CH665283A5 - Schwimmer in einem magnetischen niveauanzeiger. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Schwimmer in einem magnetischen Niveauanzeiger, der mit einer Vertikalführung für den aufrecht gehaltenen Schwimmer ausgestattet ist und einen langgestreckten Messwertanzeiger aufweist, der mit einer Reihe von magnetisch ansprechbaren Anzeigeelementen ausgestattet ist, die in Abhängigkeit von der Höhe des Schwimmers betätigbar sind, welcher Schwimmer hohl ausgebildet ist und die äussere Grundform eines langgestreckten Kreiszylinders hat, und mit einem Permanentmagneten, der innerhalb des Schwimmers angeordnet ist.

Ein solcher Schwimmer ist aus dem DE-GM 8 311 354 bekannt. Bei einem solchen Niveauanzeiger ist es wünschenswert, dass ein möglichst scharf gebündeltes Magnetfeld die Reihe der magnetisch ansprechbaren Anzeigeelemente durchsetzt, damit eine möglichst eindeutige Anzeige der jeweiligen Höhenlage des Permanentmagneten beziehungsweise des Schwimmers erzielbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwimmer der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass er radial zur Schwimmerachse ein möglichst eng gebündeltes Magnetfeld erzeugt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer aus nicht magnetisierbarem Edelstahl besteht, dass innerhalb des Schwimmers eine kreisscheibenförmige Eisenplatte quer zu der mit der Achse der Zylinderform zusammenfallenden Schwimmerachse befestigt ist, die mit ihrem Rand ringsherum an die Innenseite der Wand des Schwimmers reicht, und dass zwei Permanentmagnete vorgesehen sind, die beidseitig einander gegenüberstehend an der Eisenplatte befestigt und konzentrisch zur Schwimmerachse polarisiert und angeordnet sind und mit gleichnamigen Polen einander gegenüberstehen.

Durch die gegenpolig einander gegenüberstehenden Permanentmagnete wird ein radial stark gebündeltes Feld erzeugt. Das wird noch unterstützt durch die Eisenplatte, die in vorteilhafter Weise gleichzeitig dazu dient, die Permanentmagneten innerhalb des Schwimmers zu halten. Zu diesem Zweck ist die Eisenplatte zweckmässig entlang ihres Randes mit der Wandung des Schwimmers verschweisst.

Insbesondere wenn die magnetisch ansprechbaren Anzeigeelemente sichtanzeigend sind, ist es wünschenswert, dass die Anzeige mit dem tatsächlich angezeigten Niveau übereinstimmt. Es ist auch eine Anzeige möglich, bei der zwischen Anzeige und Niveau ein bestimmter Versatz besteht, aber das ist nicht so leicht ablesbar. Aus diesem Grunde ist zweckmässig der Schwimmer mit Bezug auf die zu messende Flüssigkeit gewichtsmässig so austariert, dass die Eisenplatte auf dem Niveau der Flüssigkeit steht. Dann ist auch das die Anzeigeelemente betätigende Magnetfeld auf diesem Niveau.

Aufgabe einer Weiterbildung der Erfindung ist es, sicherzustellen, dass der Schwimmer sich entlang seiner Führung möglichst reibungsfrei bewegen kann, damit er störungsfrei den Niveauänderungen der Flüssigkeit folgen kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Schwimmer hinsichtlich seiner Gewichtsverteilung kopflastig ausgebildet ist, so dass er geneigt zur vertikalen Achse der Vertikalführung schwimmt und dabei nur eine erste tangentiale, punktförmige Berührung an seinem unteren Bereich und eine zweite tangentiale, punktförmige Berührung an seinem oberen Bereich findet.

Die beiden punktförmigen Berührungen bieten minimalen Reibungskontakt, insbesondere auch in Fällen, in denen mit Verschmutzungen und Verkrustungen durch die Messflüssigkeit zu rechnen ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gemäss Anspruch 7 sind Sicken vorgesehen, die vorteilhaft sind zur mechanischen Stabilisierung des Schwimmers und die die Mitnahme des Schwimmers innerhalb eines Bypassrohrs durch die Flüssigkeit erleichtern.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt :

Fig. 1 das Bypassrohr eines Flüssigkeitsbehälters mit einem Schwimmer, einem mit Walzen ausgestatteten Anzeiger und einem elektrischen Messwertgeber,

Fig. 2 die Teilansicht gemäss Pfeil II aus Figur 1,

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Fig. 3 den Teilschnitt gemäss Pfeil III aus Figur 1,

Fig. 4 im Teilschnitt IV die U-Profilschiene für den Anzeiger,

Fig. 5 den Schnitt V aus Figur IV,

Fig. 6 eine Lagerscheibe in Draufsicht,

Fig. 7 die eine Hälfte einer Walze des Anzeigers,

Fig. 8 die Ansicht gemäss Pfeil VIII aus Figur 7,

Fig. 9 den Schnitt IX aus Figur 7,

Fig. 10 den Schaltungsstreifen des Messwertgebers aus Figur 3, gesehen in Richtung des Pfeils X,

Fig. 11 den Schaltungsstreifen aus Figur 3, gesehen gegen die Richtung des Pfeils XI, und

Fig. 12 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Magnetni-veaustandsanzeigers, bei dem der Schwimmer in einem innerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordneten Tauchrohr geführt ist.

Gemäss Figur 1 ist mit 1 ein Bypassrohr bezeichnet, das mit zwei Flanschstutzen 2,3 an einen nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter angeflanscht ist. Innerhalb des Flüssigkeitsbehälters befindet sich eine Flüssigkeit, deren Niveau zwischen den beiden Flanschstutzen gemessen beziehungsweise angezeigt werden soll. Das Bypassrohr 1 und gegebenenfalls auch die Flanschstutzen 2,3 sind aus nicht magnetisierbarem Material, vorzugsweise aus Edelstahl. Das Bypassrohr erstreckt sich mit seiner Achse 23 vertikal und parallel zur Messstrecke 15.

Innerhalb des Bypassrohres, das kreisrunden Innenquerschnitt mit einem Durchmesser gemäss Doppelpfeil 4 hat, schwimmt ein Schwimmer 5, der die Grundform eines langgestreckten Kreiszylinders hat und dessen Aussendurch-messer gemäss Doppelpfeil 6 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser gemäss Doppelpfeil 4. Der Schwimmer 5 ist hohl, an seinen beiden Enden kugelförmig abgerundet und weist auf die Länge verteilt insgesamt vier sich jeweils über den ganzen Umfang erstreckende, eingedrückte Sicken 7,8, 9,10 auf. Der Schwimmer 5 besteht aus nicht magnetisierbarem Material, vorzugsweise aus Edelstahl.

Innerhalb des Schwimmers 5 ist eine Eisenplatte 11 senkrecht zu der Schwimmerachse 12 angeordnet. Die Schwimmerachse 12 fällt mit der Zylindersymmetrieachse der Schwimmerform zusammen. Diese Eisenplatte 11 stösst mit ihrem ganzen Rand innen an die Wandung des Schwimmers und ist mit dieser auf dem ganzen Umfang verschweisst. Beidseitig sind an der Eisenplatte Permanentmagnete 13,14 befestigt, die koaxial zur Schwimmerachse 12 angeordnet, ausgebildet und magnetisch polarisiert sind. Die Polarisationen der beiden Permanentmagneten sind, wie durch die in Figur 1 eingezeichneten Polungen N, S angedeutet, einander entgegengerichtet. Beide Permanentmagneten haben auf ihrer der Eisenplatte 11 zugekehrten Stirnfläche ihren Süd-Pol und auf der der Eisenplatte abgekehrten Stirnfläche ihren Nord-Pol (oder umgekehrt). Die Folge ist ein stramm gebündeltes radiales Magnetfeld 22 in radialer Verlängerung des Randes der Eisenplatte 11, das auch noch stramm gebündelt den aussen am Bypassrohr 1 montierten ' Anzeiger 20 und Messwertgeber 21 durchsetzt und daran anschliessend mit schwächerer Bündelung sich fortsetzt, wie es beispielsweise durch einzelne Kraftlinien, die in Figur 1 eingezeichnet sind, angedeutet ist.

Der Schwimmer ist kopflastig, das heisst er ist oben schwerer als unten, so dass die Schwimmerachse 12 zu der vertikalen Achse 23 des Bypassrohrs 1 im sehr kleinen spitzen Winkel 16 steht. Der Schwimmer findet nur mit seinem unteren Rand einen ersten tangentialen, punktförmigen Berührungskontakt 24 und mit seinem oberen Rand einen zweiten tangentialen, punktförmigen Berührungskontakt 25 mit der Innenwand des Schwimmers. In der Zeich-

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nung nimmt der Schwimmer eine Stellung ein, die dem niedrigsten anzuzeigenden Flüssigkeitsniveau 26 entspricht.

Der Schwimmer ist gewichtsmässig so austariert mit Bezug auf das spezifische Gewicht der zu vermessenden Flüssigkeit, dass die Eisenplatte 11 jeweils exakt auf dem Niveau 24 der Flüssigkeit steht.

Der Anzeiger 20 besteht aus einer in einem langgestreckten Schutzkasten 30 untergebrachten U-Profilschiene 31, zwischen deren beiden Schenkeln aufgereiht mit horizontalen Walzenachsen drehbar eine Reihe von Walzen, 33,34, 35,36,37 gelagert sind. Die Walzen sind sämtlichst unter sich gleich ausgebildet.

Jede der Walzen besteht aus zwei Walzenhälften aus Kunststoff. Eine solche Walzenhälfte 40 ist in Figur 7,8 und 9 dargestellt. Diese Walzenhälfte 40 gehört zu der Walze 33, vergleiche auch Figur 4, deren andere Walzenhälfte mit 41 bezeichnet ist.Die beiden Walzenhälften 40 und 41 sind identisch geformt und passen entlang einer durch die Walzenachse 44 gehenden Trennebene 45 aufeinander. Jede Walzenhälfte weist einen Vorsprung 46 und eine entsprechend geformte Aussparung 47 auf. Der dem Vorsprung 46 entsprechende Vorsprung der Walzenhälfte 41 passt in die Aussparung 47 und umgekehrt.

Jede Walze weist an beiden Enden achsparallele Achsstummel 50,51 auf, die jeweils zur Hälfte zu den beiden Walzenhälften gehören. Beide Walzenhälften weisen mittig zur Trennebene 45 offene Aussparungen 52 auf, in die ein kreis-zylinderförmiger, stabförmiger Permanentmagnet 54 mit seiner Längsrichtung quer zur Walzenachse 44 formschlüssig passend eingesetzt ist. Die Achsstummel 50,51 stecken jeweils in einem zentralen, kreisrunden Lagerloch 56... einer zugehörigen, kreisrunden Lagerscheibe 57.... Für jede Walze sind zwei Lagerscheiben vorgesehen und die Lagerscheiben sind unter sich gleich und zylindersymmetrisch ausgebildet, vorzugsweise als Automatendrehteil aus Teflon.

Die beiden Walzenhälften einer Walze werden zusammengehalten durch die in dem Lagerloch 56 steckenden Achsstummel 50,51 und gegebenenfalls zusätzlich dadurch, dass die Steckverbindungen, an denen der Vorsprung 46 und die Aussparung 47 beteiligt sind, als Klemmverbindung ausgestaltet ist oder durch Klebung. Die jeweils eine Walzenhälfte, zum Beispiel die Walzenhälfte 40, der Walze 33 ist auf ihrem Umfang mit einer ersten Markierung, zum Beispiel einer Rot-Färbung, ausgestattet, während die andere zugehörige Walzenhälfte 41 der gleichen Walze 33 mit einer anderen Markierung, zum Beispiel einer Weiss-Färbung, ausgestattet ist. Diese unterschiedliche Markierung ist in den Figuren 1, 2,3 und 12 durch Schwärzung beziehungsweise Weisslassen angedeutet.

Die beiden Schenkel 60,61 der U-Profilschiene 62 weisen nach innen offene, T-förmige, also hinterschnittene, Lagernuten 63,64 auf, in die die Lagerscheiben 69,70,71... formschlüssig mit Spiel, wie aus Figur 4 und 5 ersichtlich, passen. Die Lagerscheiben sind mit Berührungskontakt in den Lagernuten aufgereiht und stützen sich dadurch gegenseitig ab, mit dem Ergebnis, dass die Lagerlöcher entsprechend der exakt identischen Ausgestaltung der Lagerscheiben exakt gleichen Abstand haben. Die jeweils untersten Lagerscheiben, also die Lagerscheibe 70 aus Figur 5, stützt sich mit der gegenüberstehenden Lagerscheibe auf einer an der U-Profilschiene 62 befestigten Sperre ab, so dass sich sämtliche Lagerscheiben paarweise koaxial gegenüberstehen.

Der Durchmesser gemäss Doppelpfeil 72 einer Lagerscheibe ist etwas grösser als der Aussendurchmesser 73 einer Walze. Der Durchmesserunterschied entspricht dem gewünschten Toleranzabstand zwischen den Walzen, der erforderlich ist, damit sich die Walzen unbehindert voneinander drehen können.

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Der Permanentmagnet 54 ist in Längsrichtung permanentmagnetisch magnetisiert, so dass also dem Beschauer von Figur 7 der eine Pol zugekehrt ist und der andere Pol abgekehrt ist.

Die Walzen und die Lagerscheiben sind unter sich gleich ausgebildet, wie im Text zu Figur 4 bis 8 beschrieben. Wenn sich der Schwimmer mit den Permanentmagneten 13 und 14 in dem Bypassrohr 1 auf- und abbewegt, dann nehmen die Walzen oberhalb der Eisenplatte 11, also oberhalb des Niveaus 26, eine Stellung mit vertikal orientiertem Permanentmagneten 54 ein, wobei die dunkel markierte Walzenhälfte zum Schwimmer zeigt, und unterhalb des Niveaus 26 eine um 180 Grad verdrehte Stellung, wobei die hell markierte Walzenhälfte zum Schwimmer zeigt. Nur drei Walzen nehmen eine Zwischenstellung ein. Diejenige, die exakt auf der Höhe des Niveaus 26 liegt, steht mit horizontal orientiertem Permanentmagnet, also mit der einen Walzenhälfte nach oben und der anderen nach unten, und die beiden benachbarten Walzen haben schräge Zwischenlagen.

Die Walzen sind nach aussen durch eine durchsichtige Scheibe 80 abgedeckt, die in entsprechenden Nuten 81,82 der Schenkel der Profilschiene steckt. Durch diese Scheibe 80 sind die Walzen und deren Markierung mit Blickrichtung gemäss Pfeil 84 sichtbar.

Parallel neben dem Anzeiger und damit auch entlang der Messstrecke erstreckt sich der Messwertgeber 21. Der Messwertgeber weist ein Vierkantrohr 100 aus nicht magnetisierbarem Material, zum Beispiel Edelstahl oder Kunststoff, auf, innerhalb dessen ein Schaltungsstreifen 101 steckt, der sich über die ganze Messstrecke erstreckt. Der Schaltungsstreifen 101 weist eine Reihe von Widerständen 102,103,104,105 auf, die in Reihe elektrisch hintereinandergeschaltet sind und auf der Rückseite des Schaltungsstreifens 101 montiert sind. Auf der Vorderseite des Schaltungsstreifens sind elektrisch betätigbare Kontaktschalter 106 bis 108 montiert,

deren Kontakte 109,110 achsparallel an beiden Enden einander gegenüberstehend jeweils in ein evakuiertes Glasröhrchen 111 eingesetzt sind. Die Kontaktschalter sind magnetisch betätigbar durch magnetisierte Ausgestaltung des einen oder beider Kontakte 109,110. Die Kontaktschalter sind als Kurzschlussabgriffe zwischen je zwei Widerstände geschaltet, so dass je nachdem welcher der Kontaktschalter geschlossen wird, ein mehr oder weniger langes Stück der durch die Widerstände 102,103,104,105 gebildeten Widerstandskette unterbrochen ist. Diese Unterbrechung und die dadurch hervorgerufene Änderung des Widerstandswertes s der gesamten Widerstandsreihe steht in einer eindeutigen Beziehung zu dem Höhenniveau des jeweils geschlossenen Kontaktschalters und verursacht ein davon abhängiges elektrisches Anzeige- oder Steuersignal.

Der Schaltungsstreifen 101 ist am Umfang des Bypassrohrs io 1 im Bereich der engen Bündelung des Magnetfeldes 22 angeordnet, so dass jeweils derjenige Kontaktschalter betätigt wird, der sich auf der jeweiligen Höhenlage der Eisenplatte 11 und damit des Flüssigkeitsniveaus 26 befindet.

Für eine möglichst exakte Betätigung der dem Flüssigkeits-15 niveau entsprechenden Walze beziehungsweise des Kontaktschalters ist der Anzeiger 20 und der Messwertgeber 21 dicht am Umfang des Bypassrohrs 1, also möglichst dicht an dem Permanentmagneten 13 beziehungsweise 14 gelagert. Der Anzeiger 20 und der Messwertgeber 21 sind aus diesem 20 Grunde in verschiedenen Umfangsbereichen 120,121 angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel aneinander-grenzen.

Das in Figur 12 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen nur dadurch, dass statt des Bypassrohrs 1 als Führung für den Schwimmer ein Tauchrohr 130 vorgesehen ist, das in dem Flüssigkeitsbehälter 131 angeordnet ist, unten eine Öffnung 132 und oben eine Entlüftungsöffnung 134 aufweist. Innerhalb des Tauchrohrs 130 ist der dem Schwimmer 5 entsprechende Schwimmer 133 angeordnet und möglichst dicht daneben, aber ausserhalb des Flüssigkeitsbehälters ist der dem Anzeiger 20 entsprechende Anzeiger 136 angeordnet, vorzugsweise aber nicht unbedingt zusammen mit einem in Figur 12 nicht sichtbaren Messwert-geber.

In Abänderung der dargestellten Ausführungsbeispiele können anstelle des Messwertgebers oder zusätzlich zu dem Messwertgeber magnetisch betätigbare Grenzwertschalter vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in Figur 12 unter den Positionen 140 und 141 angedeutet sind. Die Grenzwertschalter können Kontaktschalter, die in evakuierten Glasröhrchen untergebracht sind, wie im Text zu Figur 10 und 11 beschrieben, aufweisen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

665 283 PATENTANSPRÜCHE

1. Schwimmer in einem magnetischen Niveauanzeiger, der mit einer Vertikalführung für den aufrecht gehaltenen Schwimmer ausgestattet ist und einen langgestreckten Messwertanzeiger aufweist, der mit einer Reihe von magnetisch ansprechbaren Anzeigeelementen ausgestattet ist, die in Abhängigkeit von der Höhe des Schwimmers betätigbar sind welcher Schwimmer hohl ausgebildet ist und die äussere Grundform eines langgestreckten Kreiszylinders hat, und mit einem Permanentmagneten, der innerhalb des Schwimmers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (5) aus nicht magnetisierbarem Edelstahl besteht, dass innerhalb des Schwimmers eine kreisscheibenförmige Eisenplatte (11) quer zu der mit der Achse der Zylinderform zusammenfallenden Schwimmerachse (12) befestigt ist, die mit ihrem Rand ringsherum an die Innenseite der Wand des Schwimmers reicht, und dass zwei Permanentmagnete (13,14) vorgesehen sind, die beidseitig einander gegenüberstehend an der Eisenplatte befestigt und konzentrisch zur Schwimmerachse polarisiert und angeordnet sind und mit gleichnamigen Polen einander gegenüberstehen.

2. Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenplatte (11) entlang ihres Randes mit der Wandung des Schwimmers (5) verschweisst ist.

3. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (5) mit Bezug auf die zu messende Flüssigkeit gewichtsmässig so austariert ist, dass die Eisenplatte (11) auf dem Niveau (26) der Flüssigkeit steht.

4. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (5) hinsichtlich seiner Gewichtsverteilung kopflastig ausgebildet ist, so dass er geneigt zur vertikalen Achse (23) der Vertikalführung ( 1 ) schwimmt und dabei nur eine erste tangentiale, punktförmige Berührung (24) an seinem unteren Bereich und eine zweite tangentiale, punktförmige Berührung (25) an seinem oberen Bereich findet.

5. Schwimmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalführung ein Bypassrohr (1) ist, dass der äussere Querschnitt des Schwimmers (5) etwas kleiner ist als der kreisrunde Innenquerschnitt des Bypassrohrs (1), und dass die erste Berührung (24) des Schwimmers mit dem Bypassrohr am unteren Rand des Schwimmers und die zweite Berührung (25) am oberen Rand des Schwimmers stattfindet.

6. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere und das untere Ende des Schwimmers (5) kugelförmig abgerundet ist.

7. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Länge verteilt, ringförmig sich um den ganzen Umfang des Schwimmers (5) erstreckende Sicken (7) in den Schwimmer eingelassen sind.