Einrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter.
Enthält der Behälter z. B. eine feuergefährliche, explosionsgefährliche oder eine giftige Flüssigkeit oft noch unter Druck, so ist die Niveananzeige mit den sonst üblichen mit dem Behälter kommunizierenden, durchsichtigen, zerbrechlichen Niveanrohren gefährlich.
Bei einem bekanntgewordenen Niveauanzeiger, der diese Gefahren vermeidet, ist in einem mit dem Behälter kommunizierenden unzerbrechlichen aber auch undurchsichtigen Standrohr ein Schwimmer verschiebbar und seine jeweilige Lage wird auf magnetischem Wege durch die Standrohrwand hindurch nach aussen auf eine Anzeigevorrichtung übertragen. Hierzu muss das Rohr natürlich die magnetischen Feldlinien durchlassen und darf daher nicht aus ferromagnetischem Material bestehen. Zu diesem Zweck trägt der Schwimmer einen permanenten Magneten, dessen magnetisches Feld eine Anzeigevorrichtung betätigt. Diese besteht aus einer eisernen Kugel, die in einem geeigneten Käfig, z. B. in einem Glasrohr, einem durchsichtigen Kunststoffrohr oder einem Kanal an der Aussenseite des Standrohres und parallel zu diesem geführt ist.
Diese Kugel befindet sich immer auf gleicher Höhe wie der Magnet im Schwimmer, so dass ihre Lage einen Hinweis auf das Flüssigkedts- niveau im Standrohr und somit im Behälter gibt. Es ist klar, dass eine solche Kugel keine so eindeutige Anzeige eines Flüssigkeitsniveaus gibt, wie eine Flüssigkeitssäule. Auch lässt die Ablesbarkeit in grösserer Entfernung an Deutlichkeit zu wünschen übrig.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Niveauanzeigers dieser Art, bei dem die Anzeigevorrichtung deutlich und eindeutig ist, indem sie optisch eine Flüssigkeitssäule mit steigendem bzw. fallendem Niveau vortäuscht
Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Einrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, mit einem mit dem Behälter kommunizierenden Standrohr, einem in diesem axial verschiebbar aber nicht drehbar angeordneten, einen permanenten Magneten tragenden Schwimmer und einer ausserhalb des Standrohres angebrachten Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass letztere eine Reihe von übereinander angeordneten, ferromagnetischen, unabhängig voneinander in zwei Ruhelagen einstellbaren, schwenkbar gelagerten Lamellen einschliesst,
die in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Schwimmers vom Magneten von einer Ruhelage in die andere Ruhelage verschwenkt werden.
Die optische, eine Flüssigkeitssäule vortäuschende Wirkung kann mit Vorteil dadurch erhöht werden, dass man jede Lamelle zweifarbig macht, so dass man von sämtlichen in der einen Ruhelage befindlichen Lamellen die eine Farbe und von sämtlichen in der zweiten Ruhelage befindlichen Lamellen die zweite Farbe sieht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht von vorn.
Fig. 2 zeigt den Niveauanzeiger gemäss Fig. 1 von der Seite an einen Behälter angeschlossen.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie IIIIII in Fig. 2, in grösserem Massstab, und
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1, ebenfalls in grösserem Massstab.
In den Figuren bezeichnet 1 ein vertikales Standrohr mit Endflanschen 2 und 3 und seitlichen Anschlüssen mit Flanschen 4 und 5. Der obere Endflansch 2 ist mit einem Deckel 2', der untere Flansch mit einem Deckel 3' mit einem Probierhahn 6 verschlossen, wobei natürlich entsprechende Dichtungen zwischengelegt sind.
Im Standrohr 1 ist ein Schwimmer 7 axial verschiebbar, der in seinem Innern einen permanenten Magneten 8 trägt. Dieser Magnet 8 ist in einem Halter 8a aus nichtmagnetisierbarem Material befestigt, der im Innern des Schwimmers verschiebbar eingeklemmt ist. Wird der Schwimmer aus dem Rohr herausgenommen, dann kann die Lage des Halters 8a mit dem Magneten im Schwimmer durch Klopfen verändert werden, ohne den Schwimmer öffnen zu müssen. Der Zweck dieser Einstellung des Magneten im Schwimmer wird weiter unten erläutert.
Der Schwimmer ist entlang einer im Innern des Standrohres 1 angebrachten Leiste 9 geführt, die eine Drehung des Schwimmers um seine Achse verhindert, ohne dabei seine Bewegbarkeit in axialer Richtung des Standrohres zu behindern. Der Magnet 8 und das von ihm erzeugte magnetische Feld bleibt daher unabhängig von der Höhe des Flüssigkeitsniveaus stets in bezug auf die Anzeigevorrichtung ausgerichtet.
Diese Anzeigevorrichtung umfasst eine Reihe von ferromagnetischen, schwenkbaren Lamellen 10, die in den Fig. 3 und 4 dank des grösseren Massstabes deutlicher erkennbar sind. Jede dieser Lamellen ist um eine Achse 11 schwenkbar, die in einem U-±örmigen Kanal 12 aus durchsichtigem Kunststoff befestigt ist.
Der Kanal ist oben und unten mittels Briden 13 am Standrohr 1 angeklemmt. Die Achsen 11 sind in gleichen Abständen vertikal übereinander angeordnet.
Jede Lamelle besteht aus einem V-förmig gebogenen Blechstreifen, der so geformt ist, dass er eine Öse für den Durchtritt einer Achse 11 bildet.
Die Öse ist so weit, dass sich die Lamelle leicht um die Achse schwenken lässt. Die beiden Schenkel jeder Y-förmigen Lamelle sind ungleich lang und so bemessen, dass auch der längere Schenkel die darunter- bzw. die darüberliegende Lamelle nicht berühren kann. In der Praxis hat sich gezeigt, dass ein Abstand von 0,5 bis 1 mm zwischen dem längeren Schenkel und der nächsten Lamelle genügt.
Die Dimensionen des Kanals 12 und die Anordnung der Achsen 11 in demselben sind so gewählt, dass jede Lamelle 10 um mehr als 1800 (etwa 2000) geschwenkt werden kann, ohne dabei das Standrohr 1 zu berührten. Der kür- zere Schenkel der Lamellen ist aussen rot, der längere Schenkel aussen weiss angemalt, so dass von den Lamellen unterhalb des Magneten 8 die rote Seite, von den Lamellen oberhalb des Magneten die weisse Seite sichtbar ist, wie dies in Fig. 1 durch verschiedene Schraffur angedeutet ist.
Die Flanschen 4 und 5 dienen zum Anschluss des Niveauanzeigers an einen Behälter 14 (Fig. 2), dessen Flüssigkeitszustand angezeigt werden soll.
Dazu sind am Behälter Rohrstutzen mit Flanschen 4' und 5' befestigt, so dass das Standrohr 1 mit dem Be hälter 14 kommuniziert. Demzufolge ist auch das Niveau der Flüssigkeit im Behälter und im Standrohr gleich.
Die Wirkungsweise des Niveaureglers lässt sich am besten an Hand der Fig. 3 und 4 erläutern, in denen die wirksamen Teile des Anzeigers am besten ersichtlich sind. In der dargestellten Lage werden die drei dem Magneten 8 am nächsten liegenden Lamellen lOb,
10c und 10d von diesem angezogen, so dass sie die in Fig. 4 dargestellte Lage einnehmen. Ist die den Lamellen zugekehrte Seite des Magneten 8 ein Nordpol, dann induziert dieser in den zu ihm gerichteten Enden der Lamellen Südpole und in den in der Nähe der Achsen 11 liegenden Enden Nordpole.
Steigt nun das Niveau im Behälter, dann steigt auch das Niveau im Standrohr und mit ihm der Schwimmer und der Magnet. Dadurch wird Lamelle 1 tod stärker angezogen und kommt in die horizontale Lage wie früher die Lamelle 1 Oc. Die Lamellen 1 Oc und 10e kommen in die Lage, welche bisher die Lamellen lOb bzw. 1 tod einnahmen. Dank der magnetischen Remanenz im Material der Lamellen verlieren diese ihre induzierte Polarität nicht sofort, nachdem sie aus dem Bereich des Magnetfeldes des Magneten 8 kommen. Die Lamellen werden daher selber zu Magneten mit einem Südpol am Ende des längeren Schenkels und einem Nordpol bei der Achse.
Demzufolge wird die Lamelle lOb beim Steigen des Niveaus nicht herunterklappen, sondern im Gegenteil nach oben schwingen und eine ähnliche Stellung einnehmen, wie bisher die Lamelle 1 Oa und die darunterliegenden Lamellen. Bleibt der Schwimmer lange Zeit auf demselben Niveau, dann besteht natürlich die Gefahr, dass die nach oben gerichteten Lamellen unterhalb des Magneten ihren remanenten Magnetismus verlieren. Wären keine weiteren Massnahmen getroffen, dann kämen diese Lamellen in eine labile Gleichgewichtslage und könnten herunterklappen. Hier hilft nun der zweite kürzere Schenkel der V-förmig gebogenen Lamelle, indem er dafür sorgt, dass der Schwerpunkt jeder Lamelle neben der Schwenkachse liegt.
Verlieren die unteren nahezu vertikal emporgerichteten Lamellen ihre Remanenz vollständig, dann sorgt ihre Schwerpunktslage dafür, dass sie noch etwas weiter im Uhrzeigersinn schwenken. Sie finden dann einen Anschlag an der Innenwand des Kanals 12, so dass sie auch nach vollständigem Verlust ihrer Remanenz in annähernd derselben Stellung beharren.
Senkt sich das Niveau gegenüber dem in Fig. 4 dargestellten Stand, dann klappt die Lamelle 1 tod senkrecht nach unten und nehmen die Lamellen 1 pa, lOb und 1Oc die Stellung ein, welche bisher die Lamellen lOb bzw. 1Oc bzw. lOd innehatten.
Es ist klar, dass das Niveau auch einen Zwischenstand einnehmen kann, bei dem nicht drei Lamellen, sondern nur zwei (gegebenenfalls auch vier Lamellen) ihre Ruhelage verlassen.
Nachdem oben das Spiel der magnetischen Kräfte auf die Lamellen erläutert wurde, wird nun auch der Sinn des kürzeren Schenkels der Lamellen klar. Die magnetischen Kraftlinien suchen stets den kürzesten Weg und durchsetzen daher bei vertikal nach oben geschwenkter Lamelle den längeren Schenkel. Dies bedeutet, dass der kürzere Schenkel über die Vertikallage hinaus geschwenkt wird, was die erwünschte Schwerpunktslage der Lamelle zur Folge hat.
Statt die Lamellen aus Weicheisen mit geringer magnetischer Remanenz herzustellen, könnte man auch peimanentmagnetische Lamellen verwenden. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kehrt ja die Polarität der Lamellen beim Umklappen von der einen Ruhelage in die andere Ruhelage nicht um. Beim gezeigten Beispiel bleibt die der Schwenkachse zugekehrte Seite stets Nordpol und das andere Ende Südpol.
Wie bereits erwähnt ist die Aussenfläche der kürzeren Schenkel der Lamellen in einer Farbe und die Aussenfläche der längeren Schenkel in einer anderen Farbe gehalten. Blickt man von vorne gegen den Niveau- anzeiger, erweckt dieser daher den Eindruck einer farbigen, z. B. roten Flüssigkeitssäule auf einem andersfarbigen, z. B. weissen Hintergrund, die stets dem Niveau der zu messenden Flüssigkeit im Behälter entspricht.
Damit das obere Ende der Säule mit dem Flüssigkeitsniveau im Standrohr übereinstimmt, muss der Schwimmer so weit in die Flüssigkeit eintauchen, dass die Mitte des Magneten in gleicher Höhe wie das Flüssigkeitsniveau liegt. Da aber der Schwimmer in eine Flüssigkeit mit geringem spezifischem Gewicht tiefer eintaucht als in eine spezifisch schwerere Flüssigkeit, muss die Relativlage des Magneten im Schwimmer einstellbar sein. Eine solche Einstellbarkeit ist durch Verschieben des Magnethalters 8a im Schwimmer, wie eingangs beschrieben, gegeben.
Es ist klar, dass das Standrohr und der Schwimmer, die mit der zu messenden Flüssigkeit in Berü31- rung kommen, aus einem Material hergestellt werden müssen, das in bezug auf diese beständig ist. Ausserdem darf dieses Material nicht magnetisierbar sein.
Als Materialien kommen beispielsweise Kunststoffe, Metalle und Legierungen, wie Kupfer, Messing, Bronze oder nichtmagnetische Eisenlegierungen in Frage. Zusätzlich kann das Standrohr noch mit Hartgummi, Blei oder Kunststoff ausgekleidet und der Schwimmer mit einem entsprechenden Material überzogen sein.