch einzelne Blasen oder Partikeln verursachten Beleuchtung des Empfängers kann rasch ausreichend groß werden, um eine Änderung des elektrischen Zustandes am Ausgang des optisch-elektrischen Wandlers des Lichtempfängers hervorzurufen, annähernd wie wenn überhaupt keine Flüssigkeit vorhanden wäre. Die bekannten Vorrichtungen sind daher in relativ hohem Maß empfindlich auf Streulicht. Das gleiche ist auch in bezug auf Fremdlicht zu sagen, sofern die optisch-elektrische Vorrichtung nicht speziell in ein Gehäuse zum Abschirmen gegen Fremdlicht eingebaut wird.

Andere bekannte optisch-elektrisch'. Flüssigkeitssonden (DE-PS ii Ί8 480 und DE-AS Π 'jO 589) sind mj ausgebildet, daß bei Abwesenheit eines flüssigen Mediums an der freien Fläche des lichtdurchlässigen Körpers ein vom Sender in den lichtdurchlässigen Körper h.'nein gestrahltes Lichtstrahlenbündel an der genannten freien Fläche des lichtdurchlässigen Körpers total reflektiert und innerhalb dieses Körpers zum Empfänger geleitet wird, und daß hingegen bei Anwesenheit eines flüssigen Mediums an der freien Fläche des lichtdurchlässigen Körpers keine Totalreflexion des Lichtstrahlenbündels stattfindet, sondern praktisch das ganze Lichtstrahlenbündel durch die freie Fläche hindurch aus dem lichtdurchlässigen Körper austritt und folglich die Intensität des zum Empfänger gelangenden Lichtstromes deutlich abnimmt. Diese bekannten Vorrichtungen versagen die ihnen zugedachte Wirkung, wenn die Reflexionsfläche des lichtdurchlässigen Körpers von einem wenig transparenten, trüben oder milchigen flüssigen Medium überflutet oder mit einem opaken Film belegt wird, weil dann das Lich-.atrahlenbündel an der Reflexionsfläche nicht aus dem lichtdurchlässigen Körper austreten kann, sondern weiterhin mindestens teilweise zum Empfänger reflektiert wird. Die gewünschte Änderung der Intensität des zum Empfänger gelangenden Lichtstromes beim Eintauchen der Reflexionsfläche in ein flüssiges Medium befindet nicht oder nicht in ausreichendem Maß statt, was zu Fehlinformationen führt. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Vorrichtung ein Bestandteil einer automatischen Überfüllsicherungs-Einrichtung ist. die das Überlaufen von Behältern, wie z. B. Tanks für flüssige Brenn- und Treibstoffe, verhüten sollte.

Es i?! ferner eine fotoelektrische Meß- und Regelvorrichtung für Flüssigkeitsstandanzeiger bekannt (DE-AS 10 52 700), bei welcher die optische Ano/dnung so getroffen ist, daß das von einer Lichtquells ausgehende Licht bei Anwesenheit von Flüssigkeit in einem Glasrohr durch den iLylinderlinseneffekt der Flüssigkeitssäule gegen e.iie Fotozelle hin gebrochen wird, hingegen bei Abwesenheit von Flüssigkeit im Glasrohr in andere Richtungen abgelenkt wird, so daß die Fotozelle unbeleuchtet bleibt. Eine der Fotozelle vorgelagerte Blende verhütet den geradlinigen Lichtzutritt zur Fotozelle. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist es für das richtige Funktionieren unerläßlich, daß die Flüssigkeit lichtdurchlässig ist und beim Abfließen keinen lichtundurchlässigen Belag an

der Wandung des Glasrohres zurückläßt. Zudem ist erforderlich, daß die Flüssigkeit einen vorbestimmten optischen Brechungsindex aufweist. Wenn die Flüssigkeit im Glasrohr undurchsichtig wäre, wie das z. B. für Leichtöl zutrifft, oder wenn der optische Brechungsindex der Flüssigkeil von dem vorbestimmten Wert erheblich abweicht, dann kann auch bei Anwesenheit von Flüssigkeit im Glasrohr kein Licht auf die Fotozelle gelangen, d. h. daß dann die Vorrichtung ihren Dienst versagen würde. Deshalb ist auch diese bekannte Vorrichtung für die Verwendung in einer automatischen Überfüllsicherungs-Einrichtung nicht sonderlich geeignet.

['s ist auch eine lichtelektrische Abtastvorrichtung bekannt (DF.-PS 19 57 494). bei welcher ein Lichtsender und ein Lichtempfänger auf einer gemeinsamen Symmetrieachse angeordnet sind, wobei die lichtempfindliche Fläche des Empfängers vom Sender abgekehrt isi. »O daß u55 VOiTi ScimCT nüSgCnCfidc Licht ΓΓύΓ nach Reflexion an einem außerhalb der Vorrichtung angeordneten Körper zum Lichtempfänger gelangen kann. Eine zur genannten Achse rotationssymmetrische Optik mit ringförmigen lichtbrechenden Elementen sorgt dafür, daß das Licht des Senders z. T. ein zylinderförmiges Strahlenbündel mit annähernd parallelen Lichtstrahlen und z. B. ein kegelförmiges Strahlenbündel mit in einem relativ geringen Abstand vor der lichtempfindlichen Fläche des Empfängers zusammentreffenden Lichtstrahlen bildet, damit die Abtastvorrichtung sowohl bei größeren als auch bei geringen Abständen zum reflektierenden Körper zuverlässig arbeitet. Eine solche lichtelektrische Abtastvorrichtung ist als Flüssigkeitssonde weder vorgesehen noch geeignet, da in der Flüssigkeit vorhandene Blasen oder Schwebeteilchen Reflexionen eines Teiles der vom Sender ausgehenden Lichtstrahlen zum Empfänger hervorrufen würden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Flüssigkeitssonde der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch nach Beaufschlagung mit einer verhältnismäßig hochviskosen Flüssigkeit betriebsfähig bleibt und die weitgehend unempfindlich gegen Fremdlicht und/oder Streulicht ist. d. h. gegen solches Licht, das entweder nicht von dem eingebauten Lichtsender stammt oder durch in der Flüssigkeit enthaltene Gasblasen oder Schwebeteilchen gestreut wird.

Die zur Lösung dieser Aufgabe gefundene optischelektrische Flüssigkeitssonde der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Körper ein gefäßartiger Hohlkörper mit einem erweiterten OberHI. einem verjüngten Unterteil und einer dazwischen angeordneten Schulterpartie ist. daß der verjüngte Unterteil an seinem von der Schulterpartie abgekehrten Ende verschlossen und außen mit Flüssigkeit beaufschlagbar ist. daß die Lichtstrahlen des im Innern des Hohlkörpers angeordneten Lichtsenders durch die Außenfläche der Umfangswand des verjüngten Unterteiles unter einem spitzen Winkel in solchen vorbestimmten Richtungen nach außen treten, daß bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles die Lichtstrahlen durch die Schulterpartie des Hohlkörpers hindurch in den erweiterten Oberteil eintreten, und daß der Lichtempfänger im Innern des erweiterten Oberteiles angeordnet ist und optisch wirkende Mittel vorhanden sind, weiche den Zu'ritt von in anderen als den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie eintretenden Lichtstrahlen zum Lichtempfänger behindern.

Durch die beschriebene erfindungsgemäße Ausbildung der Flüssigkeilssonde wird nicht nur erreicht, daß jeweils bei ihrer Beaufschlagung mit transparenten oder mit opaken Flüssigkeiten vom Lichtempfänger die ί gleiche Zustandsänderung signalisiert wird, sondern darüber hinaus weist die Flüssigkeitssonde auch eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Fremdlicht und gegen durch Blasen oder Schwebeteilchen in einer transparenten Flüssigkeit verursachtes Streulicht auf.

Weiter wird durch die beschriebene Formgestaltung des Hohlkörpers ermöglicht, daß selbst relativ hochviskose Flüssigkeiten, wie /.. B. Rohöl, beim Absenken des f lüssigkeitspegels rasch vom Hohlkörper abfließen und abtropfen, da das Haftvermögen von Flüssigkeiten an nach außen gewölbten Flächen mit verhältnismäßig kleinem Wölbungsradius, wie sie an dem mit Flüssigkeit zu beaufschlagenden verjüngten Unterteil des Hohlkörpers vorliegen, gering ist, so daß sich eine spezielle

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nen Teile vor dem Wiedergebrauch der Flüssigkeitssonde erübrigt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren -■> erläutert.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Flüssigkeitssonde im axialen Längsschnitt;

Fig. 2 ■ teilt teils im axialen Schnitt und teils in Ansicht eine mögliche Art der Montage der Flüssig μ keitssonde nach Fig. 1 dar;

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Flüssigkeitssonde im axialen Längsschnitt;

Fig.4 zeigt in größerem Maßstab einen Teil eines dritten Ausführungsbeispieles der Sonde im axialen >> Schnitt;

Fig. 5 ist eine zu Fig.4 analoge Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiclcs einer Flüssigkeitssonde;

F i g. 6 veranschaulicht einen Teil eines vierten Ausführungsbeispieles einer Flüssigkeitssonde im axialen Längsschnitt.

Nun wird im einzelnen zunächst auf F i g. 1 verwiesen. Die dargestellte Flüssigkeitssonde weist einen gefäßartigen Hohlkörper 10 aus lichtdurchlässigem Material, •r> z. B. einem fiuorhaltigen polymeren Kunststoff, auf. Am Hohlkörper 10 kann man einen erweiterten Oberteil 11, einen verjüngten Unterteil 12 und eine zwischen diesen Teilen angeordnete Schulterpartie 13 unterscheiden, die jedoch zusammen einstückig ausgebildet sind. Der >n Oberteil 11 weist eine im wesentlichen hohlzylindrische Umfangswand Ha auf. Der Unterteil 12 hat ebe. .'alls eine im wesentlichen hohlzylindrische Umfangswand 12a mit verhältnismäßig geringer Wandstärke und einem Außendurchmesser von 5 bis 10 mm. An seinem >~, unteren Ende ist der Unterteil 12 durch einen halbkugelförmigen oder spitz auslaufenden Boden 12f verschlossen, der zusammen mit dem übrigen Hohlkörper 10 aus einem einzigen Materialstück besteht. Der Oberteil 11, der Unterteil 12 und die Schulterpartie 13 '" sind bezüglich einer gemeinsamen Achse 14 rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Schulterpartie 13 bilde! einen nach unten weisenden Umfangskragen 13a, der ar seiner Unterseite eine kegelmantelförmige Außenfläche Mb aufweist, deren radial verlaufende geraden Mantel ' - linien mit den entsprechenden axial verlaufender geraden Manteiiinien der Außenfläche Mc der Um fangswand 12a des Unterteiles 12 je einen spitzen, d. h weniger als 90° betragenden Winkel einschließen. Da:

bedeutet mit anderen Worten, daß die kegefmantelförmige Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 der Außenfläche 12cder Umfangswand 12a des Unterteiles 12 zugewandt ist und diese Außenflächen zwischen sich einen ringförmigen Hohlraum 15 einschließen.

Im Innern des Hohlkörpers 10, und zwar im Bereich der Schulterpartie 13, befindet sich ein Lichtsender 16, z. B. in "orm einer elektrischen Glühlampe, deren Glaskolben eine Strahlensammellinse 17 bilden, durch welche die erzeugten Lichtstrahlen wenigstens annähemd parallel gebündelt austreten. Ains'.olle einer Glühlampe könnte ebenso gut eine Halbleiterlichtquelle vorgesehen sein. Die Lage des l.ichtsenders 16 ist so, daß er die Lichtstrahlen im wesentlichen in Richtung der Rotationsachse 14 nach unten in den verjüngten Unterteil 12 aussendet. Der Lichtsendcr 16 ist mittels einer Fassung 18 gehalten, die ihrerseits gegen Innenflächen des Hohlkörpers 10 abgestützt ist. Die fit C Ci ι η fr 1 ft icl rt» ic \%r-\~i%l%nr\t %*· γ>Υ\\'Λ c et er t* m KA olnriol

gebildet und derart geformt, daß sie den Lichtsender 16 gegen den Austritt von Licht nach der Seite und nach oben abschirmt.

Im Innern des Oberteiles 11 des Hohlkörpers 10 ist ein scheibenförmiger Lichtempfänger 19 angeordnet, der aus einem photo-elektrischen Wandler, z. B. einem Photowiderstand oder einem Photoelement, besteht, dessen lichtempfindliche Fläche 19a nach unten gekehrt, d. h. der Schulterpartie 13 zugewendet ist. Die Lage des Lichtempfängers 19 ist durch Verschieben desselben entlang der Rotationsachse 14 ein justierbar.

Der Oberteil 11 ist an seinem oberen Ende durch einen aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Deckel 20 verschlossen, der mindestens drei elektrische Anschlußteile 21, z. B. Steckerstifte, trägt. Durch elektrische Leiter 22, 23, 24 und 25 sind der Lichtsender 16 und der Lichtempfänger 19 mit den Anschlußteilen 21 verbunden.

Im Innern des Unterteils 12 in der Nähe seines Bodens 12b befindet sich ein als Reflektor dienendes Einsatzstück 26 mit einer kegelmantelflächenförmigen Reflexionsfläche 26a, die bezüglich der Achse 14 rotationssymmetrisch ausgebildet und der Linse 17 des Lichtsenders 16 zugekehrt ist. Die Reflexionsfläche 26a hat die Aufgabe, die vom Lichtsender 16 ausgesendeten Lichtstrahlen derart umzulenken, daß sie unter einem spitzen Winkel auf die Umfangswand 12a des Unterteils 12 auftreffen, diese Umfangswand 12a durchdringen und sich dann in Richtung gegen die kegelmantelförmige Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 fortpflanzen, sofern die Außenfläche 12c der Umfangswand 12a an Luft angrenzt, d. h. nicht mit einer Flüssigkeit beaufschlagt ist. Die Lichtstrahlen treffen dann lotrecht oder annähernd lotrecht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 auf und erfahren demzufolge bei ihrem Eintritt in das lichtdurchlässige Material des Hohlkörpers 10 praktisch keine Richtungsänderung.

Angrenzend an die Schulterpartie 13 weist der Oberteil 11 des Hohlkörpers 10 an seinem äußeren Umfang eine totalreflektierende Reflexionsfläche 116 auf, welche die durch die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 in das lichtdurchlässige Material des Hohlkörpers 10 eingetretenen Lichtstrahlen in Richtung gegen die Rotationsachse 14 zurückwirft Die Reflexionsfläche 116 hat die Gestalt eines Kegelmantels, der in bezug auf die Rotationsachse 14 nur wenig geneigt ist. Eine innere Umfangsfläche lic des Oberteils H ist derart gestaltet, daß die an der Reflexionsfläche 116 zurückgeworfenen Lichtstrahlen bei ihrem Austritt aus dem Material des Hohlkörpers 10 eine Brechung zum Lichtempfänger 19 hin erfahren. Beim Zusammenbau der Flüssigkeitssonde wird der Lichtempfänger 19 durch Verschieben entlang der Rotationsachse 14 so eingestellt, daß der auf ihn fallende Lichtstrom ein Maximum erreicht oder daß der elektrische Ausgangswert des Lichtempfängers bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 eine vorbestimmte Größe hat. Auf diese Weise lassen sich Herstellungstoleranzen, welche die Empfindlichkeit der Sonde beeinflussen, weitgehend ausgleichen.

Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Flüssigkeitssonde ist im wesentlichen wie folgt:

Die Flüssigkeitssonde wird in der in Fig. I gezeigten vertikalen Lage z. B. in einem Flüssigkeitsbehälter montiert, so daß der verjüngte Unterteil 12 des Hohlkörpers 10 sich in der dem höchstzulässigen Flüssigkeitsstand entsprechenden Höhenlage befindet. Mittels der Anschlüßteüe 21 is! dsr Lichisender 16 sn eine (nicht dargestellte) Stromquelle angeschlossen, während der Lichtempfänger 19 mit einem (ebenfalls nicht gezeigten) elektrischen Signal- oder Alarmstromkreis in Verbindung steht. Der Lichtsender 16 erzeugt Lichtstrahlen, die wenigstens annähernd parallel zur Rotationsachse 14 in den verjüngten Unterteil 12 zum Reflektor 26 ausgesendet werden. Die auf die Reflexionsfläche 26a des Reflektors auftreffenden Lichtstrahlen werden schräg nach außen zurückgeworfen, wonach die Lichtstrahlen die Umfangswand 12a des Unterteiles 12 durchdringen. Wenn der Unterteil 12 von Luft umgeben ist, wird die beim Eintritt in das lichtdurchlässige Material an der Innenfläche der Umfangswand 12a auftretende Richtungsänderung infolge optischer Brechung beim Austritt an der Außenfläche 12c der Umfangswand 12a wieder rückgängig gemacht. Die Lichtstrahlen treten dabei in vorbestimmten Richtungen aus dem verjüngten Unterteil 12 aus. derart, daß sie wenigstens annähernd lotrecht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 fallen und dort praktisch ohne Richtungsänderung wieder in das lichtdurchlässige Material des Hohlkörpers 10 eintreten. An der Außenfläche 116 des erweiterten Oberteiles 11 werden die Lichtstrahlen durch Totalreflexion gegen die Rotationsachse 14 hin zurückgeworfen. Bei ihrem Austritt aus dem lichtdurchlässigen Material an der Innenfläche lic werden die Lichtstrahlen nach oben gebrochen und auf die lichtempfindliche Fläche 19a des Lichtempfängers 19 gelenkt. Der beschriebene Strahlengang ist in Fig. 1 mit voll ausgezogenen Pfeillinien 27 angedeutet. Man erkennt, daß die durch die Außenfläche 13a eintretenden Lichtstrahlen des Lichtsenders 16 um den letzteren herum zum Lichtempfänger 19 gelenkt werden.

Steigt in dem Flüssigkeitsbehälter, in welchem die Sonde nach F i g. 1 montiert ist, der Flüssigkeitsspiegel so weit an, daß der verjüngte Unterteil 12 in die Flüssigkeit eingetaucht ist, so ändert sich der optische Brechungsvorgang an der Außenfläche 12c der Umfangswand 12a des Unterteiles 12. Da Flüssigkeiten eine höhere optische Dichte als Luft und demzufolge auch einen entsprechend größeren Brechungsindex aufweisen, erfahren die aus dem lichtdurchlässigen Material der Umfangswand 12a austretenden Lichtstrahlen bei Anwesenheit einer transparenten Flüssigkeit eine andere Brechung als in dem zuvor beschriebenen Fall. Diese Lichtstrahlen nehmen daher z. B. die in F i g. 1 mit einer gestrichelt gezeichneten Pfeillinie 28 angedeutete Richtung an und laufen an der Schulterpar-

tie 13 vorbei, ohne auf diese aufzutreffen. Somit fällt praktisch kein Licht mehr auf den Lichtempfänger 19, und in dem an den Lichtempfänger angeschlossenen Signal- oder Alarmstromkreis herrscht ein anderer elektrischer Zustand als in dem zuvor beschriebenen Fall, wo das vom Lichtsender 16 erzeugte Licht auf den Lichtempfänger fällt. Dieser Unterschied in den elektrischen Zuständen läßt erkennen, ob an der Außenfläche 12c\der Umfangswand 12a des verjüngten Unterteiles 12 eine Flüssigkeit anwesend oder abwesend ist.

Wenn es sich bei der Flüssigkeit nicht um eine transparente, sondern um eine weitgehend oder praktisch völlig lichtundurchlässige Flüssigkeit handelt, so kommt zu der höheren optischen Dichte dieser Flüssigkeit gegenüber Luft noch eine Lichtabsorption dazu, die eine zunehmende Abschwächung der in sie eindringenden Lichtstrahlen zur Folge hat. Die Wirkung einer solchen Flüssigkeit auf die Sonde nach Fig. I ist im Endeffeki aber die gleiche wie die Wirkung einer transparenten Flüssigkeit: In beiden Fällen gelangt praktisch kein Licht mehr auf den Lichtempfänger 19, wenn der verjüngte Unterteil 12 in die Flüssigkeit eingetaucht ist.

Ist die Flüssigkeit zwar mehr oder weniger lichtdurchlässig, aber mit Schwebeteilchen oder Gasblasen durchsetzt, so tritt an den von den Lichtstrahlen getroffenen Teilchen bzw. Blasen eine Lichtstreuung auf. Das entstehende Streulicht ist diffus, d. h. ungerichtet. Wegen der beschriebenen optischen Anordnung können nur jene Strahlen des Streulichtes zum Lichtempfänger 19 gelangen, welche wenigstens annähernd lotrecht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 fallen, während die anders gerichteten übrigen Streulichtstrahlen entweder überhaupt nicht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 auftreffen oder durch die Flächen 136, 116 oder Uc derart abgelenkt werden, daß sie die lichtempfindliche Fläche 19a des Lichtempfängers nicht oder nur zu einem verschwindend kleinen Teil erreichen. Somit hat das Auftreten von Streulicht eine nur relativ schwache Beleuchtung der lichtempfindlichen Fläche 19a zur Folge, weshalb auch in diesem Fall der elektrische Zustand am Ausgang des Lichtempfängers 19 sich deutlich von jenem unterscheidet, der bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 vorliegt. Die Sonde ist daher imstande, auch die Anwesenheit von lichtstreuenden Flüssigkeiten, z. B. milchigen oder Trübstoffe enthaltenden Flüssigkeiten, zu ermitteln und zu signalisieren. Ebenso wie auf Streulicht ist die beschriebene Sonde auch weitgehend unempfindlich auf Fremdlicht, das nicht von dem Lichtsender 16 stammt, da praktisch alle Lichtstrahlen, die nicht wenigstens annähernd lotrecht auf die Außenfläche 136 der Schulterpartie 13 fallen, nicht zu der lichtempfindlichen Fläche 19a des Lichtempfängers gelangen können.

Wenn der Flüssigkeitsspiegel bis unter das verschlossene Ende 126 des jrjüngten Unterteiles 12 der Sonde nach F i g. 1 sinkt, fließt die an der Außenseite des Unterteiles 12 zunächst noch anhaftende Restflüssigkeit zum verschlossenen unteren Ende 126 und tropft schließlich von dort ab. Die vom Lichtsender 16 ausgehenden Lichtstrahlen treffen dann wieder auf den Lichtempfänger 19 auf, wie weiter oben beschrieben. Durch die gezeigte äußere Formgestaltung des durch die Flüssigkeit beaufschlagbaren Unterteiles 12svird das Abfließer, und Abtropfen der Restflüssigkeit begünstigt.

Bekanntlich ist das Haftvermögen von Flüssigkeiten an nach außen gewölbten Flächen um so geringer, je kleiner der Wölbungsradius ist. Da der Außendurchmesser des Unterteiles 12, wie bereits erwähnt, nicht mehr als 10 mm beträgt, vermögen selbst verhältnismäßig hochviskose Flüssigkeiten an der Außenfläche 12a der Umfangswand 12 wie auch am Boden 126 nicht zu haften. Durch geeignete Wahl des Werkstoffes für den lichtdurchlässigen Hohlkörper 10 läßt sich das Haftvermögen von Flüssigkeiten am Unterteil 12 noch weiter vermindern. Für die Verwendung der Sonde in flüssigen Erdölprodukten und zahlreichen anderen Flüssigkeiten, wie Chemikalien, Lösungsmittel usw., haben sich gewisse fluorhaltige polymere Kunststoffe, wie z. B.

Polytetrafluorethylen, als Material für den Hohlkörper 10 als besonders zweckmäßig erwiesen, da sie sowohl hydrophob als auch chemisch widerstandsfähig sind.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Flüssigkeitssonde ist, daß die optischen Weglängen, die die

^" Licnisirariieii iiuiei iiuiu ues iicMiuurCniaSsigcii ivuuci iüis des Hohlkörpers 10 durchlaufen müssen, verhältnismäßig kurz sind und deshalb bei der Wahl des Werkstoffes nicht speziell auf eine hohe Transparenz geachtet werden muß. Es ist daher möglich, ein Material mit besonders hoher Beständigkeit gegen die Einflüsse aggressiver Flüssigkeiten zu verwenden, wie z. B. ein Polyäthylen.

Sollte der Flüssigkeitspegel einmal bis über die Schulterpartie 13 hinauf steigen, so bildet sich im Raum 15 auf der Unterseite der Schulterpartie 13 ein Luftpolster, das eine Benetzung der Außenfläche 136 der Schulterpartie verhütet. Dies ist deshalb von Vorteil, weil von der Außenfläche 136 wegen ihrer Einwärtswölbung die Restflüssigkeit nicht so gut abfließen kann wie von der Außenfläche der Umfangswand 12.1 des verjüngten Unterteiles 12.

Diese vorteilhafte Wirkung eines Luftpolsters unterhalb der Schulterpartie 13 läßt sich durch die in F i g. 2 veranschaulichte Art der Montage der Flüssigkeitssonde noch erhöhen. Der Oberteil 11 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 wird satt passend in ein lichtundurchlässiges Rohrstück 30 eingesetzt, dessen in F i ~. 2 untere Endpartie 30a die Schulterpartie 13 in Richtung gegen das verschlossene Ende 126 des verjüngten Unterteiles

■»5 12 hin um ein bestimmtes Maß χ überragt. Zum Festlegen der korrekten vorbestimmten Lage der Sonde im Rohrstück 30 ist letzteres mit einer nach innen gepreßten Umfangssicke 31 versehen, die einen Anschlag für den Deckel 20 bildet. Das Rohrstück 30

so erstreckt sich über die elektrischen Anschlußteile 21 hinaus nach oben bis zu einer (nicht dargestellten) Befestigungsstelle, welche das Rohrstück 30 und somit die gesamte Flüssigkeitssonde trägt. Innerhalb des Rohrstückes 30 sind mit den Anschlußteilen 21 verbundene elektrische Kabel 32 bis mindestens zu der genannten Befestigungsstelle hinaufgeführt

Zweckmäßig, aber nicht notwendigerweise sind die untere Endpartie 30a des Rohrstückes 30 und der verjüngte Unterteil 12 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 der Flüssigkeitssonde mit radialem Abstand von einem Schutzkorb 33 aus lichtundurchlässigem Material umgeben. Dieser Schutzkorb 33 ist oben zu einem Muffenstück 34 verengt, welches auf das Rohrstück 30 aufgeschoben und auf letzterem mittels einer nach innen gepreßten Umfangssicke 35 gesichert ist, die in die Umfangssicke 31 des Rohrstückes 30 eingreift Der Schutzkorb 33 weist unten eine Durchtrittsöffnung 36 für Flüssigkeit und oben Entlüftungsöffnungen 37 auf.

Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der nach Fig. 2 montierten Flüssigkeitssonde ist grundsätzlich gleich wie mit Bezug auf F i g. 1 beschrieben wurde. Es ergeben sich lediglich die folgenden zusätzlichen Vorteile: Der Schutzkorb 33 bietet einen guten mechanischen Schutz des verjüngten Unterteiles 12 des Hohlkörpers 10 und hält gegebenenfalls auf dem Flüssigkeitsspiegel vorhandenen Schaum von der Außenfläche der Umfangswand des verjüngten Unterteiles 12 fern. Dadurch wird erreicht, daß im Falle einer schäumenden Flüssigkeit nicht schon der Schaum, sondern erst die Flüssigkeit das Ansprechen der Flüssigkeitssonde bewirkt.Der Schutvikorb 33 und das Rohrstück 30 bieten zudem auch einen erhöhten Schutz gegen die Einstrahlung von Fremdlicht zum Lichtempfänger 19. Durch die über die Schulterpartie 13 nach unten vorstehende Endpartie 30.) des Rohrstüekes 30 wird ferner ein noch besserer Schutz der Außenfläche 13b der Schulterpartie 13 gegen Beaufschlagung mit Flüssigkeit erzielt, da nun durch die solche Richtung an, daß sie nicht mehr auf die Außenfläche 113b der Schulterpartie 113 auftreffen und folglich nicht mehr zum Lichtempfänger 19 gelangen können, wie durch die gestrichelt gezeichnete Pfeillinie 28 angedeutet ist. Die äußere Form des Halters 118 und der obere Teil des Einsatzringes 111 sind so gestehet, daß der Zutritt von Fremd- rnd Streulicht zum Lichtempfänger 19 weitgehend unterbunden wird.

Die beschriebene Ausführungsform nach F i g. 3 kann natürlich in gleicher Weise montiert werden, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Ein Luftpolster unterhalb der Außenfläche 1136 der Schulterpartie 113 ist bei dieser Ausführungsform der Flüssigkeitssonde indessen nicht nötig, da nach einer gegebenenfalls auftretenden

'5 Cenetzung der Fläche 1136 der Schulterpartie 113 die Flüssigkeit von dieser Fläche wegen ihrer Auswärtswölbuiig verhältnismäßig gut abfließen kann. Es ist ferner nicht erforderlich, die Sonde in genau senkrechter Lage zu montieren.

VVM MLIIlIIUt L·! IU^ll I t It -J V,l t 111 VLI^IUULHL^ LUltpUlSlijT auf der Unterseite der Schulterpartie 13 gewährleistet ist, für den FdIl, daß der Flüssigkeitsspiegel einmal bis über die Höhenlage der Schulterpartie 13 ansteigen sollte.

Das in F i g. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 \v:c folgt: Anstelle der nach außen hin gegen unten gezogenen Schulterpartie 13 des ersten Ausführung:;· bcispiels ist gemäß Fig. 3 eine sich kegelig nach oben erweiternde Schulterpartie 113 mit verhältnismäßig geringer Wandstärke vorhanden. Die Mantellinien dc'r Außenfläche 113b der Schulterpartie 113 schließen mi: den entsprechenden Mantellinien der zylindrischen Außenfläche 12c des verjüngten Unterteiles 12 des Hohlkörpers 10 je einen stumpfen, d. h. 90° deutlich übersteigenden Winkel ein. Angrenzend an die Schulterpartie 113 ist im Innern des erweiterten Oberteiles 11 ein Ringkörper 111 eingesetzt, der ander Umfangswand Ua des Oberteiles 11 anliegt und innenseitig eine zylindrische Reflexionsfläche 11 Ib aufweist. Im Ring körper 111 ist eine Fassung 118 zum Halten des Lichtsenders 16 zentriert, indem einige radiale Arme 118a der Fassung 118 gegen die innere Umfangsfläche 111b des Ringkörpers 111 abgestützt sind. Durch die radialen Arme 118a ist zwischen dem Ringkörper Hi und der Fassung 118 ist lediglich durch die Arm« unterbrochener ringförmiger Spalt für den Durchtritt der Lichtstrahlen geschaffen.

Die Gebrauchs- und Wirkungsweise des mit Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels ist grundsätzlich gleich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 ergibt sich der mit voll ausgezogenen Pfeillinien 127 angedeutete Strahlengang. Demgemäß treten die auf die Außenfläche 113b der Schulterpartie 113 auf treffenden Lichtstrahlen praktisch ohne Richtungsänderung durch das lichtdurchlässige Material der Schulterpartie 113 hindurch in den erwähnten freien Ringraum zwischen dem Ringkörper 111 und der Fassung 118. Die Lichtstrahlen werden an der Reflexionsfläche 111b des Ringkörpers 111 reflektiert und zum Lichtempfänger 19 geworfen. Ist hingegen der verjüngte Unterteil 12 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 in Flüssigkeit eingetaucht, so nehmen die vom Lichtsender 16 ausgehenden Lichtstrahlen nach Reflexion am Reflektor 26 und nach Durchdringen der Umfangswand 12a des verjüngten Unterteiles 12 eine

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rungsbeispiel der Flüssigkeitssonde unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. i lediglich dadurch, daß anstelle des Ringkörpers 111 mit einer innenliegenden Reflexionsfläche HIb nun ein aus lichtdurchlässi-

2·5 gem Werkstoff bestehender optischer Ringkörper 211 vorhanden ist, der an seinem äußeren Umfang eine totalreflektierende Reflexionsfläche 2Hb aufweist und unten und oben je mit einer Stirnfläche 2\\dbzw. 211 e versehen ist, durch welche die vom Lichtsender 16

so erzeugten Lichtstrahlen bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 des Hohlkörpers 10 wenigstens annähernd lotrecht hindurchtreten. In der linken Hälfte der F i g. 4 ist der Verlauf der Randstrahlen eines Strahlenbündel durch die voll ausgezogenen Pfeillinien 227 veranschaulicht. Eine den Lichtsender 16 haltende Fassung 218 sitzt unmittelbar im Ringkörper 211. Wenn der verjüngte Unterteil 12 in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, nehmen die durch die zylindrische Umfangswand 12a

■»ο des Unterteiles 12 austrc'enden Lichtstrahlen eine solche Richtung an, daß sie nicht mehr durch die Schulterpartie 113 eintreten und auch nicht mehr auf den Lichtempfänger 19 auftreffen können, wie in der rechten Hälfte der F i g. 4 mit gestrichelt gezeichneten

■»5 Pfeillinien 228 veranschaulicht ist.

Die obere Stil nfläche 211 edes optischen Ringkörpers 211 ist zweckmäßig mit einer inneren und einer äußeren ringförmigen Abdeckschicht 240 bzw. 241 versehen, die lichtundurchlässig ist. Dadurch läßt sich der Einfluß von

so Streu- und Fremdlicht auf den Lichtempfänger 19 vermindern, ohne daß die vom Lichtsender 16 erzeugten und bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 zum Lichtempfänger 19 gelangenden Lichtstrahlen beschnitten werden.

Eine noch weitergehende Unempfindlichkeit gegen Fremd- oder Streulicht wird mit der Ausführungsform gemäß F i g. 5 erzielt. Diese unterscheidet sich von dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß anstelle des optischen Ringkörpers 211 ein in axialer Richtung vergrößerter optischer Ringkörper 311 vorhanden ist, der an seinem äußeren Umfang zwei kegelmantelförmige totalreflektierende Reflexionsflächen 311 b und 311 /und an seinem inneren Umfang eine zylindrische totalreflektierende Reflexionsfläche 3l1g aufweist. Die untere Stirnfläche 311 d des Ringkörpers 311 ist analog der Fläche 21Id des Beispieles nach F i g. 4 derart gerichtet, daß die von dem Lichtsender 16 stammenden Lichtstrahlen bei Abwesenheit von Flüs-

sigkeit in der Umgebung des verjungten Unterteiles 12 wenigstens annähernd lotrecht durch diesu Stirnfläche 31 \dhindurchtreten. Die obere Stirnfläche 3Ue ist zur Gänze mit einer lichtundurchlässigen Schicht 340 bedeckt. Für den Austritt der Lichtstrahlen aus dem optischen Ringkörper 311 ist eine zylindrische Flächenpartie 311Λ am inneren Umfang des Ringkörpers 311 oberhalb der Fassung 318 zum Halten des Lichtsenders 16 vorgesehen. Schließlich sind am äußeren Umfang des Ringkörpers 311 noch zwei lichtundurchlässige Beläge 341 und 342 zwischen den beiden Reflexionsflächen 31Ii) und 31 !/"bzw. oberhalb der oberen Reflexionsfläche 311/"angeordnet.

Bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 12 des lichtdurchlässigen is Hohlkörpers 10 treten die vom Lichtsender 16 erzeugten und am Reflektor 26 reflektierten Lichtstrahlen nach dem Austritt aus der zylindrischen Umfangswand 12a des Unterteiles 12 durch die Schulterpartie 113 hindurch und dann durch die Stirnfläche 31 \d in das lichtdurchlässige Material des Ringkörpers 311 ein. An der unteren äußeren Refiexionsfläche 31 to werden die Lichtstrahlen so reflektiert, daß sie auf die Refiexionsfläche 311^ am inneren Umfang des Ringkörpers 311 auftreffen, wo die Lichtstrahlen reflektiert und auf die obere äußere Refiexionsfläche 311/'geworfen werden. Nach Reflexion an der Fläche 311/" treten die Lichtstrahlen durch die zylindrische Flächenpartie 311Λ hindurch aus dem Ringkörper 311 aus, wobei eine Brechung der Lichtstrahlen gegen den Lichtempfänger hin erfolgt. Der beschriebene Strahlengang ist in der linken Hälfte der F i g. 5 durch voll ausgezogene Pfeillinien 327 veranschaulicht

Wird der verjüngte Unterteil 12 in eine Flüssigkeit eingetaucht, so werden die aus der Umfangswand 12a des Unterteiles 12 austretenden Lichtstrahlen gemäß den gestrichelt gezeichneten Pfeillinien 328 in eine solche Richtung abgelenkt, daß sie nicht mehr zum Lichtempfänger 19 gelangen können, so daß dieser praktisch dunkel bleibt. Durch die beschriebene spezielle Ausbildung des optischen Ringkörpers 311 und die lichtundurchlässigen Beläge 340, 341 und 342 ist erreicht, daß der Zutritt von Fremd- oder Streulicht zum Lichtempfänger 19 außergewöhnlich erschwert oder praktisch ganz ausgeschaltet ist. In der rechten Hälfte von F i g. 5 sind durch Pfeillinien 345 und 346 zwei Beispiele des Strahlenverlaufes von Streulicht gezeigt, das durch die Schulterpartie 313 eindringt und beispielsweise durch Reflexion und/oder Brechung der aus der Umfangswand 12a des verjüngten Unterteiles 12 austretenden Lichtstrahlen an Schwebeteilchen oder Blasen in der Flüssigkeit entsteht, deren Anwesenheit durch die Sonde nach F i g. 5 ermittelt werden soll. Die Ausführungsform nach Fig. 5 eignet sich daher besonders gut für die Niveauüberwachung von lichtstreuenden oder gar lumineszierenden Flüssigkeiten.

Die beiden in den F i g. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele der Flüssigkeitssonde haben den gemeinsamen Vorteil, daß die Wahl des Werkstoffes für den optischen Ringkörper 211 bzw. 311 völlig unabhängig von der Wahl des Materials für den lichtdurchlässigen Hohlkörper 10 getroffen werden kann. So ist es ermöglicht, für den optischen Ringkörper 211 bzw. 311 einen Werkstoff mit den am besten geeigneten optischen Eigenschaften zu wählen, ohne auf die Widerstandsfähigkeit dieses Werkstoffes gegen mechanische Beanspruchungen oder die Einflüsse von aggressiven Medien Rücksicht nehmen zu müssen, da der Ringkörper 211 bzw. 311 ja im Innern des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 geschützt angeordnet wird. Für die Herstellung des Hohlkörpers 10 kann, wie bereits erwähnt, ein Material gewählt werden, dessen optische Eigenschaften gegenüber der Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Medien in den Hintergrund treten, da die optischen Wegstrecken für die Lichtstrahlen innerhalb der verhältnismäßig dünnen Umfangswand 12a des verjüngten Unterteiles 12 und innerhalb der ebenfalls verhältnismäßig dünnwandigen Schulterpartie 213 bzw. 313 relativ kurz sind. Insbesondere hat eine verminderte Transparenz des Materials des Hohlkörpers 10 keinen merklichen Nachteil auf die Funktionstüchtigkeit der Flüssigkeitssonde.

Es ist klar, daß man_die nach den Fig.4 und 5 ausgebildeten Flüssigkeitssonden gewünschtenfalls auf die in F i g. 2 gezeigte oder eine ähnliche Art montieren kann.

Bei dem in Fig. 6 veranschaulichten weiteren Ausführungsbeispiel einer Flüssigkeitssonde sind der Oberteil 11 und die Schulterpartie 113 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 gleich ausgebildet wie bei den Ausführungsformen nach den Fig.3 bis 5. Die Umfangswand 412a des verjüngten Unterteiles 412 des Hohlkörpers 10 weist wie bei den übrigen Beispielen außen eine Zylinderfläche 412c auf. Die Innenfläche 4l2d der Umfangswand des verjüngten Unterteiles hingegen ist im axialen Längsschnitt betrachtet konvex gewölbt. Der das untere Ende des verjüngten Unterteiles 412 verschließende Boden 4126 ist aus einem getrennten Werkstück gebildet. Ein nach oben gerichteter Lichtsender 416 in Form einer Halbleiterlichtquelle, ζ. B. einer GaAs-Diode, ist innerhalb des verjüngten Unterteiles 412 nahe bei dessen verschlossenem Ende angeordnet, wobei der Boden 4126 als Halter für den Lichtsender dient Nach dem Einbringen des Lichtsenders 416 ist der Boden 4126 mit der Umfangswand des Unterteiles 412 flüssigkeitsdicht verbunden worden, beispielsweise durch ein Klebemittel oder durch Schweißung. Etwa in der Mitte des verjüngten Unterteiles 412 befindet sich ein lichtundurchlässiger Pfropfen 445.

Im erweiterten Oberteil 11 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 sind im Bereich der Schulterpartie 113 ein lichtundurchlässiger Ring 446 und koaxial dazu ein Einsatzstück 418 eingesetzt, die beide aus lichtundurchlässigem Material bestehen und zwischen sich einen ringförmigen Spalt für den Durchtritt von Lichtstrahlen frei lassen. Oberhalb des genannten ringförmigen Spaltes ist ein ebenfalls ringförmiger Lichtempfänger 419 angeordnet Die Anschlußdrähte 422 und 423 zum Speisen des Lichtsenders 416 sind durch den Pfropfen

445 und durch das Einsatzstück 418 hindurchgeführt.

Im Betrieb der beschriebenen Flüssigkeitssonde nach Fig.6 werden die vom Lichtsender 416 ausgesandten Lichtstrahlen an der gewölbten Innenfläche 412c/ der Umfangswand des verjüngten Unterteiles 412 derart gebrochen, daß sie alle unter im wesentlichen gleichen spitzen Winkeln auf die Außenfläche 412c der Umfangswand auftreffen. Wenn sich der verjüngte Unterteil 412 in Luft befindet, erfahren die aus der Außenfläche 412c austretenden Lichtstrahlen eine Brechung in vorgestimmte Richtungen gegen die Schulterpartie 113 des lichtdurchlässigen Hohlkörpers 10 hin. Die die Schulterpartie 113 durchdringender Lichtstrahlen durchlaufen den Spalt zwischen dem Ring

446 und dem Einsatzstück 418 und fallen auf die lichtempfindliche Fläche 419a des Lichtempfängers 419

Der erwähnte Strahlengang ist in F i g. 6 mit ausgezogenen Pfeillinien 427 angedeutet. Befindet sich in der Umgebung des verjüngten Unterteiles 412 jedoch eine Flüssigkeit, so nehmen die aus der Außenfläche 412cdes verjüngten Unterteiles austretenden Lichtstrahlen einen anderen Verlauf an, wie in F i g. 6 mit gestrichelten Pfeillinien 428 angedeutet ist, so daß jetzt die Lichtstrahlen die Schulterpartie 113 nicht mehr treffen und demzufolge nicht zum Lichtempfänger 419 gelangen.

Es ist ersichtlich, daß durch die Schulterpartie 113 und den Spalt zwischen dem Ring 446 und dem Einsatzstück 418 hindurch nur solche Lichtstrahlen zum Lichtempfänger 419 gelangen können, die in vorbestimmten Richtungen gemäß dem Strahlengang 427 auf die Außenfläche der Schulterpartie 113 auftreffen, wogegen anders gerichteten Lichtstrahlen der Zutritt zum Lichtempfänger 419 verwehrt ist. Dadurch wird eine verhältnismäßig hohe Unempfindlichkeit der Sonde gegen Fremd- und Streulicht erzielt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optisch-elektrische Flüssigkeitssonde mit einem Lichtsender und einem als photoelektrischen Wandler ausgebildeten Lichtempfänger sowie mit einem für Lichtstrahlen durchlässigen Körper, der mindestens eine mit einer Flüssigkeit beaufschlagbare Fläche aufweist, durch welche vom Lichtsender erzeugte Lichtstrahlen hindurchtreten und bei Abwesenheit von Flüssigkeit an der genannten Fläche zum Lichtempfänger hin gelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Körper ein gefäßartiger Hohlkörper (10) mit einem erweiterten Oberteil (11), einem verjüngten Unterteil (12; 412) und einer dazwischen angeordneten Schulterpartie (13; 113) ist, daß der verjüngte Unterteil (12; 412) an seinem von der Schulterpartie (13; 113) abgekehrten Ende (126; 4t2b) verschlossen und außen mit Flüssigkeit beaufschlagbar ist, daß die Lichtstrahlen des im ^M Innern des Hortlkörpers (10) angeordneten Lichtsenders (16; 416) durch die Außenfläche der Umfangswand (12a; 412a,> des verjüngten Unterteiles (12; 412) unter einem spitzen Winkel in solchen vorbestimmten Richtungen nach außen treten, daß bei Abwesenheit von Flüssigkeit in der Umgebung des verjüngten Unterteils (12; 412) die Lichtstrahlen durch die Schulterpartie (13; 115) des Hohlkörpers (10) hindurch in den erweiterten Oberteil (11) eintreten, und daß der Lichtempfänger (19; 419) im Innern des erweiterten Oberteiles (U) angeordnet ist und optisch wirkende Mittel (116, lic, 136, 18; 111, 118;211,218, 240, 241; 311 318,340,341,342; 418, 446) vorhanden sind, welche den Zutritt von in anderen als den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie (13; 113) eintretenden Lichtstrahlen zum Lichtempfänger(19;419)behindern.

2. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Hohlkörper (10) in an sich bekannter Weise rotationssymme- ^w trisch ist und der verjüngte Unterteil (12; 412) eine wenigstens annähernd zylindrische äußere Umfangsfläche (12a) mit 5 bis 10 mm Durchmesser aufweist.

3. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (16) die von ihm erzeugten Lichtstrahlen gegen einen im verjüngten Unterteil (12) bei seinem verschlossenen Ende {i2b) angeordneten Reflektor (26) sendet, der die Lichtstrahlen gegen die Umfangswand (12a,/des verjüngten Unterteiles (12) umlenkt.

4. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (16) die von ihm erzeugten Lichtstrahlen wenigstens annähernd parallel zur Rotationsachse (14) des Iichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) in dem verjüngten Unterteil (12) aussendet und daß der Reflektor (26) durch eine kegelmantelförmige Fläche (26ajgebildet ist.

5. FlUssigkeitssonde nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (16) im Innern des erweiterten Oberteiles (11) im Bereich der Schulterpartie (13) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) angeordnet ist.

6. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (416) ^(<5 im verjüngten Unterteil (412) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) bei seinem verschlossenen Ende (4126,) angeordnet ist.

7. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (412$ der Umfangswand (412ajdes verjüngten Unterteiles (12) gewölbt ist, um die vom Lichtsender (416) ausgesandten Lichtstrahlen zu richten.

8. Flüssigkeitssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Behinderung des Zutrittes von in anderen als den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie (13; 113) eintretenden Lichtstrahlen zum Lichtempfänger (19) mindestens eine Reflexionsfläche (116; 1116; 2116; 3116, 3Wf) und/oder mindestens eine optische Brechungsfläche (136,11 e, 211 d, 211 e; 311 d, 31 Xh) aufweisen.

9. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (116; 1116; 2116; 3116, 3Wf) sich ringförmig entlang der Umfangswand (llaj des erweiterten Oberteiles (11) erstreckt und zylindrisch oder kegelmantelfönnig ist.

10. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (llöjeine totalreflektierende äußere Umfangsfläche des erweiterten Oberteiles (U) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) selbst ist.

11. Flüssigkeitssonde nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (1116,/ eine innere Umfangsfläche sines in den erweiterten Oberteil (11) eingesetzten Ringes (111) ist.

12. Flüssigkeitssonde nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (2116; 3116, ZWf) die totalreflektierende äußere Umfangsfläche eines in den Innenraum des erweiterten Oberteiles (11) eingesetzten, lichtdurchlässigen Ringkörpers (211;311) ist.

13. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Ringkörper (311) zusätzlich mindestens eine totalreflektierende innere Umfangsfläche (3i ig) aufweist und die durch die Schulterpartie (113) in dvn vorbestimmten Richtungen eintretenden Lichtstrahlen nach wiederholter Reflexion an der äußeren (3116,311 f) und an der inneren Umfangsfläche (311^ des lichtdurchlässigen Ringkörpers (311) zum Lichtempfänger (19) gelangen.

14. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im erweiterten Oberteil (11) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) im Bereich der Schulterpartie (13; 113) ein lichtundurchlässiges Einsatzstück (18; 118; 218; 318; 418) angeordnet ist, das den Strahlengang der in den vorbestimmten Richtungen durch die Schulterpartie (13; 113) eintretenden Lichtstrahlen begrenzt.

15. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtundurchlässige Einsatzstück als Halter (18; 118; 218; 318) für den Lichtsender (16) ausgebildet ist.

16. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (1136,/der Schulterpartie (113) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) die Form eines Kegelmantels hat, der mit der äußeren Umfangsfläche (12c; 412c/des verjüngten Unterteiles (12) einen stumpfen Winkel einschließt.

17. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (136; der Schulterpartie (13)

des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (JO) die Form eines Kegelmantels hat, der mit der äußeren Umfangsfläche (I2cjdes verjüngten Unterteiles (12) einen spitzen Winkel einschließt und einen gegen das verschlossene Ende (126J des Unterteiles (12) weisenden Umfangskragen (13aJ bildet.

18. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 und 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (19) auf der von dem verjilngtenTeil (12) abgewandten Seite des Lichtsenders (16) in einem Abstand von letzterem angeordnet ist und die durch die Schulterpartie (13; 113) in den vorbestimmten Richtungen eintretenden Lichtstrahlen des Lichtsenders (16) um letzteren herum zum Lichtempfänger (19) gelenkt sind. ·5

19. Flüssigkeitssonde nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Lichtempfängers (19) der Schulterpartie (13; 113) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) einstellbar ist.

20. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Oberteil (11) des lichtdurchlässigen Hohlkörpers (10) an seinem vom verjüngten Unterteil (12) abgekehrten Ende durch einen Deckel (20) mit Verbindungsmitteln (21) zum elektrischen Anschluß des Lichtsenders (16) und des Lichtempfängers (19) verschlossen ist.

21. Flüssigkeitssonde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Hohlkörper (10) aus einem Flüssigkeiten abweisenden und/oder gegen aggressive Flüssigkeiten widerstandsfähigen Polymeren besteht.