Regelvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine mittels eines Schwimmers gesteuerte Regelvorrichtung mit einem nicht magnetisierbaren Rohr, einem an der Aussenseite des Rohres angeordneten Magneten; einem Anker, der sich unter dem Einfluss von Änderungen der magnetischen Feldstärke bewegt und dabei mindestens einen Schalter betätigt; und einem im Innern des Rohres beweghch angeordnetem und durch den Schwimmer betätigten Element zur Erzeugung eines magnetischen Nebenflusses, durch welchen ein Teil des vom Magneten erzeugten magnetischen Feld vom Anker abgezogen wird.
Es sind bereits Regelvorrichtungen solcher Art bekannt, die jedoch veränderten Betriebsbedingungen nur schwer angepasst werden können und deren Regelung durch niederfrequente Schwingungen stark gestört wird.
Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile zu beheben.
Die erfindungsgemässe Regelvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet mit einem Paar Polschuhen versehen ist, wobei am einen Polschuh der Anker schwenkbar angelenkt ist, derart, dass er mit dem anderen Pol schuh einen einstellbaren Luft spalt bildet. Die Vorrichtung kann in diesem Falle so ausgebildet werden, dass eine Steuerung durch die Wand eines abgedichteten Behälters hindurch erfolgen kann; man kann dabei einen feststehenden Magneten zur Betätigung der Regelvorrichtung bei bestimmbaren Änderungen der durch das Magnetfeld ausgeübten Anziehungskraft verwenden.
Man kann bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Einengung des Magnetfeldes in dem verstellbaren Luftspalt nach Massgabe bestimmter Bedingungen steuern. Weiterhin lässt sich eine solche Vorrichtung so aufbauen, dass niederfrequente Schwingungen keinen Einfluss auf die magnetische Regelung haben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Regel vorrichtung nach der Erfindung in seitlicher Ansicht, teilweise geschnitten.
Fig. 2 zeigt ein Detail aus Fig. 1 in grösserem Massstab.
Fig. 3 zeigt das Detail aus Fig. 2 in Seitenansicht.
Fig. 4 zeigt die Regelvorrichtung bei abgenommenem Deckel in Draufsicht.
Fig. 5 zeigt ein Detail aus Fig. 4 in Vorderansicht.
Fig. 6 zeigt eine gegenüber Fig. 4 abgeänderte Ausführungsform in Draufsicht.
Fig. 7 zeigt ein Detail aus Fig. 6 in Seitenansicht.
Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Regelvorrichtung dienen zur Regelung des Flüssigkeitsniveaus in einem Behälter. In diesem Falle ist in dem Behälter ein Schwimmer vorgesehen, der auf Niveauänderungen der Flüssigkeit anspricht, sowie eine ausserhalb angeordnete magnetische Schaltvorrichtung, die auf die Schwimmerstellung reagiert und die dem Behälter zuzuführende oder zu entnehmende Fiüssigkeitsmenge regelt. Die Schwimmervorrichtung und die magnetische Schaltvorrichtung sind durch eine magnetische Wand voneinander getrennt. Die ganze Apparatur kann dabei so ausgebildet werden, dass sie unter extremen Bedingungen hinsichtlich Druck, Temperatur und chemischer Einflüsse arbeitet.
Gemäss Fig. 1 ist die Regelvorrichtung 5 an einer Öffnung des Tanks T montiert; sie enthält die nötigen elektrischen und pneumatischen Verbindungsglieder zur Betätigung eines Regelorgans 6, welches die Zu fuhr oder den Abfluss von Flüssigkeit aus dem Tank regelt. Zur Regelvorrichtung gehört ein im wesentlichen schalenförmiges Bodenstück 10, dessen Öffnung nach oben gerichtet ist und das an seiner Stirnwand 14 eine axial gerichtete Bohrung 12 aufweist. Ein hohler Zapfen 16, der in der Bohrung 12 befestigt ist, verbindet das Bodenstück 10 mit einem Gehäuse 18, das seinerseits an dem Tank T befestigt ist. Ein unmagnetisches Rohr 22 ist mit seinem einen Ende durch Schweissung oder in anderer geeigneter Weise in der Bohrung des Hohlzapfens 16 befestigt; sein anderes Ende ist durch den Stopfen 24 verschlossen.
Eine becherförmige Haube 28 ist an ihrer Stirnwand durch eine Schraube 26 an dem Stopfen 24 befestigt; die Haube hat einen Durchmesser wie das Bodenstück 10 und bildet mit diesem zusammen das Schaltergehäuse.
Gemäss Fig. 2 ist ein magnetisches Schaftrelais 30 verstellbar auf der Aussenseite des Rohrs 22 innerhalb des Schaltergehäuses aufgeklemmt. Zu dem magnetischen Relais 30 gehört ein Permanentmagnet 32, der vorzugsweise die Form eines Kreisringes hat und dessen Mittelöffnung das Rohr 22 aufnimmt.
Die Magnetisierung des Magneten ist so gerichtet, dass an den beiden Stirnseiten 34 und 36 je ein Pol liegt. An der Oberseite und an der Unterseite des Magneten 32 ist je ein Polschuh 38 bzw. 40 angeordnet, welcher aus einer im wesentlichen rechteckigen Platte aus Weicheisen besteht. Jeder Polschuh hat einen senkrecht gerichteten Ansatzt 42 bzw. 44, dessen Zweck noch beschrieben wird. Jeder Polschuh hat eine Mittelöffnung, durch welche das Rohr 22 hindurchgeht. Die Montageschrauben 46 dienen zur Befestigung der Polschuhe 38 bzw. 40 an dem Magneten 32 in der in Fig. 2 dargestellten Lage.
Auf dem Rohr 22 sitzen die Ringe 48 und 50, die jeweils an der Aussenseite der Polschuhe 38 und 40 befestigt sind. Aus Fig. 2 geht hervor, dass die Ansätze 42, 44 der Polschuhe 38, 40 in einer gemeinsamen Ebene liegen und entgegengesetzt gerichtet sind. Abgesehen von ihrer verschiedenen Anordnung sind sie im wesentlichen gleichartig ausgebildet. Der obere Polschuh 38 bildet eine Halterung für den schwenkbaren Anker des Relais 30; man könnte aber ebensogut den unteren Polschuh hiefür benützen.
Ein im wesentlichen U-förmiger Scharnierhalter 52 besteht aus dem Unterteil 53 und zwei nach aussen gerichteten Schenkeln 54, die jeweils mit einer Bohrung 56 versehen sind, welche Bohrungen den Scharnierstift 58 aufnehmen. Der Scharnierhalter ist mit seinem Unterteil 53 an dem aufwärts gerichteten Ansatz 42 des oberen Poischuhs mittels Schrauben 60 befestigt, so dass seine Schenkel 54 zu beiden Seiten des Ansatzes 42 liegen. Der Anker 62 ist mittels Schrauben 63 an der Betätigungsplatte 64 befestigt, die schwenkbar am oberen Polschuh 38 vermittels des Scharnierstiftes 58 befestigt ist. Dieser liegt in einer Rinne 66, die quer über die eine Seite der Betätigungsplatte 64 läuft; seine Enden sind in den Bohrungen 56 gelagert. Der Scharnierstift 58 wird durch das darüberliegende Ende des Ankers 62 in seiner Lage in der Rille 66 festgehalten.
Aus dieser Beschreibung geht hervor, dass der Anker 62 und die mit ihm zu einer Einheit verbundene Betätigungsplatte 64 soviel Spiel haben, dass sie auf die Anziehungskraft des Magneten 32 und der mit diesem verbundenen Polschuhe 38, 40 reagieren können; und dass ein wesentlicher Teil ; des vom Magneten 32 ausgehenden magnetischen Flusses auf den Raum, der an die Aussenseiten der Ansätze 42, 44 der Polschuhe 38, 40 angrenzt, konzentriert wird.
Dieser Raum stellt einen einstellbaren Luftspalt dar, der noch näher beschrieben werden soll.
An der Betätigungsplatte 64 sitzen die mit Bohrungen versehenen Zungen 70, in deren Bohrungen je eine Stellschraube eingeschraubt ist, deren Zweck sich aus dem folgenden ergibt. An der Betätigungsplatte 64 bzw. dem Ansatz 44 des unteren Polschuhs sind zwei als Begrenzungsanschläge dienende verstellbare Schrauben befestigt, welche zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Ankers 62 und der Betätigungsplatte 64 nach beiden Seiten dienen.
Gemäss Fig. 2 und Fig. 4 besteht die Klemmvorrichtung 78 aus zwei Hälften 80 und 82, die durch zwei Klemmschrauben 84 miteinander verbunden sind.
Die beiden Hälften bilden eine kreisförmige Öffnung 86, die einen Schlitzring 88 aufnimmt, welcher einen festen Kontakt mit dem Rohr 22 gewährleistet.
Die Klemmvorrichtung ist mittels zweier Halteschrauben 90 in fester gegenseitiger Lage mit dem magnetischen Relais verbunden. Die Halteschrauben tragen je ein Distanzstück, das zwischen der Klemmvorrichtung 78 und dem Relais 30 liegt. Zwei Halteplatten 94, die im wesentlichen parallel zum Rohr 22 liegen, sind vermittels Schrauben 96 an gegenüber liegenden Kanten der Klemmvorrichtung 78 befestigt.
Die Platten 94 tragen die beiden Schalter 98, die mittels Schrauben 100 befestigt sind. Bei richtiger Einstellung der Schrauben 72 gegenüber den Zungen 70 lassen sich die Schalter 98 durch die Betätigungsplatte 64 betätigen. Es ist klar, dass einer der Schalter 98 samt den mit ihm verbundenen Teilen gegebenenfalls weggelassen werden kann.
An der Klemmvorrichtung 78 sind zwei Ankerrück stellfedern 102 mittels Schrauben 104 befestigt. Die Federn sitzen zwischen dem Schraubenkopf 108 und der Betätigungsplatte 64 unter Spannung. Die Federn 102 bewirken eine Drehung der Betätigungsplatte 64 und des Ankers 62 im Sinne des Uhrzeigers um den Scharnierstift 58, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
Zur Erzeugung eines magnetischen Nebenkreises ist ein Element 110 mit einem Kolben 112, einer Kolbenstange 114 und einer Mutter 116 verschiebbar in dem Rohr 22 angeordnet. Der Kolben besteht aus Eisen und ist vorzugsweise becherförmig ausgebildet; an seiner Stirnwand ist eine Gewindebohrung angebracht, in welche das eine Ende der Kolbenstange 114, welches durch die Mutter 116 gesichert ist, eingeschraubt ist. Die Länge des Kolbens 112 entspricht etwa dem Abstand der voneinander abgewandten Seiten der Ringe 48 und 50. Das andere mit Gewinde versehene Ende der Kolbenstange 114 ist mit einem üblichen Schwimmer mit Seitenarm verbunden, so dass die Bewegungen des Schwimmers 118 bei Änderungen des Flüssigkeitsstandes im Tank T in hinund hergehende Bewegungen des Kolbens 112 im Rohr 22 umgesetzt werden.
Die Schwimmervorrichtung braucht, da solche Vorrichtungen an sich bekannt sind, nicht beschrieben zu werden; sie ist auch nur beispielsweise dargestellt. Es lassen sich an ihrer Stelle auch beliebige andere Vorrichtungen einsetzen, die eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 112 im Rohr 22 bewirken können.
Ein Teil des Magnetfeldes des Magneten 22 wird in dem Luftspalt 41 zwischen dem schwenkbaren Anker 62 und den Ansätzen 42 bzw. 44 der Polschuhe 38 bzw. 40 gesammelt. Die Feldstärke wird an dieser Stelle dadurch geregelt, dass der Kolben 112 des Nebenzweiges im Rohr 22 in das Kraftfeld des Magneten 32 hineingeschoben bzw. aus ihm herausgezogen wird. Durch Ablenkung des Feldes wird ein Teil der magnetischen Kraftlinien vom Luftspalt 41 abgesogen, so dass die Ankerrückstellfedern 102 die verbleibende Feldstärke überwinden und den Anker 62 in dem Sinne bewegen können, dass der Luftspalt vergrössert wird.
In den Figuren 6 und 7 ist eine Ausführungsform mit pneumatischen Schaltvorrichtungen dargestellt, welche die Schalter 98 ersetzen. An deren Stelle ist eine Druckleitung 122 vorgesehen, die in das Schaltergehäuse hineingeführt und mit einer pneumatischen Schaltvorrichtung 124 verbunden ist, die anstelle des elektrischen Schalters 98 an einer der Halteplatten 94 befestigt ist. An der Schaltvorrichtung 124 befindet sich eine Schaltnase 126, die mit der Zunge 128 zusammenwirkt. Die Zunge 128 kann in entsprechender Weise an die Nase 126 angelegt und von ihr abgehoben werden, wie dies oben für den elektrischen Schalter beschrieben worden ist, das heisst, sie wird durch Bewegungen des Ankers 62 gemäss Änderungen des magnetischen Flusses in dem einstellbaren Luftspalt gesteuert.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können die elektrischen oder pneumatischen Leitungen durch eine Eintrittsöffnung 120 im Bodenstück 10 zum Relais 30 geführt werden.
Arbeitsweise der Vorrichtung
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung sei angenommen, dass der Schwimmer 118 mit der Kolbenstange 114 durch Zwischenglieder verbunden ist, so dass beim Heben des Schwimmers 118 der Kolben 112 sich um ein entsprechendes Stück senkt.
Es sei ferner angenommen, dass sich der Schwimmer in seiner höchsten Lage befindet; der Kolben 112 liegt dann an einer Stelle unterhalb des Magneten 32 in dem Rohr 22. Unter diesen Bedingungen wird ein Teil der vom Magneten 32 ausgehenden Kraftlinien in dem einstellbaren Luftspalt 41 zwischen den Ansätzen 42 bzw. 44 der Polschuhe 38, 40 und dem Anker 62 gesammelt.
Dadurch werden der Anker 62 und die Betätigungsplatte 64 gegen die Kraft der Feder 102 um ihren gemeinsamen Scharnierstift 58 geschwenkt, wodurch der Schalter 98 vermittels der Stellschrauben 72 betätigt wird. Das Regelorgan 6, in diesem Falle ein elektromagnetisches Ventil, wird so betätigt, dass die Flüssigkeitszufuhr zum Tank unterbrochen wird und die Flüssigkeit nicht weiter steigt.
Wenn Flüssigkeit aus dem Tank abgesogen wird und der Flüssigkeitsstand im Tank fällt, bewegt sich der Schwimmer 118 nach unten, während sich der Kolben 112 im Rohr 22 nach oben verschiebt. Bei Annäherung des Kolbens an den Magneten 32 wird ein Teil der von diesem ausgehenden Kraftlinien von dem einstellbaren Luftspalt 41 zum magnetischen Nebenkreis abgezogen. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens 112 wird ein bestimmter Punkt erreicht, in welchem ein so grosser Teil des magnetischen Feldes von dem Luftspalt 41 abgezogen ist, dass die Ankerrückstellfedern 102 die restliche magnetische Kraft überwinden können. Dabei wird der Anker 62 mit der Betätigungsplatte 64 im Sinne des Uhrzeigers geschwenkt, wodurch die Schalter 98 und das Regelorgan 6 betätigt werden und der Tank wieder gefüllt wird.
Entsprechend ist der Ablauf der Vorgänge bei der zweiten beschriebenen Ausführungsform eines Flüssigkeitsstandreglers.
Das Relais 30 kann so eingestellt werden, dass es in einem grösseren Bereich der Steuergrösse bzw. des Flussigkeitsstandes arbeitet; dazu wird die Vorrichtung an dem Rohr 22 auf die richtige Höhe ge stellt und in dieser mittels der Klemmvorrichtung 78 festgesetzt.
Bei der beschriebenen Ausbildung der Vorrichtung kann eine stationäre Quelle der magnetischen Energie verwendet werden und der von dieser ausgehende magnetische Fluss so gelenkt und geregelt werden, dass verschiedenartige Regelvorrichtungen mit ihr betrieben werden können.