AT397875B - Magnetischer niveauanzeiger - Google Patents

Description

AT 397 875 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Niveauanzeiger, umfassend einen Schwimmer, der in einem rohrförmigen Gehäuse verschiebbar ist, das mit einem Behälter in Verbindung steht, dessen Füiiungsniveau angezeigt werden soll, und der einen stabförmigen Dipolmagneten enthält, der auf drehbare Permanentmagnet-Dipolmagnete wirkt, die entsprechend ihrer Orientierung verschiedene Farben zeigen, und in einer Richtung parallel zur Achse des Gehäuses und außerhalb von diesem angeordnet sind und Drehachsen senkrecht zu dieseer Richtung haben.

Solche Einrichtungen zur Sichtanzeige des Niveaus von in Kesseln, Behältern, Kanistern od.dgl. enthaltenen Flüssigkeiten arbeiten mit einem Schwimmer, der einen Permanent-Dipolmagneten enthält, der in der Lage ist, Dipolmagnete zu drehen, die Stirnseiten mit unterschiedlichen Farben haben, die die erreichte Position des Schimmers anzeigen.

Es sind Niveauanzeiger bekannt, die nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren wirken und die zur Verwendung in Kontakt mit chemisch aggressiven Flüssigkeiten, die hohen Druck und/oder hohe Temperatur haben, die Umgebung verunreinigen, für das Personal schädlich oder giftig sind, die brennbar oder explosiv sind, oder auch zur Verwendung an der Zwischenschicht zwischen zwei flüssigen Phasen mit gleichen optischen Eigenschaften geeignet sind, wobei diese Niveauanzeiger einen Schwimmer aufweisen, der einen Permanentmagneten enthält, der in ein nicht magnetisches Metallrohr eingesetzt ist, das mit dem Behältnis für die Flüssigkeit in Verbindung steht, deren Niveau angezeigt werden soll. Außerhalb des Rohres ist eine Säule angeordnet, die eine Reihe von Dipolmagneten enthält, die um eine Achse senkrecht zur Magnetisierungsachse drehbar sind und zwei unterschiedlich gefärbte Stirnseiten haben. Die Bewegung des Schwimmers zusammen mit dem Magneten innerhalb des Rohres, das mit dem Behältnis in Verbindung steht, bewirkt die Drehung der Dipolmagnete und ändert dadurch die am stirnseitigen, aus transparentem Material ausgebildeten Teil der Säule der Dipolmagnete sichtbare Farbe. Es ist dadurch ein Abschnitt von Dipolmagneten sichtbar, die eine Farbe (z.B.Rot) haben, der der flüssigen Phase entspricht, ein Abschnitt, in dem die Dipolmagnete die andere Stirnseite (z.B. mit weißer Farbe) entsprechend der gasförmigen Phase (oder einer leichteren Flüssigkeit) zeigen, und ein Abschnitt entsprechend dem Niveau der Grenzschicht, in der ein oder mehrere Dipolmagnete infolge der Magnetfeldstörung nicht vollständig gedreht sind, die vom den Magneten enthaltenden Schwimmer hervorgerufen wird.

Es ist bekannt, daß das Problem besteht, den in den Schwimmer eingesetzten Magneten in einer genau definierten Lage zu halten, so daß er eine stets den farbigen Dipolmagneten der Säule zugewandte Polarität hat, damit er diese Dipolmagnete drehen kann.

Die bisher vorgeschlagenen Lösungen haben Nachteile, und zwar aufgrund des hohen Gewichts des Magneten oder aufgrund der Notwendigkeit, in das Rohr Führungen für den Schwimmer einzusetzen, wodurch eine Erhöhung der Kosten und die Möglichkeit einer unregelmäßigen Arbeitsweise gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niveauanzeiger zu schaffen, der eine solche Befestigungsanordnung für den Magneten des Schwimmers hat, daß Führungen innerhalb des Rohres vermieden werden, und daß gleichzeitig ein Magnet mit geringen Abmessungen verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs näher bezeichneten magnetischen Niveauanzeiger erfindungsge-maß dadurch gelöst, daß der in dem Gehäuse frei bewegbare Schwimmer den stabförmigen Dipolmagneten derart lagert, daß sich dieser innerhalb des Schwimmers in einer Ebene senkrecht zu den Achsen des Gehäuses und des Schwimmers zu drehen vermag, wobei sein Magnetfeld senkrecht zur Drehachse orientiert ist.

Dabei ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn der stabförmige Permanentmagnet-Dipolmagnet zylindrisch ausgebildet und mit der Drehachse senkrecht zur Symmetrie-Längsachse angeordnet ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Dipolmagnet in zwei Stiften gehalten ist, die in gegenüberliegenden Sitzen drehbar sind, die in der Mitte zweier Scheiben ausgebildet sind, die innerhalb des Schwimmers oberhalb und unterhalb des Dipolmagneten angeordnet sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Scheiben Druckausgleichsöffnungen haben.

Zweckmäßigerweise kann weiters der Schwimmer druckbeaufschlagt sein, nämlich mit dem atmosphärischen Druck oder mit Umgebungsdruck.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolmagnete zylindrisch ausgebildet und in Zylinderkörpern mit zu den Achsen der Dipolmagnete orthogonalen Achsen befestigt sind, und daß die Zylinderkörper auf den beiden Hälften in Längsrichtung unterschiedliche Farben haben.

Aus der DE-OS 3127 924 und der CH-A 5 532 495 sind Niveauanzeiger bekannt, bei denen der Schwimmer einen darin befestigten Permanentmagneten aufweist. Es muß sich somit zur Erzielung der korrekten Orientierung des Permanentmagneten der ganze Schwimmer um seine Achse drehen, wobei insbesondere im Falle von Verschmutzung bzw. sonstiger gegenseitiger störender Berührung des Schwim- 2

AT 397 875 B mers in seinem rohrförmigen Gehäuse beträchtliche Reibungen auftreten.

Tatsächlich kann im Falie zu großer Reibung für die Bewegung des Schwimmers gemäß der DE-OS 31 27 924 dieser Schwimmer eine Position erreichen, in welcher sein Magnet nicht mehr gegen die Anzeige-Reihenanordnung gerichtet bzw. orientiert ist; die geringe magnetische Anziehungskraft zwischen der Anzeigenanordnung und dem Magnet des Schwimmers kann dann häufig nicht mehr ausreichend sein, um den ganzen Schwimmer zu drehen, um die korrekte Orientierung wiederherzustellen; das bedeutet aber den Verlust jeglicher Anzeige und dieser Umstand ist in den meisten Anwendungsfällen sehr gefährlich.

Dieser negative Effekt kann beim erfindungsgemäßen Niveauanzeiger nicht auftreten, denn der Magnet im Schwimmer ist immer frei sich zu drehen mit praktisch keinerlei Reibungseinfluß, denn er rotiert in einem reinen, unverschmutzten Raum (eventuell mit Gasfüllung) ohne irgendwelchen Kontakt mit der zu messenden Flüssigkeit. Darüber hinaus hat die magnetische Anziehungskraft lediglich die Bewegung des Magneten zu veranlassen und nicht die Bewegung der ganzen Schwimmereinheit. Dies ergibt eine größere Sicherheit in der Anzeige, die inbesondere dann von größtem Wert ist, wenn der Behälter, dessen Niveau angezeigt werden soll, unter schwierigen bzw. rauhen Bedingungen oder mit verschmutzten Flüssigkeiten arbeiten muß.

Beim erfindungsgemäßen Niveauanzeiger wird somit der Permanentmagnet entsprechend der Wirkung des äußeren Magnetfeldes orientiert, das von den Dipolmagneten erzeugt wird, die in der Säule des Niveauanzeigers angeordnet sind. Die Orientierung des Permanentmagneten ist daher von jener des zylindrischen Schwimmers, der ihn enthält, unabhängig und wird daher durch dessen Bewegungen nicht gestört. Außerdem trägt die erfindungsgemäße Anordnung mit einem horizontalen, nicht geführten Permanentmagneten dazu bei, nur eine minimale Anzahl von magnetischen Zylinderkörpern in der Reihe (einen oder zwei) zu beeinflussen, da das Magnetfeld auf einen kleinen Bereich begrenzt werden kann, so daß dadurch die Genauigkeit der Niveauanzeige erhöht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht des Niveauanzeigers zusammen mit einem Längsschnitt im Bereich des Schwimmers, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie ll-ll in Fig. 1, und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III in Fig. 2.

Der Niveauanzeiger besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen, im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse 1, in dem ein ebenfalls zylindrischer, jedoch einen etwas geringeren Durchmesser aufweisender Schwimmer 2 verschiebbar ist. Der zylindrische Schwimmer 2 hat innen in einer Lage entsprechend der Schwimmlinie in der Flüssigkeit einen Permanentmagneten 3, der um eine Achse 4 frei drehbar ist, die im wesentlichen mit der Längsachse des Schwimmers übereinstimmt.

Außerhalb des Gehäuses 1, das durch Rohre 5 und 6 mit einem Behälter für eine Flüssigkeit in Verbindung steht, deren Niveau angezeigt werden soll, ist in geringem Abstand eine Säule 7 angeordnet, die durch Ringe 7a gehalten ist, die um eine Achse 9 drehbare Zylinderkörper enthält und eine transparente Seite 10 hat. ln den Zylinderkörpern sind starr Dipolmagnete 11 angeordnet. Die Zyiinderkörper 8 haben auf den beiden, durch eine Längsebene bestimmten Hälften unterschiedliche Farben, und die Dipolmagnete 11 sind derart eingesetzt, daß ihre Achse in dieser Ebene und senkrecht zur Achse 9 liegt. Der Magnet 3 ist am Schwimmer 2 durch Stifte 12 und 13 gehalten, die in gegenüberliegenden Sitzen von Scheiben 14 und 15 drehbar sind, die innerhalb des Schwimmers starr befestigt sind.

Die Scheiben 14 und 15 haben Bohrungen 16 zum Druckausgleich innerhalb des Schwimmers.

Der beschriebene Niveauanzeiger arbeitet wie folgt:

In einer Stellung entfernt vom Schwimmer 2 können sich die Dipolmagnete 11 um die Achse 9 des sie enthaltenden Zylinderkörpers 8 frei drehen und ordnen sich daher entgegengesetzt ausgerichtet parallel zu dem von ihnen erzeugten Magnetfeld an, wobei jeweils ein Magnetpol gegen den entgegengesetzten Pol des benachbarten Dipolmagneten weist.

Auf diese Weise ist durch die transparente Stirnseite 10 eine Folge von Zylinderkörpers 8 sichtbar, die bis zu einer bestimmten Stelle eine definierte Farbe zeigen und jenseits davon die entgegengesetzte Farbe; diese Stelle wird von der Niveauhöhe der Flüssigkeitsfläche bestimmt, da das Magnetfeld der Dipolmagnete 11 durch die Nähe des Magneten 3 im Schwimmer beeinflußt wird. Dieser Magnet wird von den Dipoimagneten 11 angezogen und von diesem Feld derart orientiert, daß es sich mit seiner Achse gegen die Dipolmagnete 11 richtet.

Die Intensität der Magnetisierung des Magneten 3 ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß eine bestimmte Anzahl der Zylinderkörper 8 (z.B. zwei oder 3) gedreht wird, jedoch nicht derart, daß das Feld der Dipolmagnete 11 vollständig überwunden wird, so daß dieses Feld ständig die Orientierung des Magneten 3 aufrechterhalten kann.

Das Vorhandensein des Magneten 3 bewirkt eine Drehung der Dipolmagnete 11, die das Bestreben haben, ihre anfängliche vertikale Ordnung aufzugeben und sich horizontal parallel zur Magnetachse des 3

Claims (6)

1. AT 397 875 B Magneten 3 anzuordnen. Wenn daher die Dipolmagnete in dem Abschnitt unterhalb des Magneten 3 derart angeordnet sind, daß der Nordpol nach unten gerichtet ist, bewirkt das Vorhandensein des Magneten 3, der mit seinem Nordpol gegen die Dipolmagnete weist, daß der ihm zugewandte Zylinderkörper 11a sich mit seiner Achse horizontal, der Zylinderkörper 11b sich schräg mit seinem Nordpol nach unten gerichtet und der Zylinderkörper 11c sich schräg mit seinem Nordpol nach oben gerichtet anordnet. Die Zylinderkörper oberhalb des Magneten 3 verlaufen daher alle parallel mit dem Nordpol nach oben gerichtet. Auf diese Weise zeigen die Zylinderkörper 8, an denen die Dipolmagnete befestigt sind, die Seite mit der entgegengesetzten Farbe, z.B. Weiß, gegenüber denen der unteren Zone, die z.B. Rot zeigen. Eine Niveauänderung der Flüssigkeit im Gehäuse 1 hat die Verschiebung des Schwimmers im Gehäuse und folglich die Verschiebung der Farbinversionszone zur Folge, so daß damit die neue Flüssigkeitsniveauhöhe angezeigt wird. Da die Orientierung des Magneten 3 von der entgegengesetzten Orientierung der Magnetfelder der Dipolmagnete 11 im Abschnitt unterhalb bzw. oberhalb des Magneten 3 abhängt, ist keine andere Einrichtung notwendig, die die Lage des Magneten steuert. Bei einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Stifte 12 und 13 in in den Scheiben 14 und 15 ausgebildeten Sitzen drehbar sind, die aus geeigneten Materialien mit geringer Reibung wie Kunststoff (z.B. unter der Handelsbezeichnung Teflon erhältlichem Kunststoff) hergestellt sind, damit immer die optimale Orientierung des Magneten 3 gegen die Säule der Dipolmagnete 11 erreicht wird. Der Schwimmer 2 kann mit Druck beaufschlagt sein, oder auch unter Atmosphären- oder Umgebungsdruck stehen, in welch letzterem Falle er mittels eines Entlüftungsrohres 17 mit der Gasphase in Verbindung steht. Der Schwimmer 2 ist zusammen mit dem Magneten 3 derart ausgebildet, daß die Schwimmlinie unter den Temperatur- und Druckbedingungen bei der Verwendung der Einrichtung in Höhe der Achse des Magneten liegt. Wenn erhebliche Änderungen im Verhältnis zwischen den spezifischen Gewichten der flüssigen und gasförmigen Phase (z.B. zwischen Wasser und Wasserdampf nahe dem kritischen Punkt und bei Umgebungstemperatur und -druck) auftreten, verwendet man eine Eichkurve, um das tatsächliche Niveau unter verschiedenen Momentanbedingungen bei den Betriebsbedingungen auf der Grundlage der Ablesung am Niveauanzeiger zu gewinnen. Das Gehäuse 1, der Schwimmer 2 und die Säule 7 können aus verschiedenen Materialien, z.B. rostfreiem Stahl, Aluminium, PVC und dergleichen entsprechend den Erfordernissen hergestellt sein, die nicht magnetisch sind. Patentansprüche 1. Magnetischer Niveauanzeiger, umfassend einen Schwimmer (2), der in einem rohrförmigen Gehäuse (1) verschiebbar ist, das mit einem Behälter in Verbindung steht, dessen Füllungsniveau angezeigt werden soll, und der einen stabförmigen Dipolmagneten (3) enthält, der auf drehbare Permanentmagnet-Dipolmagnete (11) wirkt, die entsprechend ihrer Orientierung verschiedene Farben zeigen, und in einer Richtung parallel zur Achse dem Gehäuses (1) und außerhalb von diesem angeordnet sind und Drehachsen senkrecht zu dieser Richtung haben, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Gehäuse (1) frei bewegbare Schwimmer (2) den stabförmigen Dipolmagneten (3) derart lagert, daß sich dieser innerhalb des Schwimmers (2) in einer Ebene senkrecht zu den Achsen des Gehäuses (1) und des Schwimmers (2) zu drehen vermag, wobei sein Magnetfeld senkrecht zur Drehachse orientiert ist.
2. 2. Niveauanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,’daß der stabförmige Permanentmagnet-Dipolmagnet (3) zylindrisch ausgebildet und mit der Drehachse senkrecht zur Symmetrie-Längsachse angeordnet ist.
3. 3. Niveauanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Dipolmagnet (3) in zwei stiften (12,13) gehalten ist, die in gegenüberliegenden Sitzen drehbar sind, die in der Mitte zweier Scheiben (14, 15) ausgebiidet sind, die innerhalb des Schwimmers (2) oberhalb und unterhalb des Dipolmagneten (3) angeordnet sind.
4. 4. Niveauanzeiger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (14, 15) Druckausgleichsöffnungen (16) haben. 4 AT 397 875 B
5. 5. Niveauanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (2) druckbeaufschlagt, mit dem atmosphärischen Druck oder mit Umgebungsdruck beaufschlagt ist.
6. 6. Niveauanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolmagnete (11) zylindrisch ausgebildet und in Zylinderkörpem (8) mit zu den Achsen der Dipolmagnete (11) orthogonalen Achsen befestigt sind, und daß die Zylinderkörper (8) auf den beiden Hälften in Längsrichtung unterschiedliche Farben haben. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5