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Vorrichtung zur qualitativen Erfassung der Füllhöhe in
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Flüssigkeitsbehältern Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur qualitativen Erfassung der Füllhöhe in Flüssigkeitsbehältern, insbesondere für
Nachlaufbehälter in hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlagen, bei der ein mit magnetisch
betätigbaren Kontakten bestückter Führungskörper feststehend in das Innere des Flüssigkeitsbehälters
ragt und bei der ein mit einem Magneten versehener Schwimmer beweglich am Führungskörper
gelagert is-t und eine von der Füllhöhe abhängige Position einnimmt.
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Dine vorrichtung mit den vorstehenden Merkmalen ist beispielsweise
aus der DE-AS 23 55 931 bekannt. Ziel und Zweck der bekannten Anordnung ist es,
bei einem Füllvorgang in einem Behälter ein Warnsignal abzugeben, wenn die Füllhöhe
ein gewisses Maß erreicht hat. Zu diesem Zweck ist ein erster Magnet feststehend
mit dem Füllbehälter verbunden, während ein zweiter Magnet beweglich mit einem Schwimmer
verbunden ist und durch einen Führungskörper bewegt wird. Axparallel zu den Magneten
ist oberhalb des feststehenden Magneten ein Reed-Kontakt angeordnet, der sich in
einer geschlossenen Position befindet, solange der bewegliche Magnet sich in einem
Abstand vom feststehenden Magneten befindet. In diesem Betriebszustand geht vom
feststehenden Magneten ein relativ großes magnetisches Streufeld aus, das den Reed-Kontakt
in der Schließposition hält.
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Bei einer Füllung des Behälters taucht der mit dem beweglichen Magneten
verbundene Schwimmer allmählich in die dem Behälter zugeführte Flüssigkeit ein,
so daß der bewegliche Magnet bedingt durch den sich einstellenden Auftrieb des Schwimmers
eine zusätzliche Kraftkomponente in Richtung des feststehenden Magneten erfährt,
bis schließlich der Zustand erreicht ist, zu dem der feststehende Magnet den beweglichen
Magneten an sich heranzieht. Nun ist das magnetische Streufeld des feststehenden
Magneten erheblich reduziert, so daß der sich oberhalb des Magneten befindliche
Reed-Kontakt öffnet und ein entsprechendes Signal an eine Anzeigevorrichtung abgibt.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung ist es insbesondere als nachteilig
anzusehen, daß insgesamt zwei Magneten notwendig sind, um die gestellte Aufgabe
zu lösen. Ferner wird das Streufeld des feststehenden Magneten auch bei einem Abstand
zwischen den beiden Magneten unter Umständen beeinflußt, so daß die Schaltstellung
des Reed-Kontaktes unter gewissen Voraussetzungen auch unabhängig von der Füllhöhe
im Flüssigkeitsbehälter beeinflußbar ist.
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Es ist ferner aus der DE-OS 24 18 860 ein Meßwertgeber für die Füllhöhe
in Flüssigkeitsbehältern b,ekannt, durch die eine quantitative Füllstandsmessung
erreicht werden soll. Zu diesem Zweck wird ein mit dem Flüs;sigkeitsbehälter starr
verbundener Körper in das Innere des Flüssigkeitsbehälters eingetaucht, der eine
Reihe von Reed-Kontakten aufnimmt. Die Reed-Kontakte befinden sich
in
Axialrichtung gestaffelt im Führungskörper, wobei sie gegenüber der Achse des Führungskörpers
geneigt sind und eine gemeinsame Stromzuführung besitzen. Die Ausgänge der Reed-Konatkte
sind jeweils über gleichgroße ohmsche Widerstände miteinander verbunden. Koaxial
zum Führungskörper ist ein Schwimmer angeordnet, der eine der jeweiligen Füllhöhe
entsprechende Position einnimmt und dadurch einen mit dem Schwimmer fest verbundenen
Magneten in eine bestimmte Relativlage zu den Reed-Kontakten bringt. Je nachdem,
wo sich der mit dem Schwimmer verbundene Magnet gerade befindet, werden ein oder
mehrere Reed-Kontakte geschlossen, so daß die Reihenschaltung der an den Reed-Kontakten
angeschlossenen Widerstände einen für die Füllhöhe charakteristischen ert bildet.
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Wenn an der Reihenschaltung der Widerstände eine Spannung angeschlossen
ist, so ist der die Widerstände durchfließende Strom unmittelbar ein Maß für die
Position des Schwimmers, bzw. für die momentane Füllhöhe des Behälters.
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Um bei der beschriebenen Anordnung unterbrechungsfrei ein elektrisches
Signal bei Stromfluß durch die Widerstände zu erhalten, ist es zunächst notwendig,
die Reed-Kontakte in einem bestimmten Winkel zur Achse des Führungskörpers anzuordnen,
so daß jeweils mindestens zwei Reed-Kontakte vom magnetischen Streufluß des mit
dem Schwimmer verbundenen Magneten erfaßt werden. Außerdem ist es bei der beschriebenen
Vorrichtung zur Erfassung der Füllhöhe in Flüssigkeitsbehältern Voraussetzung, daß
eine relativ hohe Anzahl von Reed-Kontakten zum Einsatz gebracht ist, wodurch die
Vorrichtung insgesamt kostenaufwendig wird.
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Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine
baulich einfache Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der
unter Verwendung einer möglichst geringen Anzahl von Reed-Kontakten bei einem ersten
Füllstand ein erstes Signal und bei einem niedrigeren Füllstand ein zweites elektrisches
Signal erzeugbar ist.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß quer zur Bewegungsrichtung
des Schwimmers zwei Kontakte angeordnet sind, daß die Kontakte bezogen auf die Bewegungsrichtung
des Schwimmers einen Abstand zueinander aufweisen und daß der Magnet zwischen den
Kontakten bewegbar ist. Durch eine derartige Ausgestaltung ergibt sich in vorteilhafter
Weise, daß kritische Füllhöhen im Flüssigkeitsbehälter genauestens erfaßt werden.
Gemäß dem vorstehenden Sachverhalt sind beim Gegenstand der Erfindung ausschließlich
zwei quer zur Bewegungsrichtung des SchwimmerS angeordnete, magnetisch steuerbare
Kontakte notwendig. Die beiden in einem Abstand zueinander befindlichen Kontakte
sind durch: einen einzigen Magneten betätigbar, wobei sich vorteilhafterweise ein
gewisser Uberlappungsbereich ergibt, in dem beide Kontakte einem magentischen Feld
ausgesetzt sind, das dazu ausreichend ist, die Kontakte in einer Betätigungsstellung
zu halten. Die Länge dieses Uberdeckungsbereichs läßt sich durch Veränderung des
Abstandes zwischen dem Reed-Kontakten in einfacher Weise konstruktiv vorgeben.
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Als vorteilhaft erweist es sich außerdem, daß in Abhängigkeit vom
jeweiligen Anwendungsfall entweder Reed-Kontakte mit öffnerfunktion oder Schließerfunktion
eingesetzt werden können. Auch ist es denkbar, Reed-Kontakte mit unterschiedlichen
Schaltfunktionen beliebig miteinander zu kombinieren Zu einer vorteilhaften Weiterbildung
des Anmeldungsgegenstandes gelangt man, wenn der Führungskörper über Anschläge verfügt,
durch die der Weg des Schwimmers begrenzt ist. Durch Ergreifung derartiger Maßnahmen
ist der Schwimmer unverlierbar am Führungskörper gelagert, so daß auch bei einem
Absinken des Füllstandes unter ein Mindestniveau der Schwimmer nicht aus der Verbindung
mit dem Führungskörper gelöst wird. Ferner ist in vorteilhafter Weise vorgesehen,
daß sich der Magnet bei Anlage des Schwimmers an den Anschlägen in einem ninimalen
Abstand zu einem der Kontakte befindet. Es ist somit sichergestellt, daß der Schwimmer
in seinen durch die Anschläge des Führungskörpers bestimmten Endlagen mit besonderer
Sicherheit Einfluß auf die Schaltposition der Kontakte ausübt, was zu einer großen
Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beiträgt.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor,
die Längsachsen der Kontakte parallel zur Magnetisierungsrichtung des Magneten anzuordnen,
da bei einer derartigen Lage der Achsen der maximale Streufluß des Magneten im hinblick
auf die Schaltpositionen der Kontakte ausnutzbar ist.
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Wenn der Führungskörper derart ausgebildet ist, daß er im wesentlichen
zylindrisch ist und über eine Ausnehmung verfügt, in der der Magnet in Axialrichtung
bewegbar ist, so ergibt sich ohne zusätzliche bauliche Maßnahmen, daß der Weg des
Schwimmers, bzw. des mit dem Schwimmer verbundenen Magneten allein durch den Führungskörper
begrenzbar ist. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Führungskörper
beiderseits der axialen Begrenzungsflächen der Ausnehmung über Querbohrungen verfügt,
in denen die Kontakte angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, bereits bei der Fertigung
einen definierten Abstand der Achsen der Kontakte vorzugeben, der nachträglich nicht
mehr beeinflußbar ist.
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Vorzugsweise ist der Führungskörper zylindrisch ausgebildet und als
Schwimmer ein flohlzylinderkörper eingesetzt, wobei die Achsen des Schwimmers. und
des Führungskörpers identisch sind. Es hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen
Ausgestaltung Beschlelnigungskräfte in ihrer Wirkung minimiert sind. Die Mantelfläche
des zylindrischen Führungskörpers ist vorzugsweWse mit.
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Längsnuten versehen, die zur Aufnahme der ZSleitungen zu den Kontakten
dienen. Die im Führungskörper vorgesehenen Querbohrungen zur Aufnahme der Kontakte
werden vorzugsweise nach dem Einbau der Kontakte und nach deren Kontaktierung verschlossen,
so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Erfassung der Füllhöhe in Flüssigkeitsbehältern
mit aggressiven Medien einsetzbar ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig.
1 und Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine
Füllstandsmeßvorrichtung im Schnitt und Fig. 2 ein den Schaltzustand der Kontakte
wiedergebendes Diagramm.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein im wesentlichen zylindrischer Führungskörper
bezeichnet, der fest mit einem nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter verbunden
ist und mit seinem in der Darstellung unteren Ende in das Innere des Flüssigkeitsbehälters
hineinragt. Der zylindrische Führungskörper 1 ist mit einem Langloch 2 versehen,
das sich in Axialrichtung des zylindrischen Führungskörpers 1 erstreckt. Beiderseits
des Langlochs 2 verfügt der zylindrische Führungskörper 1 über quer zur Achse des
Führungskörpers 1 stehende Bohrungen 3,4, in denen Reed-Kontakte 5,6 angeordnet
sind. Zuleitungen 7,8,16 und 17 zu den Reed-Kontakten 5,6 sind in Längsnuten 9,10
im zylindrischen Führungskörper 1 untergebracht.
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Koaxial zum zylindrischen Führungskörper 1 ist ein Schwimmer 11 angeordnet,
der eine zur Schwimmerachse senkrecht stehende Querbohrung 12 aufweist, in der ein
Stabmagnet 13 untergebracht ist. Der Stabmagnet 13 ist durch das Langloch 2 geführt,
wobei die Bewegung des Stabmagneten 13 in Axialrichtung des zylindrischen Führungskörpers
1 durch die axialen Begrenzungsflächen 14,15 des Langlochs 2 begrenzt ist.
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Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm gibt die Schaltzustände der Reed-Kontakte
5,6 in Abhängigkeit von der
Position des Stabmagneten 13 wieder.
Im oberen Abschnitt der Fig. 2 sind die Schaltzustände des Reed-Kontaktes 5 dargestellt,
während der untere Abschnitt die Schaltzustände des Reedkontakte 6 in Ahhängigkeit
von der Position des Schwimmers 11 wiedergibt. Die Nullinien im Diagramm gemäß Fig.
2 geben an, daß der jeweilige Reed-Kontakt 5,6 sich in seiner Ruhestellung befindet.
Da es sich bei den Reed-Kontakten 5,6 um Kontaktschließer handelt, ist jeweils derjenige
Kontakt, geschlossen bei welchem ein relativ geringer Abstand zum Stabmagneten 13
besteht. Auf den Abszissen des Diagramms nach Fig. 2 ist die maximal mögliche Bewegung
des Stabmagneten zwischen den Anschlägen 14 und 15 aufgetragen. Nachfolgend ist
die Wirkungsweise der Fig. 1 und Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert: Zunächst
sei angenommen, daß der nicht dargiestellte Flüssigkeitsbehälter eine ausreichende
Füllhöhe besitzt, in der der Schwimmer 11 mit dem Stabmagneten 13 am in der Darstellung
oberen Anschlag 15 des zylindrischen Führungskörpers 1 anliegt. Somit ist der rveied-IMontakt
5 unmittelbar dem magnetischen Feld des Stabmagneten 13 ausgesetzt und befindet
sich daher in der gjeschlossenen Stellung. Der Reed-Kontakt 6 liegt außerhalb des
Einzugsbereiches des magnetischen Feldes dej Stabmagneten 13 und befindet sich,
da es sich u einen Kontaktschließer handelt, in der Offenstellung. In der oberen
Schwimmer stellung ist demnach die Ve bindung zwischen den Zuleitungen 7,8 des rveed-Kontaktes
5 hergestellt. Dadurch wird ein Einschaltsignal für eine angeschlossene hydraulische
Anlage erzeugt. Die Verbindung
zwischen den Zuleitungen 16,17 des
Reed-Kontaktes 6 sind bei dieser Schwimmerstellung unterbrochen. Deshalb erfolgt
keine Warnanzeige, was dafür charakteristisch ist, daß ein ausreichender Flüssigkeitsstand
im Flüssigkeitsbehälter zur Verfügung steht.
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Im weiteren sei angenommen, daß der Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitbehälter
absinkt, so daß das magnetische Feld des Stabmagneten 13 immer schwächer auf den
Reed-Kontakt 5 einwirkt, während der Reed-Kontakt 6 von einem größer werdenden magnetischen
Feld erfaßt wird. Dies hat zur Folge, daß der Reed-Kontakt 6 nach einem Weg S1 seine
Schaltposition ändert und eine elektrische Verbindung in einem eine Warnanzeige
auslösenden Stronkreis herstellt.
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Dabei bleibt der Reed-Kontakt 5 weiterhin dem Magnetfeld des Stabmagneten
13 ausgesetzt, so daß er weiterhin eine geschlossene Stellung einnimmt.
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Wenn der Schwimmer 11 einen Weg S2 in Richtung des Anschlages 14 ausgeführt
hat, was einem weiteren Absinken der Füllhöhe in Flüssigkeitsbehälter entspricht,
fällt schließlich der Reed-Kontakt 5 ab, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen
den entsprechenden Zuleitungen 7,8 unterbrochen wird. Dies wird dazu ausgenutzt,
ein Abschaltsignal für eine hydraulische Anlage zu erzeugen. Dabei bleibt der Reed-Kontakt
6 weiterhin geschlossen, so daß wei.terhin eine Warnanzeige erfolgt. Das Abschaltsignal
und das Warnsignal werden auch bei einem weiteren Absinken der Füllhöhe im Flüssigkeitsbehälter
beibehalten, wenn der Schwimmer 11 den unteren Anschlag 14 des Stabmagneten erreicht
hat.