DE2606375A1 - Anzeigegeraet fuer nichtloesliche oberflaechenschichten auf fliessenden gewaessern - Google Patents

Description

• Patentanmeldung mit Gebrauchsmuster-Hilfs anmeldung
• Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Anzeige von nichtlöslichen Oberflächenschichten auf Flüssigkeiten, insbesondere von Mineralöl und Kraftstoffen auf fliessenden Gewässern.
• Bei solchen Geräten kommt es darauf an, möglichst schnell einen Alarm auszulösen und das bei oft sehr dünnen Oberflächenschichten.
• Zum Stand und Kritik der Technik wird auf die Patentanmeldungen PA 2552922.0, PA 2559233.0 und PA 2601410.8 verwiesen, die sich mit solchen Geräten befassen. Die in diesen Anmeldungen beschriebenen Erfindungen weisen in der aufgeführten Reihnefolge immer kürzere Ansprechzeiten auf und kommen dem Ziel einer Sofort-Anzeige ziemlich nahe, erreichen es aber nicht. Durch die erfindungsgemässe Stauwirkung wird nicht nur eine Verdichtung der Fremdflüssigkeit, sondern auch ein Druck auf die kritischen Stellen ausgeübt und durch das Aufhalten der überwiegenden Menge an Fremdflüssigkeit Zeit für den Auflösevorgang gewonnen. Es ist aber nicht zu vermeiden, daß an den Seiten der Schwimmgeber doch'Flüssigkei vorbeifliesst.
• Das bisher einzige Gerät, das bekannt geworden ist, ist in den Anmeldungen PA 2552922.0 und PA 2559233.0 erwähnt und einer Kritik unterzogen worden. Weitere Geräte für die Anzeige von solchen Flüssigkeiten sind dem Anmelder nicht bekannt geworden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein einfaches, robustes und zuverlässiges Gerät zu schaffen, das sofort auch auf dünne Oberflächen-Fremdschichten anspricht, insbesondere bei fliessenden Flüssigkeiten und Gewässern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schwimmer als Geber gelöst, dessen Auftrieb in bekannter Weise so bemessen wird, daß eine bestimmte Lage zur Oberfläche eingehalten wird. Der Schwimmer besitzt einen oder mehrere Kondensatoren, deren beide Beläge immer unter der Oberfläche liegen und im Normalfall das Dielektrikum nur aus Flüssigkeit besteht. Diese Kondensatoren haben einen bestimmten Kapazitätswert. Sammeln sich fremde Oberflächenschichten auf der Flüssigkeit an, so ändert sich der Kapazitätswert und löst dadurch über entsprechende Schaltungen einen Alarm aus. Dabei wird erfindungsgemäß einer der Beläge, z.B. der untere, gegenüber der Flüssigkeit isoliert, während der andere metallisch blank oder auch isoliert sein kann.
• Die Isolation verändert den Ausgangswert der Kapaziät entsprechend ihrer Dicke und ihrer Dielektrizitätskonstante. Gemäß der Erfindung wird durch Auftriebsmaßnahmen die Oberfläche der Flüssigkeit so gelegt, daß die ankommende Flüssigkeit mit ihrer Oberflächenschicht an den oberen Belag anströmt und diesen benetzt, wobei durch bauliche Maßnahmen wie Leitbleche, die Bestandteil des Kondensators sind oder sein können, die Flüssigkeit zwischen die parallel in geringem Abstand liegenden Beläge geleitet wird.
• Die Beläge bilden einen Stauspalt, in der die Oberflächenschicht verstärkt wird, dadurch bewirken auch dünne, anfliessende Schi-chten eine Veränderung des Dieelektrikums, das aus der Isolation des einen oder beider Beläge, der darauf befindlichen Füssigkeitsschicht und der zu erfassenden Oberflächenschicht darüber besteht. Da z.B. bei Öl oder Kraftstoff auf Wasser die Dielektrizitätskonstanten sehr unterschiedlich sind ( Wasser 80, £ 01 -2,2) haben auch dünne Schichten ausreichende Änderungen des Kapazitätswertes zur Folge und können messtechnisch gut erfasst werden.
• Gemäß der Erfindung wird durch zusätzliche, senkrecht zur Oberfläche stehende, zur Anströmseite sich öffnende Leitbleche eine grössere Oberfläche des Gewässers erfasst, so daß auch einzelne auf der Oberfläche treibende, dünne Schichten in den Stauspalt (Dielektrikumsraum) geleitet und dort verstärkt werden. Werden mehrere Kondensatoren mit Leitblechen nebeneinander angeordnet, so daß diese die gesamte Breite des Gewässers überdecken, so wird einer dieser Kondensatoren, dessen Leitbleche eine Oberflächenlache erfasst haben, ansprechen und Alarm auslösen. Da bei fliessenden Gewässern mit Schwebeteilen und gelösten Stoffen gerechnet werden muss, kann sich die Dielektrizitätskonstante gegenüber reinem Wasser ändern. Um diese Unsicherheit zu eliminieren, trägt der Schwimmer erfindungsgemäss einen zweiten, ganz in die Flüssigkeit eintauchenden, einseitig isolierten Vergleichskondensator von gleicher Ausgangskapazität wie der Meßkondensator, z.B. an der Unterseite des Auftriebskörpers. Da beide Kondensatoren gleich sind, entsteht, beispielsweise in einer Brückenschaltung, im Normalfall kein Signal. Erst wenn eine Störschicht in den Bereich des Meßkondensators gelangt, tritt eine Änderung des Kapazitätswertes auf und zwar eine Verkleinerung, die in einer Brückenschaltung einen auswertbaren Ausschlag verursacht. Diese Änderungen sind infolge der sehr verschiedenen Dielektrizitätskonstanten mehr als ausreichend, besonders wenn der Stauspalt klein ist, wie die folgende Rechnung zeigt, die sich auf eine Ölschicht auf Wasser bezieht: Die Kapazität des Plattenkondensators ist Dabei und 8,85 . 10 12 Konstante sind, wird die weitere Berechnung, bei der es nur auf Verhältniswerte ankommt, mit dem Verhältnis £ durchgeführt.
• a = Abstand der Platten (Spalt) t1= Dielektrizitäts-Konstante der Isolation und der Fremdschicht (z.B. Öl = 2) 62= Dielektrizitäts-Konstante der Flüssigkeit (z.B. Wasser = 80) d = Dicke der Isolation und der Fremdschicht.
• Die Kapazität dieses Kondensators einschliesslich der Isolationsschicht von der Dicke d ist dann Dabei ist der Einfachheit halber angenommen, daß die Isolation des einen Belages dieselbe Dielektrizitätskonstante hat wie eine Öl- oder Kraftstoffschicht, was ohne weiteres zulässig ist, da die Dielektrizitätskonstanten diese7 Stoffe ungefähr bei 2 bis 2,2 liegen. Wird der blanke Belag des Meßkondensators nun von einer Öl- oder Kraftstoffschicht von der Dicke d überzogen, dann ändert sich die Kapazität wie folgt: Das Verhältnis der beiden Kapazitäten Ein Beispiel: a = 5 mm, d = o,1 mm 25,6 Das Verhältnis C : Cl ist dann: 17,8 = 1, 44 d.h.
• eine Fremdschicht von 0,1 mm verringert die Kapazität um über 30%.
• Bei kleineren Spalten als angenommen, ist die Anderung noch grösser. Bei einer Anderung der Dielektrizitätskonstanten durch Verunr-einigungen im Wasser von beispielsweise 80 auf 70, ändert sich das Verhältnis der Kapazitäten nur um 3 %, wie durch Rechnung nachgewiesen werden kann, fällt also kaum in's Gewicht.
• Die Stärke des Spaltes soll mit Rücksicht auf Schwebestoffe nicht zu klein sein, was für die Änderung der Kapazität von Vorteil wäre. Auf jeden Fall muss der Schwimmergeber mit einem Rechen versehen werden, der alle Teile fernhält, die den Spalt verstopfen könnten.
• Zur besseren Benetzung des blanken Belages wird dieser erfindungsgemäss aufgerauht bzw. mit zur Strömungsrichtung quer verlaufenden Rillen oder dergleichen versehen. Um noch eine bessere Stauwirkung zu erzielen, wird der Spalt in Strömungsrichtung enger werdend ausgeführt.
• Beschreibung: Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Beispiels eines Schwimmgebers, Fig. 2 zeigt die Ansicht des Schwimmgebers von oben.
• In Fig. 1 bedeuten 1 das Oberteil, das z.T. in die Flüssigkeit eingetaucht ist und 2 den Auftriebsteil. Das Oberteil 1 trägt einen blanken Belag 3 und der Auftriebsteil 2 einen isolierten Belag 4 mit der Isolation 5, diezusammen den Meßkondensator bilden. Der Vergleichskondensator unterhalb des Auftriebsteiles 2, besteht aus einem blanken Belag 6 und einem Belag 7 mit der Isolation 8. Diese Kondensatoren sind so bemessen, daß ihre Kapazität2, wenn see voll in die Flüssigkeit eingetaucht sind, gleich gross sind. Der Belag 4 des Meßkondensators und der blanke Belag 6 des Vergleichs-Kondensators sind, da sie beispielsweise in einer Brückenschaltung liegen, durch die Leitung 9 verbunden.
• Von da aus führt die Leitung 10 zum Anschluss 11. Diese Leitung ist mit einer Isolation 12 versehen. Der Belag 3 führt zum Anschluss 13. Ohne Fremdschicht ist daher die Brücke abgeglichen.
• Mit Fremdschicht 14, die sich im Stauspalt verstärkt (15) wird die Brücke verstimmt und führt über eine entsprechende Schaltung zur Anzeige. Der Belag 7 ist mit dem isolierten Anschluß 15 verbunden.
• Fig. 2 zeigt die Ansicht von oben auf einen Teil des quer über das Gewässer reichenden Schwimmgebers. Zum Einfangen einzelner Fremdschichten, die häufig in Form von Lachen 16 auftreten, dienen die Leitflächen 17, 18, 19 und 20. Durch sie werden die Fremdschichten in die Spalte 21, 22 usw. geleitet. Damit die Gewähr gegeben ist, daß die Meßkondensatoren immer mit Flüssigkeit gefüllt sind, wird durch Auftriebsmaßnahmen die Oberfläche der Flüssigkeit höher gelegt, wie Fig. 1 zeigt und durch entsprechende Formgebung des blanken Belags 3 wird die Oberflächenschicht 14 in den Spalt geleitet und dort verstärkt. Um die Durchflussgeschwindigkeit derSchicht 15 zu verkleinern, wird erfindungsgemäß der Belag 3 an seiner Unterseite aufgerauht bzw. mit quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Rillen versehen. Dadurch wird eine Bremswirkung und eine weitere Verdichtung der Fremdschicht erreicht.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Auftrieb in einer bestimmten Lage zum Flüssigkeitsspiegel gehaltener Schwimmer als Kondensator ausgebildet ist, dessen Form einen Stau bewirkt, so daß die anströmende Oberflächenschicht zwischen die Kondensatorbeläge gelangt und durch Veränderung des Kapazitätswertes ein Alarmkreis angesteuert wird.
2. 2) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß einer der Beläge gegen die Flüssigkeit isoliert ist und die Lage des Schwimmers relativ zur Oberfläche so gehalten wird, daß die Meßkondensatoren ständig mit Flüssigkeit gefüllt sind.
3. 3) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern, nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein gleich grosser Vergleichskondensator ständig im Bereich der Flüssigkeit liegt.
4. 4) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern, nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechen verhindert, daß sich im Stauspalt Schwimmgutteile festsetzen können.
5. 5) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß Meßkondensator und Vergleichskondensator in einer Brückenschaltung liegen.
6. 6) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der blanke Belag des Meßkondensators aufgerauht ist oder quer zur Strömungsrichtung Riefen oder dgl. aufweist.
7. 7) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern nach Anspruch 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, daß durch Leitbleche senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche die Fremdflüssigkeitsschichten in die Stauspalte geleitet werden.
8. 8) Anzeigegerät für nichtlösliche Oberflächenschichten auf fliessenden Gewässern, nach Anspruch 1 - 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Stauspalte 21, 22 usw. in der Strömungsrichtung verengt sind.