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Einrichtung zur stopfbuchsenlosen Durchführung von Mess- und Regelimpulsen durch eine Behälterwandung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur stopfbuchsenlosen Durchführung von Mess- und Re- gelimpulsen durch eine Behälterwandung, insbesondere bei Vakuum, hohen Drücken und bzw. oder Tem- peraturen, z. B. bei Dampfanlagen, unter Verwendung einseitig offener, rohrförmiger, deformierbarer Ab- dichtungselemente, wie nachgiebiger Federbälge, Biege- oder Torsionsrohre, wobei ein von diesen gebil- deter, gegen den Behälter und gegen den Aussenraum abgedichteter Raum mit einer inkompressiblen Sperr- flüssigkeit gefüllt ist.
Es sind eine Anzahl Einrichtungen bekannt, mit denen man den Flüssigkeitsstand aus einem geschlossenen Behälter auf verschiedene Weise ohne Verwendung der für diesen Zweck ungeeigneten Stopfbuchsen nach aussen übertragen und anzeigen kann. Bei allen diesen Einrichtungen treten entsprechend den Eigen- schaften der zu messenden Medien Schwierigkeiten auf, die die exakte Impulsübertragung beeinträchtigen und somit eine einwandfreie Anzeige in Frage stellen.
Unter anderem ist eine Einrichtung bekannt, die die Impulse aus einem Schwimmergehäuse, welches mit dem Behälterinneren in ständiger Verbindung steht, über eine Membran nach aussen überträgt. Diese Membran grenzt das Schwimmergehäuse gegenüber einem weiteren, mit Sperrflüssigkeit gefülltem, zu- sätzlichem Abdichtungsgehäuse ab. Diese Membranausführung verwendet zur Übertragung der Impulse nach aussen einen durch ein Torsionsrohr geführten Drehstab, der gegenüber der Sperrflüssigkeit durch dieses Torstonsrobx abgedichtet ist.
Abgesehen davon, dass diese Einrichtung durch das zusätzliche Abdichtungsgehäuse zur Aufnahme der Sperrflüssigkeit auf die die Trennwand bildende Membran nicht verzichten kann, und dadurch in seinem Aufbau. recht kompliziert ist, hat diese Einrichtung ausserdem den Nachteil, dass der Schwimmerarm, der auf einer Schneide schwenkbar gelagert ist, nur eine sich annähernd in der Ebene der Membran erstreckende Bewegung ausführen kann, so dass sich die Schwenkbewegung und damit der zu übertragende Messwert nur in sehr engen Grenzen halten kann.
Diesen Nachteilen wirksam und mit möglichst einfachen Mitteln zu begegnen, hat sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt.
Die Lösung dieses Problems wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der abgedichtete Raum von zwei solchenAbdichtungselementenbegrenztwird, die im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet und an ihren offenen, einander zugekehrten Enden starr mit der Behälterwandung verbunden sind, wobei das Übertragungsgestänge für die Mess- und Regelimpulse den Abdichtungsraum im wesentlichen axial durchsetzt.
Mit der so erzielten unkompliziertenBefestigung zweierBauelemente istbereits ohne Verwendung zusätzlicher Teile die Grundlage für eine stopfbuchsenlose Durchführungseinrichtung gegeben, die nur noch von einem für die Impulsübertragung dienenden Gestänge durchsetzt ist, welches unmittelbar mit dem Schwimmer od. dgl. im Behälterinneren Verbindung hat.
Durch diese erfindungsgemässe Massnahme wird eine einwandfreie Impulsübertragung mit einfachsten Mitteln sowohl bei einer magnetischen als auch bei einer rein mechanischen Übertragung gewährleistet, da durch die feste Verbindung der Übertragungsgestänge und der Abdichtungselemente eine korrespondierende Bewegung dieser Teile erzielt wird, die in ihrer Richtung ständig gleichbleibend ist, so dass die
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empfindlichen Abdichtungselemente keiner in der Bewegung wechselhaften und dadurch einen vorzeitigen Verschleiss fördernden Beanspruchung ausgesetzt sind.
Der Vorteil dieser Anordnung von Abdichtungselementen liegt insbesondere in der Einfachheit, das Innere eines Behälters, aus dem beispielsweise eine kontinuierliche Messung des Flüssigkeitsstandes nach aussen übertragen werden soll, gegenüber dem Aussenraum dichtend abzuschliessen. Hiebei ist gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das in den Behälterinnenraum, diesen nach aussen hin abschliessend, hineinragende Abdichtungselement ein Federbalg, dessen Öffnung sich mit der Öffnung des Behälters deckt.
Bei einer bevorzugten Ausführung sind als Abdichtungselemente zwei Bälge vorgesehen, deren einer als Volumenausgleich für den andern dient. Weiters sind die beiden Abdichtungselemente an ein mit der Behälterwandung starr verbundenes Spaltrohr koaxial angeschlossen, das in an sich bekannter Weise zur magnetischenübertragung derBewegung desÜbertragungsgestänges dient, wobei im Inneren des unmagne tischen Spaltrohres ein bewegbar angeordneter Eisenkern über Hebelgestänge mit einem Schwimmer od. dgl.
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! laus dem Behälterinneren nach aussen ohne Schwierigkeit übertragen werden, die vorzugsweise über einen Permanentmagneten, der durch das magnetische Kraftfeld mit den Bewegungen des Eisenkerns korrespondiert, in bekannter Weise an einer Anzeigeskala od. dgl. abgelesen werden können.
Gemäss einer weiteren zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung steht der eine der die Sperrflüssigkeit einschliessenden Bälge direkt und der andere über einen Druckausgleichskanal mit dem Behälterinne-
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erhebliche Steigerung der Anzeigegenauigkeit erzielt wird, da die Bälge lediglich die Messwertübertra- gung nach aussen durchzuführen haben und somit nur einem geringen Verschleiss unterliegen.
Diese vorbeschriebene Ausführungsform hat schliesslich noch den Vorteil, dass in ihr zwei gleich grosse
Federbälge verwendet werden, wodurch die Balgherstellung auf nur eine Grösse beschränkt wird, womit eine nicht unerhebliche Fertigungsverbilligung verbunden ist.
Ferner weist zweckmässig der in an sich bekannter Weise als FISssigkeitsbremse für die magnetische
Kupplung wirkende mit Sperrilüssigkeit gefüllte Innenraum einen Umführungskanal auf, der zwecks Ein- stellung der Wirkung der Flüssigkeitsbremse vorzugsweise von aussen e1nsteU- und absperrbar ist, so dass die Anzeigebewegungen gedämpft und damit unerwünschte Pendelungen verhindert werden.
Es kann auch nur ein elastischer Balg in Verbindung mit einem mit seiner Öffnung der Balgöffnung zugekehrten Torsionsrohr verwendet werden, wobei nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Drehachse des von der Behälterwandung nach aussen ragenden als Torsionsrohr ausgebildeten Abdichtungselementes in der Drehachse des Hebels eines im Behälter befindlichen Schwimmers liegt, wodurch ebenfalls eine nahezu verlustfreie Übertragung kleinster Impulse aus dem Behälterinneren gewährleistet ist.
Hiezu kann insbesondere ein dünnwandiges Torsionsrohr Verwendung finden, an das im Gegensatz zuelastischenBälgen anderer Ausführungen keine sehr grossen Anforderungen bezüglich Widerstandsfähigkeit gegen Druck- und
Knickungsbeanspruchung gestellt werden, da dieses Torsionsrohr lediglich auf die entsprechende, seiner Ver- wendung vorbestimmte Drillung beansprucht wird. Es kann aber auch ein längeres Torsionsrohr verwendet werden, das durch seinen geringen Verdrehungswiderstand eine noch präzisere Anzeige der aus dem Be- hälterinneren erhaltenen Impulse bewirkt. Bei dieserAusführung sind Gelenkreibungen vermieden und auch Übertragungsfehler, wie sie bei vorhandenem Spiel an den Gelenken auftreten können, unmöglich gemacht.
Der Erfindungsgegenstandist in der Zeichnung in zwei Ausführungen dargestellt, u. zw. zeigt die Fig.
1 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte magnetische Übertragungseinrichtung und Fig. 2 einen
Schnitt durch eine schematisch dargestellte Übertragungseinrichtung unter Verwendung eines Torsionsrohres.
Der Innenraum 1 des Spaltrohres 2 bzw. Torsionsrohres 4, die mit dem Behälter 6 verbunden sind, ist mit einer Sperrflüssigkeit, die aus Öl, Glycerin od. dgl. bestehen kann, gefüllt. Dieser Innenraum ist ge- genüber dem Behälterinneren. 7 durch nachgiebige Federbälge 3 bzw. 20 abgedichtet.
Die Änderung der Flüssigkeitshöhe in dem Behälter 6 wird mittels ei. nes Schwimmers 8 cd. dgl. gemäss der Fig. 1 über ein Gestänge 12,13 auf einen hiemit verbundenen Eisenkern 11 übertragen, der, durch
Rollen 19 geführt, in dem Spaltrohr 2 beweglich gelagert ist. Eine im Eisenkern befindliche Bohrung 17,
Nut od. dgl. dient hiebei während der Impulsübertragung dem Ausgleich der Spenflüssigkeit zwischen dem durch den Eisenkern 11 geteilten oberen und unteren Innenraum. Ausserhalb des Spaltrohres 2 befindet sich ein beispielsweise durch Rollen 16 geführter Permanentmagnet 9, 10, der durch das magnetische Kraftfeld mit den Bewegungen des Eisenkerns 11 korrespondiert.
Die in dem Innenraum 1 vorhandene Sperrflüssigkeit dient nicht nur dem Schutz gegen Korrosion und ! Krustenbildung zwischen den einzelnen Wandungen, sondern in Verbindung mit einem Umführungskanal 14 als Flüssigkeitsbremse, die durch ein Steuerventil 15 von aussen einstellbar ist.
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Es ist ferner gemäss der Erfindung neben dem Druckausgleich innerhalb der Abdichtungselemente auch ein äusserer Druckausgleich dadurch ermöglicht, dass der eine der die Sperrflüssigkeit zwischen sich einschliessenden Bälge 3,5 direkt und der andere indirekt über einen Druckausgleichskanal 21 mit dem Be- halterinneren in Verbindung steht.
Nach Fig. 2wird an Stelle der magnetischen Kupplung die Bewegung eines Schwimmers 8 od. dgl. über ein abgedichtetesmitSperrflüssigkeitgefillltes Torsionsrohr4 durch eine in diesem angeordnete Welle 18 übertragen. Die Trennung zwischen Innenraum und Sperrflüssigkeit erfolgt über den nachgiebigen, eine Toisionsbewegung ausführenden Federbalg 20, der den Druck vom Innenraum auf die Sperrflüssigkeit überträgt. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das Torsionsrohr 4 nicht auf Druck und also Knickung, sondern lediglich auf die entsprechend seiner Verwendung vorbestimmte Drillung beansprucht wird.
Die Übertragung der Impulse erfolgt nach dem Beispiel der Fig. 1 vom Magneten 9,10, nach dem Beispiel. der Fig. 2 von dem äusseren Ende des Torsionsrohres 4 in an sich bekannter und daher nicht dargestellter Weise auf eine Anzeige- oder Steuervorrichtung, z. B. Regeldüse.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur stopfbuchsenlosen Durchführung von Mess- und Regelimpulsen durch eine Behälterwandung, insbesondere bei Vakuum, hohen Drücken und bzw. oder Temperaturen, z. B. bei Dampfanlagen, unter Verwendung einseitig offener, rohrförmiger, deformierbarer Abdichtungselemente, wie nachgiebiger Federbälge, Biege- oder Torsionsrohre, wobel ein von diesen gebildeter, gegen den Behälter und gegen den Aussenraum abgedichtete Raum mit einer inkompressiblen Sperrflüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der abgedichtete Raum von zwei solchen Abdichtungselementen (3, 4, 5, 20) begrenzt wird, die im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet und an ihren offenen,
einander zugekehrten Enden starr mit der Behälterwandung verbunden sind, wobei das Übertragungsgestänge (13,18) für die Messund Regelimpulse den Abdlchtungsraum im wesentlichen axial durchsetzt.