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.
Device for displaying the liquid level in a container
The present invention relates to a device for displaying the liquid level in a container.
If the container contains e.g. If, for example, a flammable, explosive or poisonous liquid is often still under pressure, the level indicator with the transparent, fragile level pipes that are otherwise common with the container is dangerous.
In a known level indicator that avoids these dangers, a float can be displaced in an unbreakable but also opaque standpipe communicating with the container and its respective position is transmitted magnetically through the standpipe wall to the outside to a display device. To do this, the pipe must of course allow the magnetic field lines to pass through and must therefore not consist of ferromagnetic material. For this purpose, the swimmer wears a permanent magnet, the magnetic field of which activates an indicator. This consists of an iron ball that is placed in a suitable cage, e.g. B. in a glass tube, a transparent plastic tube or a channel on the outside of the standpipe and is guided parallel to this.
This ball is always at the same height as the magnet in the float, so that its position gives an indication of the liquid level in the standpipe and thus in the container. It is clear that such a ball does not give such a clear indication of a liquid level as a column of liquid. The readability at a greater distance also leaves a lot to be desired in terms of clarity.
The aim of the present invention is to provide a level indicator of this type in which the display device is clear and unambiguous in that it optically simulates a column of liquid with a rising or falling level
For this purpose, the device according to the invention for displaying the liquid level in a container, with a standpipe communicating with the container, a float which is axially displaceable but not rotatable and carries a permanent magnet, and a display device attached outside the standpipe, is characterized in that the latter includes a row of ferromagnetic lamellae, which are arranged one above the other and can be pivoted independently of one another in two rest positions,
which are swiveled from one rest position to the other rest position by the magnet depending on the direction of movement of the float.
The optical effect, simulating a column of liquid, can advantageously be increased by making each lamella two-colored, so that one sees one color of all the lamellae in the one rest position and the second color of all the lamellae in the second rest position.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 shows a view from the front.
FIG. 2 shows the level indicator according to FIG. 1 connected to a container from the side.
Fig. 3 shows a cross section along the line IIIIII in Fig. 2, on a larger scale, and
Fig. 4 shows a longitudinal section along the line IV-IV in Fig. 1, also on a larger scale.
In the figures, 1 denotes a vertical standpipe with end flanges 2 and 3 and side connections with flanges 4 and 5. The upper end flange 2 is closed with a cover 2 ', the lower flange with a cover 3' with a sampling tap 6, with corresponding, of course Seals are interposed.
In the standpipe 1, a float 7 is axially displaceable and carries a permanent magnet 8 in its interior. This magnet 8 is fastened in a holder 8a made of non-magnetizable material, which is slidably clamped inside the float. If the float is removed from the tube, then the position of the holder 8a with the magnet in the float can be changed by knocking without having to open the float. The purpose of this adjustment of the magnet in the float is explained below.
The float is guided along a bar 9 which is attached inside the standpipe 1 and prevents the float from rotating about its axis without hindering its mobility in the axial direction of the standpipe. The magnet 8 and the magnetic field generated by it therefore always remain aligned with respect to the display device, regardless of the height of the liquid level.
This display device comprises a number of ferromagnetic, pivotable lamellae 10 which can be seen more clearly in FIGS. 3 and 4 thanks to the larger scale. Each of these lamellas can be pivoted about an axis 11 which is fastened in a U-shaped channel 12 made of transparent plastic.
The duct is clamped to the standpipe 1 at the top and bottom by means of clamps 13. The axes 11 are arranged vertically one above the other at equal intervals.
Each lamella consists of a V-shaped bent sheet metal strip which is shaped in such a way that it forms an eyelet for an axis 11 to pass through.
The eyelet is so wide that the slat can easily be pivoted around the axis. The two legs of each Y-shaped lamella are of unequal length and dimensioned so that the longer leg cannot touch the lamella below or above. Practice has shown that a distance of 0.5 to 1 mm between the longer leg and the next lamella is sufficient.
The dimensions of the channel 12 and the arrangement of the axes 11 in it are selected such that each lamella 10 can be pivoted by more than 1800 (approximately 2000) without touching the standpipe 1. The shorter leg of the lamellae is painted red on the outside, the longer leg is painted white on the outside, so that the red side of the lamellae below the magnet 8 and the white side of the lamellae above the magnet is visible, as shown in FIG different hatching is indicated.
The flanges 4 and 5 are used to connect the level indicator to a container 14 (FIG. 2), the liquid state of which is to be displayed.
For this purpose, pipe sockets with flanges 4 'and 5' are attached to the container so that the standpipe 1 communicates with the container 14. As a result, the level of the liquid in the container and in the standpipe is the same.
The mode of operation of the level regulator can best be explained with reference to FIGS. 3 and 4, in which the effective parts of the indicator can best be seen. In the position shown, the three slats closest to the magnet 8 are lOb,
10c and 10d attracted by this so that they assume the position shown in FIG. If the side of the magnet 8 facing the lamellas is a north pole, then this induces south poles in the ends of the lamellas directed towards it and north poles in the ends in the vicinity of the axes 11.
If the level in the container rises, the level in the standpipe rises and with it the float and the magnet. As a result, lamella 1 is pulled tod stronger and comes into the horizontal position like lamella 1 Oc before. The lamellae 10c and 10e come into the position that the lamellas lOb and 1 tod previously occupied. Thanks to the magnetic remanence in the material of the lamellae, they do not lose their induced polarity immediately after they come out of the area of the magnetic field of the magnet 8. The lamellas therefore become magnets themselves with a south pole at the end of the longer leg and a north pole at the axis.
As a result, the lamella 10b will not fold down when the level rises, but on the contrary will swing upward and assume a position similar to that of the lamella 10a and the lamellas below. If the swimmer remains at the same level for a long time, there is of course the risk that the upwardly directed lamellae underneath the magnet will lose their remanent magnetism. If no further measures were taken, these slats would come into an unstable equilibrium position and could fold down. The second shorter leg of the V-shaped curved lamella helps here by ensuring that the center of gravity of each lamella is next to the pivot axis.
If the lower, almost vertical, upward lamellae completely lose their remanence, then their center of gravity ensures that they pivot a little further clockwise. You will then find a stop on the inner wall of the channel 12 so that they persist in approximately the same position even after they have completely lost their remanence.
If the level drops compared to the level shown in FIG. 4, then the lamella 1 folds vertically downwards and the lamellae 1 pa, lOb and 10c assume the position which the lamellae lOb or 10c or lOd previously held.
It is clear that the level can also assume an intermediate position in which not three slats, but only two (possibly four slats) leave their rest position.
After the play of the magnetic forces on the slats was explained above, the meaning of the shorter leg of the slats is now clear. The magnetic lines of force always seek the shortest path and therefore enforce the longer leg when the lamella is pivoted vertically upwards. This means that the shorter leg is pivoted beyond the vertical position, which results in the desired center of gravity of the lamella.
Instead of making the lamellae from soft iron with low magnetic remanence, one could also use permanent magnetic lamellae. As can be seen from FIG. 4, the polarity of the slats does not reverse when they are folded over from one rest position to the other rest position. In the example shown, the side facing the pivot axis always remains the north pole and the other end the south pole.
As already mentioned, the outer surface of the shorter legs of the lamellae is kept in one color and the outer surface of the longer legs is kept in a different color. If you look at the level indicator from the front, it gives the impression of a colored, e.g. B. red liquid column on a different colored, z. B. white background, which always corresponds to the level of the liquid to be measured in the container.
In order for the upper end of the column to match the liquid level in the standpipe, the float must be immersed in the liquid so that the center of the magnet is at the same height as the liquid level. However, since the swimmer is more deeply immersed in a liquid with a low specific weight than in a specifically heavier liquid, the relative position of the magnet in the float must be adjustable. Such adjustability is provided by moving the magnet holder 8a in the float, as described above.
It is clear that the standpipe and the float, which come into contact with the liquid to be measured, must be made of a material which is resistant to them. In addition, this material must not be magnetizable.
As materials, for example, plastics, metals and alloys such as copper, brass, bronze or non-magnetic iron alloys come into question. In addition, the standpipe can be lined with hard rubber, lead or plastic and the float can be coated with a suitable material.