DE102012111827A1

DE102012111827A1 - Device for mechanical determination and/or monitoring fill level in vessel by drive shaft, has rigid drive shaft whose curved portion is rotated about rotation axis of drive shaft into bellows

Info

Publication number: DE102012111827A1
Application number: DE201210111827
Authority: DE
Inventors: Helmut Kalteis; Peter Seefeld
Original assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-05

Abstract

The device (V) has a rigid drive shaft (A) whose curved portion (A2) is rotated about a rotation axis (R) of drive shaft into a bellows (B) such as cuff. The drive shaft is flexible in several sections and is partially curved in case of operation. The curvature of drive shaft is extended in a plane and is preferably equal to zero and constant. The bellows are located with respect to drive shaft in equidistant manner. The bellows are made of metallic materials and partially made of diffusion-tight plastic mixture.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur mechanischen Bestimmung und/oder Überwachung eines Füllstands in einem Behälter.The invention relates to a device for the mechanical determination and / or monitoring of a level in a container.

Derartige Vorrichtungen zur Bestimmung und/oder zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands eines Mediums in einem Behälter sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 045 768 A1 bekannt geworden. Dabei wird ein Messflügel, welcher eine Drehbewegung im Behälter ausführt, vermittels eines Motors zum Antreiben des Messflügels angetrieben und über eine Welle, welche den Motor mit dem Messflügel verbindet in Rotation versetzt. Eine derartige Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstands in einem Behälter kann beispielsweise zur Bestimmung des Füllstands eines Füllguts in einem Silo verwendet werden.Such devices for determining and / or monitoring a predetermined level of a medium in a container, for example, from the published patent application DE 10 2009 045 768 A1 known. In this case, a measuring blade, which performs a rotational movement in the container, driven by means of a motor for driving the measuring blade and rotated by a shaft which connects the motor with the measuring blade in rotation. Such a device for determining a filling level in a container can be used, for example, to determine the filling level of a filling material in a silo.

Derartige Vorrichtungen sind ferner aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 028 515 A1 bekannt und werden dort als Grenzstandschalter bezeichnet. Ein derartiger Grenzstandschalter kann beispielsweise zur Erzeugung eines Alarmsignals im Falle des Erreichens eines vorgegebenen Füllstands verwendet werden, um zu verhindern, dass der Behälter beim Befüllen nicht überläuft.Such devices are also known from the prior art, for example from the published patent application DE 10 2009 028 515 A1 known and are referred to there as a level switch. Such a level switch can be used for example to generate an alarm signal in the case of reaching a predetermined level to prevent the container does not overflow during filling.

Aus der Offenlegungsschrift DE 1550699 A ist zudem eine Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung bekannt geworden, bei der ein Betätigungsstab, welcher mit einem seiner Enden in eine Kammer eintritt, von einem Lager getragen wird. Der das Lager umgebende Teil ist dicht mit der Kammer durch einen den Stab umgebenden Balgen verbunden.From the publication DE 1550699 A In addition, a device for transmitting movement has become known, in which an actuating rod, which enters at one of its ends in a chamber, is supported by a bearing. The part surrounding the bearing is tightly connected to the chamber by a bellows surrounding the rod.

Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Grenzstand- oder Füllstandmessvorrichtungen ist, dass entweder keine oder nur eine unzureichende Abdichtung des Behälters, in welchem die Antriebswelle eingebracht wird, möglich ist. Beispielsweise es ist aus dem Stand der Technik bekannt geworden eine Dichtung aus Gummi etc. zur Abdichtung der Bohrung, durch die hindurch die Antriebswelle geführt wird, zu verwenden.A disadvantage of the known from the prior art level or level measuring devices is that either no or only insufficient sealing of the container in which the drive shaft is introduced, is possible. For example, it has become known from the prior art to use a seal made of rubber, etc. for sealing the bore through which the drive shaft is passed.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine belastbare und vor allem Dingen dichte Verbindung zwischen einem Füllstandmessgerät und einem Behälter anzugeben.Based on this, it is an object of the present invention to provide a reliable and above all things tight connection between a level gauge and a container.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur mechanischen Bestimmung und/oder Überwachung eines Füllstands in einem Behälter gelöst, wobei die Vorrichtung eine Antriebswelle aufweist, die einen gekrümmten Abschnitt aufweist, wobei der gekrümmte Abschnitt die Antriebswelle drehbar um eine Rotationsachse der Antriebswelle in einem Balgen angeordnet ist. Die Rotationsachse ist dabei diejenige Achse, um die die Antriebswelle herum rotiert. Beispielsweise verläuft die Rotationsachse dabei derart, dass sie im eingebauten Zustand durch die Öffnung in dem Behälter, durch die dann auch die Antriebswelle hindurch in dem Behälter zumindest teilweise angebracht wird, verläuft. Der Balgen ist dabei so auf die Antriebswelle bzw. deren gekrümmten Abschnitt abgestimmt, dass im Falle einer Rotation der Antriebswelle der Balgen der Rotation der Antriebswelle durch eine Walkbewegung folgt. Dabei wird der Balgen, bspw. auf der Seite, die in die Richtung, in die der Antriebswelle gekrümmt ist, zeigt, gestaucht und auf der der gestauchten Seite gegenüberliegenden Seite gestreckt. Bei dem Balgen handelt es sich also beispielsweise um eine flexible Hülle, wie beispielsweise eine Hülse, einen Faltenbalg oder einen Schlauch, in dem die Antriebswelle zumindest teilweise angeordnet ist.The object is achieved by a device for the mechanical determination and / or monitoring of a level in a container, wherein the device has a drive shaft having a curved portion, wherein the curved portion rotatably arranged the drive shaft about a rotational axis of the drive shaft in a bellows is. The axis of rotation is that axis about which the drive shaft rotates. For example, the axis of rotation runs in such a way that, when installed, it runs through the opening in the container, through which the drive shaft is then also at least partially inserted in the container. The bellows is matched to the drive shaft or its curved portion, that in the case of rotation of the drive shaft of the bellows of the rotation of the drive shaft follows by a flexing movement. In this case, the bellows, for example. On the side facing in the direction in which the drive shaft is curved, compressed, and stretched on the opposite side of the compressed side. The bellows are thus, for example, a flexible sheath, such as a sleeve, a bellows or a hose in which the drive shaft is at least partially arranged.

Bevorzugt ist die Antriebswelle dabei mit einer Antriebseinheit wie beispielsweise einem Motor verbunden, der dazu dient, die Antriebswelle in Rotation zu versetzen. Bei der Vorrichtung handelt es sich besonders bevorzugt um ein Feldgerät der Prozessautomatisierungstechnik, das beispielsweise über eine Zweileiterstromschleife mit elektrischer Energie versorgt wird. Über diese Zweileiterstromschleife kann auch ein entsprechendes den Füllstand in dem Behälter signalisierendes Signal übertragen werden.Preferably, the drive shaft is connected to a drive unit such as a motor, which serves to set the drive shaft in rotation. The device is particularly preferably a field device of process automation technology which is supplied, for example, with electrical energy via a two-wire current loop. This two-wire current loop can also be used to transmit a corresponding signal indicating the fill level in the container.

Um den Füllstand in dem Behälter zu bestimmen, kann beispielsweise die gekrümmte Antriebswelle selbst oder ein an der Antriebswelle befestigtes oder an einem in den Behälter ragenden freien Ende der Antriebswelle angebrachtes Messelement zur Bestimmung des Füllstandes in dem Behälter dienen. Besonders bevorzugt weist die Antriebswelle einen ersten Abschnitt auf, der geradlinig verläuft und einen zweiten Abschnitt auf, der gekrümmt beziehungsweise gebogen verläuft. Der erste Abschnitt ist dabei bevorzugt außerhalb des Behälters, dessen Füllstand gemessen werden soll, angeordnet und/oder beispielsweise in dem Gehäuse der Vorrichtung untergebracht, während der zweite Teil, der gebogen, d. h. gekrümmt, ist, innerhalb des Galgens angeordnet ist. Im eingebauten Zustand ist die in dem Balgen angeordnete Antriebswelle dann innerhalb des Behälters angeordnet.To determine the level in the container, for example, the curved drive shaft itself or attached to the drive shaft or attached to a projecting into the container free end of the drive shaft measuring element for determining the level in the container serve. Particularly preferably, the drive shaft to a first portion which extends in a straight line and a second portion which is curved or bent. The first section is preferably outside the container whose level is to be measured, arranged and / or housed for example in the housing of the device, while the second part, the bent, d. H. curved, is located within the gallows. When installed, the drive shaft arranged in the bellows is then arranged inside the container.

Die Rotationsachse der Antriebswelle, d. h. die Achse um die herum die Antriebswelle rotiert, kann dann beispielsweise mit dem geradlinig, d. h. gerade, verlaufenden ersten Abschnitt der Antriebswelle zusammenfallen. Der gekrümmte Abschnitt der Antriebswelle vollführt dabei dann eine raumgreifende Rotationsbewegung, während der geradlinige Abschnitt nur um sich selbst rotiert.The axis of rotation of the drive shaft, d. H. the axis around which rotates the drive shaft, then, for example, with the rectilinear, d. H. straight, extending first section of the drive shaft coincide. The curved portion of the drive shaft then performs a large-scale rotational movement, while the rectilinear portion only rotates about itself.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Antriebswelle starr. Bei der Antriebswelle kann es sich beispielsweise um einen Stab handeln, der bspw. im Wesentlichen unelastisch ist. In one embodiment of the device, the drive shaft is rigid. The drive shaft can be, for example, a rod which, for example, is essentially inelastic.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei der Antriebswelle um einen zumindest abschnittsweise gebogenen Stab.In a further embodiment of the device, the drive shaft is an at least partially bent rod.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Antriebswelle zumindest abschnittsweise flexibel und im betriebsfall zumindest abschnittsweise gekrümmt. Die Krümmung im Betriebsfall kann dabei durch die Gewichtskraft der zumindest teilweise flexiblen Antriebswelle hervorgerufen werden. Um die Krümmung herbeizuführen, ist dabei unter Umständen eine entsprechende Montage und Orientierung der Vorrichtung insbesondere der Antriebswelle an dem Behälter, bspw. an einer seitlichen Behälterwand, erforderlich.In a further embodiment of the device, the drive shaft is at least partially flexible and in operation at least partially curved. The curvature during operation can be caused by the weight of the at least partially flexible drive shaft. In order to bring about the curvature, a corresponding assembly and orientation of the device, in particular of the drive shaft on the container, for example on a lateral container wall, may be required.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei dem Balgen um eine Manschette insbesondere einen Faltenbalg. Beim Faltenbalg handelt es sich um einen elastischen, ziehharmonikaartig, zusammenfaltbaren Schlauch aus Gummi, Kunststoff, Leder oder einem anderen Werkstoff, der zum Schutz über sich mechanisch bewegende Teile angebracht wird.In a further embodiment of the device, the bellows is a sleeve, in particular a bellows. The bellows is an elastic, accordion-like, collapsible tube of rubber, plastic, leather or other material, which is attached over mechanically moving parts for protection.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung verläuft die Krümmung der Antriebswelle in einer Ebene. Besonders bevorzugt verläuft die Krümmung der Antriebswelle in einer einzigen Ebene. Die Antriebswelle verläuft also entlang einer Kurve, die in eine Ebene eingebettet ist.In a further embodiment of the device, the curvature of the drive shaft extends in a plane. Particularly preferably, the curvature of the drive shaft extends in a single plane. The drive shaft thus runs along a curve which is embedded in a plane.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Krümmung der Antriebswelle ungleich Null und im Wesentlichen konstant. Dies entspricht einem annähernd kreisbogenförmigen Verlauf des gekrümmten Abschnitts der Antriebswelle.In a further embodiment of the device, the curvature of the drive shaft is non-zero and substantially constant. This corresponds to an approximately circular arc-shaped course of the curved portion of the drive shaft.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Antriebswelle bevorzugt mittig im Balgen angeordnet und der Balgen im Wesentlichen äquidistant zur Antriebswelle um die Antriebswelle, insbesondere und/oder zumindest um den gekrümmten Abschnitt der Antriebswelle herum, angeordnet. Beispielsweise können entsprechende Distanzhalter verwendet werden, um die Antriebswelle beziehungsweise den Balgen äquidistant zur Antriebswelle anzuordnen. Beispielsweise kann die Antriebswelle beziehungsweise der Balgen selbst zur Bestimmung der Höhe des Füllstands in dem Behälter dienen.In a further embodiment of the device, the drive shaft is preferably arranged centrally in the bellows and the bellows substantially equidistant from the drive shaft to the drive shaft, in particular and / or at least arranged around the curved portion of the drive shaft. For example, corresponding spacers can be used to arrange the drive shaft or the bellows equidistant to the drive shaft. For example, the drive shaft or the bellows itself can be used to determine the height of the fill level in the container.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei der Vorrichtung um einen mechanischen Grenzstandschalter insbesondere einen Drehflügelgrenzstandschalter. Beispielsweise kann durch die von dem Füllgut in dem Behälter bei dem Erreichen eines bestimmten Füllstands auf die Antriebswelle beziehungsweise den Balgen bzw. einen Drehflügel ausgeübte Hebelkraft der Füllstand in dem Behälter detektiert werden.In a further embodiment of the device, the device is a mechanical level switch, in particular a rotary vane level switch. For example, can be detected in the container by the force exerted by the contents in the container in the achievement of a certain level on the drive shaft or the bellows or a rotary wing leverage.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Gehäusewand auf, an der der Balgen vorzugsweise ein Ende des Galgens insbesondere starr befestigt ist. Bei der Gehäusewand kann es sich beispielsweise um die Gehäusewand eines Feldgerätes handeln. Die Gehäusewand kann jedoch auch Teil des Behälters, dessen Füllstand gemessen werden soll, sein. Der Balgen ist vorzugsweiset starr, d. h. unbeweglich, an der Gehäusewand befestigt.In a further embodiment of the device, the device has a housing wall, to which the bellows preferably one end of the gallows is in particular rigidly fastened. The housing wall can be, for example, the housing wall of a field device. However, the housing wall may also be part of the container whose level is to be measured. The bellows is preferably rigid, d. H. immovable, attached to the housing wall.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung verläuft der Balgen der Vorrichtung in eingebauten Zustand von der Gehäusewand weg in Richtung des Lumens des Behälters.In a further embodiment of the device, the bellows of the device runs in the installed state of the housing wall away in the direction of the lumen of the container.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung verläuft der Balgen von der Gehäusewand in das Innere des Gehäuses.In a further embodiment of the device, the bellows extends from the housing wall into the interior of the housing.

Es sind also Ausführungsformen möglich bei denen der Balgen einerseits in das Lumen des Behälters, dessen Füllstand gemessen werden soll, hineinragt. Anderseits kann der Balgen auch in das Gehäuse eines Messgerätes, wie bspw. eine Kammer des Messgerätes oder ein Kompartiment, hineingestülpt sein.Thus, embodiments are possible in which the bellows projects on the one hand into the lumen of the container whose level is to be measured. On the other hand, the bellows can also be inserted into the housing of a measuring device, such as, for example, a chamber of the measuring device or a compartment.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der Balgen ein freies Ende auf. Das feste Ende des Galgens ist in diesem Fall an der Gehäusewand des Behälters oder des Messgerätes (unbeweglich) befestigt. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der Balgen diffusionsdicht vorzugsweise gasdicht ausgestaltet. Der Balgen kann also aus einem entsprechend diffusionsdichten beziehungsweise gasdichten Material gefertigt sein.In a further embodiment of the device, the bellows has a free end. The fixed end of the gallows in this case is attached to the housing wall of the container or meter (immovable). In a further embodiment of the device, the bellows is designed to be diffusion-tight, preferably gas-tight. The bellows can therefore be made of a corresponding diffusion-impermeable or gas-tight material.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Antriebswelle gegenüber dem Balgen bevorzugt innerhalb des Galgens beweglich vorzugsweise drehbar. Die beispielsweise innerhalb des Galgens angeordnete Antriebswelle verursacht dabei durch ihre Dreh-, d. h. Rotationsbewegung, eine Stauchung des Balgens.In a further embodiment of the device, the drive shaft is preferably rotatable relative to the bellows, preferably movably within the gallows. The arranged for example within the gallows drive shaft caused by its rotation, d. H. Rotational movement, a compression of the bellows.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der Balgen so ausgestaltet und auf die Antriebswelle abgestimmt, dass der Balgen eine Walkbewegung ausführt, wenn die Antriebswelle um ihre Rotationsachse dreht. Diese Walkbewegung oder Stauchung resultiert durch die Drehung des gekrümmten Abschnitts der Antriebswelle in dem Balgen, der im eingebauten Zustand bspw. in den Behälter ragt. Die Stauchung beziehungsweise Walkbewegung des Balgens fällt dabei mit der Ausrichtung des gekrümmten Teils der Antriebswelle zusammen.In a further embodiment of the device, the bellows is designed and tuned to the drive shaft such that the bellows makes a flexing movement when the drive shaft rotates about its axis of rotation. This flexing or compression results from the rotation of the curved portion of the drive shaft in the Bellows, for example, in the installed state in the container protrudes. The compression or flexing movement of the bellows coincides with the orientation of the curved part of the drive shaft.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der Balgen vorzugsweise im Wesentlichen eine zylindrische Form auf und kommuniziert im eingebauten Zustand mit seiner Außenseite mit dem Lumen des Behälters. Dies entspricht der Ausführungsform gemäß welcher der Balgen in das Innere des Behälters hineinragt.In a further embodiment of the device, the bellows preferably has a substantially cylindrical shape and, when installed, communicates with its outside with the lumen of the container. This corresponds to the embodiment according to which the bellows projects into the interior of the container.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist der Balgen ebenso eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und kommuniziert im eingebauten Zustand mit seiner Innenseite mit dem Lumen des Behälters. Dies entspricht der Ausführungsform bei dem der Balgen nicht in das Innere des Behälters hineinragt, sondern beispielsweise in das Innere eines Gehäuses eines Messgerätes wie beispielsweise eines Grenzstandschalters hineinragt.In a further embodiment of the device, the bellows also has a substantially cylindrical shape and communicates in the installed state with its inside with the lumen of the container. This corresponds to the embodiment in which the bellows does not protrude into the interior of the container, but for example, projects into the interior of a housing of a measuring device such as a level switch.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung besteht der Balgen wenigstens teilweise aus einem metallischen Werkstoff.In a further embodiment of the device, the bellows consists at least partially of a metallic material.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung besteht der Balgen wenigstens teilweise aus Metall-Sandwich-Polymerschichten.In a further embodiment of the device, the bellows consists at least partially of metal sandwich polymer layers.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung besteht der Balgen wenigstens teilweise aus einem diffusionsdichten Kunststoffgemisch.In a further embodiment of the device, the bellows consists at least partially of a diffusion-tight plastic mixture.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung bildet der Balgen eine Diffusionsbarriere gegenüber Feuchte und/oder einem Gas in dem Behälter.In a further embodiment of the device, the bellows forms a diffusion barrier to moisture and / or a gas in the container.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist an dem Balgen insbesondere an dem freien Ende des Balgens ein Drehflügel bevorzugt in Form eines Rotationsellipsoids, besonders bevorzugt in Form einer Kugel, vorgesehen. Dieser Drehflügel kann als Messelement zur Bestimmung des Füllstands in dem Behälter dienen.In a further embodiment of the device, a rotary vane, preferably in the form of an ellipsoid of revolution, particularly preferably in the form of a sphere, is provided on the bellows, in particular at the free end of the bellows. This rotary wing can serve as a measuring element for determining the level in the container.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist ein erstes Gleitlager vorgesehen, welches vorzugsweise an einem dem Medium im eingebauten Zustand zugewandten Ende des Balgens bevorzugt des Faltenbalgs angeordnet ist und dazu dient, einen Drehflügel aufzunehmen. Bei dem Drehflügel kann es sich wie bereits erwähnt um ein Rotationsellipsoid, wie beispielsweise um eine Kugel, handeln. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der Drehflügel in Form eines Rotationsellipsoids besonders bevorzugt als Kugel ausgestaltet.In a further embodiment of the device, a first sliding bearing is provided, which is preferably arranged on a medium in the installed state facing the end of the bellows preferably of the bellows and serves to receive a rotary wing. As already mentioned, the rotary vane may be an ellipsoid of revolution, such as a ball. In a further embodiment of the device, the rotary vane in the form of an ellipsoid of revolution is particularly preferably designed as a ball.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung verfügt der Drehflügel über eine Lagerbohrung, in welcher das eine Ende der Antriebsachse einsetzbar ist beziehungsweise eingesetzt ist und bevorzugt eine achsial gelagerte Führung erfährt. Durch die Rotation der Antriebswelle wird somit über das Gleitlager einer Drehbewegung des Drehflügels ermöglicht.In a further embodiment of the device, the rotary vane has a bearing bore in which one end of the drive axle can be inserted or is inserted and preferably experiences an axially supported guide. By the rotation of the drive shaft is thus made possible via the sliding bearing of a rotary motion of the rotary vane.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist ein zweites Gleitlager vorgesehen über das der Drehflügel mit der Antriebswelle verbunden ist.In a further embodiment of the device, a second slide bearing is provided via which the rotary vane is connected to the drive shaft.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das zweite Gleitlager in einem zusätzlichen, dem Messstoff im eingebauten Zustand zugewandten, Zwischenkompartiment vorgesehen, über das eine zweite Antriebswelle mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, wobei die Innenseite des Balgens im eingebauten Zustand mit dem Messstoff, bzw. dem Lumen des Behälters, kommuniziert.In a further embodiment of the device, the second slide bearing is provided in an additional, the medium in the installed state facing, Zwischenkompartiment via which a second drive shaft is connected to the first drive shaft, wherein the inside of the bellows in the installed state with the medium, or the lumen of the container, communicates.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung dient das zweite Gleitlager dazu, die erste Antriebswelle mit der zweiten Antriebswelle, bzw. einen ersten Teil der Antriebswelle mit einem zweiten Teil der Antriebswelle, zu verbinden.In a further embodiment of the device, the second sliding bearing serves to connect the first drive shaft with the second drive shaft, or a first part of the drive shaft with a second part of the drive shaft.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf, dass evakuiert ist oder mit einem in Erdgas gefüllt ist, wobei die Vorrichtung einen Sensor zur Erkennung einer gegebenenfalls auftretenden Leckage des Gehäuse umfasst, welcher Sensor vorzugsweise in dem Gehäuse, insbesondere einem Kompartiment oder Kammer des Gehäuses, vorgesehen ist.In a further embodiment of the device, the device has a housing that is evacuated or filled with natural gas, wherein the device comprises a sensor for detecting an eventual leakage of the housing, which sensor preferably in the housing, in particular a compartment or Chamber of the housing, is provided.

Es wird also vorgeschlagen, einen Balgen, wie beispielsweise einen Faltenbalg, der diffusions- und/oder gasdicht an eine Gehäusewand, genauer eine Öffnung in der Gehäusewand, angebracht ist, zur Aufnahme einer abgewinkelten Antriebswelle vorzusehen. Bei der Gehäusewand handelt es sich entweder um die Wand eines Behälters dessen Füllstand gemessen werden soll oder die Gehäusewand eines Feldgerätes. Die abgewickelte Antriebswelle dient dabei als mechanisch wirkender Dreharm, der den Balgen, insbesondere den Faltenbalg, zur Ausführung zu einer Art Walk- oder Rotationsbewegung zwingt.It is therefore proposed to provide a bellows, such as a bellows, the diffusion and / or gas-tight to a housing wall, more precisely, an opening in the housing wall, is provided for receiving an angled drive shaft. The housing wall is either the wall of a container whose level is to be measured or the housing wall of a field device. The unwound drive shaft serves as a mechanically acting rotary arm, which forces the bellows, in particular the bellows, for execution to a kind of flexing or rotational movement.

Als Messgeber kann beispielsweise der abgewinkelte Balgen, vorzugsweise Faltenbalg, mit seiner Außenseite dienen, wobei aufgrund der Drehhemmungen, die bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstands auftritt, der Zustand in dem Behälter erfasst werden kann. Während der Drehbewegung gleitet der Faltenbalg bspw. über die gekrümmte beziehungsweise abgewinkelte Antriebswelle hinweg. Der aus geeigneten Materialien hergestellte Faltenbalg dient somit als Diffusionsbarriere gegenüber Feuchte und/oder umweltschädlichen Prozessmedien. Ferner wird durch eine derartige mechanische Durchführung durch eine Bohrung, wie bspw. eine Öffnung im Behälter, ein bauartbedingter beziehungsweise messprinzipbedingter Verschleiß, wie er beispielsweise bei den aus dem Stand der Technik bekannten Dichtelementen auftritt, vermieden.As an encoder, for example, the angled bellows, preferably bellows, serve with its outer side, wherein due to the rotation inhibitors, upon reaching a predetermined Level occurs, the condition can be detected in the container. During the rotational movement of the bellows slides, for example, on the curved or angled drive shaft away. The bellows made of suitable materials thus serves as a diffusion barrier to moisture and / or environmentally harmful process media. Furthermore, by such a mechanical passage through a bore, such as. An opening in the container, a design-related or Meßprinzipbedingter wear, as occurs for example in the known from the prior art sealing elements, avoided.

Der Drehflügel, bei dem es sich beispielsweise um ein Rotationsellipsoid handelt, wird beispielsweise an ein Ende des Balgens, bevorzugt des Faltenbalgs, diffusionsdicht angeschweißt. Das freie Ende des Antriebswelle bzw. des Dreharms ist über ein Gleitlagerinnenteil mit dem Drehflügel verbunden. Dieses Lager kann beispielsweise über eine Grafitschmierung verfügen, die eine besonders leichtgängige Führung ermöglicht.The rotary vane, which is, for example, an ellipsoid of revolution, is for example welded diffusion-tight to one end of the bellows, preferably the bellows. The free end of the drive shaft or the rotary arm is connected via a sliding bearing inner part with the rotary wing. This bearing can for example have a graphite lubrication, which allows a particularly smooth running guide.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

1 eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung, bei welcher der Balgen selbst als Drehflügel zur Bestimmung des Füllstands dient; 1 a device according to a first embodiment of the proposed invention, in which the bellows itself serves as a rotary wing for determining the level;

2: eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung, bei der ein Rotationsellipsoid an einem Ende der Antriebswelle angebracht ist und als Drehflügel zur Bestimmung des Füllstands in einem Behälter dient; 2 a device according to another embodiment of the proposed invention, in which an ellipsoid of revolution is attached to one end of the drive shaft and serves as a rotary vane for determining the level in a container;

3: eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung, bei der ein Zwischenkompartiment vorgesehen ist, in welchem sich der Balgen ins Innere des Gehäuses erstreckt; 3 a device according to another embodiment of the proposed invention, in which an intermediate compartment is provided, in which the bellows extends into the interior of the housing;

4: eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung, gemäß welcher sich der Balgen ebenfalls ins Innere eines Zwischenkompartiment erstreckt. 4 a device according to another embodiment of the proposed invention, according to which the bellows also extends into the interior of an intermediate compartment.

1 zeigt eine Vorrichtung V zur Bestimmung und Überwachung des Füllstands in einem Behälter. Die Vorrichtung V weist ein Gehäuse auf, in dem Beispielsweise eine Betriebselektronik, nicht gezeigt, zum Betreiben der Vorrichtung V als auch ein Motor, nicht gezeigt, zum Antreiben, eine Antriebswelle A untergebracht sind. Das Gehäuse weist dabei eine Gehäusewand W auf, durch die hindurch die Antriebswelle A durch eine Öffnung F in der Gehäusewand W geführt ist. An die Öffnung F angebracht ist ein Balgen B der sich beginnend mit der Öffnung in der Gehäusewand W von der Gehäusewand W entfernt. Der Balgen B dient dabei zur Aufnahme der Antriebswelle A, die sich durch die Öffnung F in der Gehäusewand W erstreckt. Die Antriebswelle A weist in dem Gehäuse eine im Wesentlichen gerade, d. h. eine gradlinige Form auf, die Beispielsweise wie im Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt beginnend mit der Öffnung F in der Gehäusewand W außerhalb des Gehäuses eine gekrümmte Form aufweist. Der Balgen B ist dabei derartig mit der Gehäusewand W verbunden, dass er die Öffnung F in der Gehäusewand W vollständig verschließt. Vorzugsweise ist der Balgen B dabei starr, d. h. unbeweglich mit der Gehäusewand W verbunden. Der Balgen B weist also ein starres mit der Gehäusewand W verbundenes Ende sowie ein freies Ende auf. Durch den gekrümmten Abschnitt A2 der Antriebswelle A wird auch der Balgen B gekrümmt, so dass er einen Drehflügel DF bildet. Der Balgen B gemäß der Ausführungsform in 1 besteht dabei aus einem Faltenbalg. Vorzugsweise wird die starrförmige Antriebswelle A dabei äquidistant im Wesentlichen in der Mitte des Faltenbalgs verlaufend beispielsweise durch Distanzhalter gegenüber dem Faltenbalg geführt. Der gerade Abschnitt A1 der Antriebswelle A fällt dabei mit der Rotationsachse R der Antriebswelle A zusammen, um welche Rotationsachse R die Antriebswelle A rotiert. Der Balgen B ist dabei derart auf die Antriebswelle A abgestimmt und angepasst, dass er im Fall einer Rotationsbewegung R der Antriebswelle A eine Walzbewegung ausführt durch die der Balgen B der Rotationsbewegung der Antriebswelle A folgt. Dabei wird der Balgen B immer in die Richtung gestaucht, in welche das gekrümmte Ende der Antriebswelle A zeigt. 1 shows a device V for determining and monitoring the level in a container. The device V has a housing in which, for example, an operating electronics, not shown, for operating the device V and a motor, not shown, for driving, a drive shaft A are accommodated. The housing has a housing wall W, through which the drive shaft A is guided through an opening F in the housing wall W. Attached to the opening F is a bellows B which, starting with the opening in the housing wall W, is removed from the housing wall W. The bellows B serves to receive the drive shaft A, which extends through the opening F in the housing wall W. The drive shaft A has in the housing a substantially straight, ie a straight-line shape, for example, as in the embodiment in 1 shown starting with the opening F in the housing wall W outside the housing has a curved shape. The bellows B is connected to the housing wall W in such a way that it completely closes the opening F in the housing wall W. Preferably, the bellows B is rigid, ie immovably connected to the housing wall W. The bellows B thus has a rigid end connected to the housing wall W and a free end. By the curved portion A2 of the drive shaft A and the bellows B is curved so that it forms a rotary wing DF. The bellows B according to the embodiment in FIG 1 consists of a bellows. Preferably, the rigid drive shaft A is thereby performed equidistantly extending substantially in the middle of the bellows, for example by spacers relative to the bellows. The straight portion A1 of the drive shaft A coincides with the axis of rotation R of the drive shaft A, about which axis of rotation R, the drive shaft A rotates. The bellows B is matched to the drive shaft A and adjusted so that it performs a rolling movement in the case of a rotational movement R of the drive shaft A by the bellows B follows the rotational movement of the drive shaft A. In this case, the bellows B is always compressed in the direction in which the curved end of the drive shaft A points.

Die Vorrichtung V kann beispielsweise in eine Öffnung F eines Behälters eingebracht werden, um einen Füllstand eines in dem Behälter eingeführten Messstoffs zu überwachen. Bei der Gehäusewand W kann es sich auch um die Gehäusewand W des Behälters selbst handeln, sobald durch die Öffnung in dieser Gehäusewand W des Behälters die Antriebswelle A in einem Balgen B geführt ist.The device V can be introduced, for example, into an opening F of a container in order to monitor a filling level of a medium to be introduced into the container. The housing wall W can also be the housing wall W of the container itself as soon as the drive shaft A is guided in a bellows B through the opening in this housing wall W of the container.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung bei der die Vorrichtung V über einen Drehflügel DF in Form eines Rotationsellipsoids verfügt. Dieses Rotationsellipsoid ist an dem freien Ende die Antriebswelle A in dem Behälter beziehungsweise außerhalb des Gehäuses des die Vorrichtung V bildenden Gehäuses angeordnet. Dieses Rotationsellipsoid ist über ein Gleitlager G1 mit dem freien Ende der Antriebswelle A verbunden. Im Fall einer Rotation der Antriebswelle A führt dieses Rotationsellipsoid ebenfalls einer Rotationsbewegung um das Gleitlager G1 herum aus. Der Aufbau der Vorrichtung V in 2 entspricht ansonsten demjenigen, der in 1 gezeigten Vorrichtung. 2 shows a further embodiment of the proposed invention in which the device V has a rotary wing DF in the form of an ellipsoid of revolution. This rotation ellipsoid is arranged at the free end of the drive shaft A in the container or outside the housing of the device V forming housing. This ellipsoid of revolution is connected via a plain bearing G1 to the free end of the drive shaft A. In the case of a rotation of the drive shaft A of this ellipsoid of rotation also performs a rotational movement about the sliding bearing G1 around. The structure of the device V in 2 otherwise corresponds to the one in 1 shown device.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung gemäß der die Vorrichtung V ein Zwischenkompartiment K1 aufweist. Ferner ist gemäß der Ausführungsform in 3 die Antriebswelle A zweitteilig ausgestaltet und weist einen ersten Teil Z1 auf, der sich aus einer Gehäusekammer in das Zwischenkompartiment K1 erstreckt, um diesen Zwischenkompartiment K1 über ein Gleitlager G2 über ein zweiten Teil Z2 der Antriebswelle A verbunden ist, um ein außerhalb des Gehäuses angeordneten Drehflügel DF anzutreiben. Auch der in 3 gezeigte Balgen B ist starr mit einer Öffnung F in der Gehäusewand W des Gehäuses der Vorrichtung V verbunden. Jedoch erstreckt sich der Balgen B ausgehend von dieser Öffnung in das Innere des Gehäuses, wobei die Innenseite des Balgens B zur Aufnahme des zweiten Teils Z2 der Antriebswelle A dient. Der in dem Balgen B geführte zweite Teil der Antriebswelle A weist einen gekrümmten Abschnitt auf, um den herum der Balgen B verläuft und im Falle einer Rotation des zweiten Teils Z2 der Antriebswelle A eine mit der Rotation korrespondierenden Walzbewegung ausführt. Der zweite Teil Z2 der Antriebswelle A ist über ein Gleitlager G2 in einem zylindrischen Endstück mit dem ersten Teil Z1 der Antriebswelle A über eine gabelförmige Halterung geführt. Über diese gabelförmige Halterung des zylindrischen Endstücks wird die Rotationsbewegung des ersten Teils Z1 der Antriebswelle A auf den zweiten Teil Z2 der Antriebswelle A übertragen. Der zweite Teil Z2 der Antriebswelle weist an seinem außerhalb des Gehäuses liegenden Ende einen im Wesentlichen padelförmigen Drehflügel DF auf. Durch die starre Fixierung nahe dem Balgen B an der Gehäusewand W wird eine verschleißfreie Dichtung zwischen dem Behälter und der Vorrichtung V zur mechanischen Bestimmung und/oder Überwachung eines Füllstands in dem Behälter erreicht. Ferner kann das in 3 gezeigte Zwischenkompartiment K1 vakuumisiert sein oder mit einem mit Inertgas gefüllt sein, um eine dennoch auftretende Leckage, beispielsweise vermittels einem in dem Kompartiment K1 vorgesehenen Sensor, nicht gezeigt, zu überwachen. 3 shows a further embodiment of the proposed invention according to which the device V has a Zwischenkompartiment K1. Further, according to the embodiment in FIG 3 the drive shaft A designed in two parts and has a first part Z1, which extends from a housing chamber in the intermediate compartment K1, this intermediate compartment K1 via a sliding bearing G2 via a second part Z2 of the drive shaft A is connected to a arranged outside the housing rotary wing To drive DF. Also the in 3 shown bellows B is rigidly connected to an opening F in the housing wall W of the housing of the device V. However, the bellows B extends from this opening into the interior of the housing, wherein the inside of the bellows B serves to receive the second part Z2 of the drive shaft A. The guided in the bellows B second part of the drive shaft A has a curved portion around which the bellows B runs and in the case of rotation of the second part Z2 of the drive shaft A performs a rolling movement corresponding to the rotation. The second part Z2 of the drive shaft A is guided via a sliding bearing G2 in a cylindrical end piece with the first part Z1 of the drive shaft A via a fork-shaped holder. About this fork-shaped holder of the cylindrical end piece, the rotational movement of the first part Z1 of the drive shaft A is transmitted to the second part Z2 of the drive shaft A. The second part Z2 of the drive shaft has a substantially paddle-shaped rotary blade DF at its end lying outside the housing. Due to the rigid fixation close to the bellows B on the housing wall W, a wear-free seal is achieved between the container and the device V for the mechanical determination and / or monitoring of a filling level in the container. Furthermore, the in 3 shown intermediate compartment K1 be vacuumed or filled with one with inert gas in order to monitor a still occurring leakage, for example by means of a sensor provided in the compartment K1, not shown.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung bei der ebenfalls eine zweitteilige Antriebswelle A vorliegt, wobei in der Ausführungsform gemäß 4 der zweite Teil Z2 der Antriebswelle A in einem Balgen B geführt ist und über ein Gleitlager G2 mit einem ersten Teil Z1 der Antriebswelle A der Drehflügel DF außerhalb des Gehäuses der Vorrichtung aufweist, in einem Kompartiment K1 verbunden ist. Der Balgen B, indem der erste Teil der Antriebswelle geführt ist, ist starr mit einer Wandung des Gehäuses der Vorrichtung V verbunden, welche Wandung W nicht an einen Behälter grenzt, sondern die Rückseite des Gehäuses der Vorrichtung V bildet. Durch eine Öffnung F in dieser Wandung W ist der zweite Teil Z2 der Antriebswelle A geführt. Sobald die Antriebswelle A durch die Wandung W hindurch in ein Kompartiment K1 der Vorrichtung V gelangt, in welchem die Antriebswelle A einer, zumindest Abschnittsweise gekrümmte Form aufweist. An dem in dem Kompartiment K1 befindlichen Ende des zweiten Teils Z2 der Antriebswelle A ist die Antriebswelle A über ein Gleitlager G2 und ein zylindrisches Endstück mit dem ersten Teil Z1 der Antriebswelle A verbunden. Der erste Teil Z1 der Antriebswelle A weist an seinem in dem Kompartiment K1 befindlichen Ende eine gabelförmige Halterung für dieses zylindrische Endstück des zweiten Teils Z2 der Antriebswelle A auf. Über diese Verbindung des ersten Teils Z1 und des zweiten Teils Z2 der Antriebswelle A kann eine Rotationsbewegung über das Kompartiment K1 auf den Drehflügel DF, der sich außerhalb des Gehäuses der Antriebswelle A befindet, übertragen werden. Der Drehflügel DF befindet sich dabei an einem außerhalb des Gehäuses liegenden Ende des ersten Teils Z1 der Antriebswelle A und weist auch im Ausführungsbeispiel gemäß 4 eine im Wesentlichen paddelförmige Form auf. Der erste Teil Z1 der Antriebswelle A ist dabei ausgehend von der gabelförmigen Halterung durch eine Öffnung in einer Wandung des Gehäuses aus dem Gehäuse hinausgeführt. Im Falle einer Rotation des zweiten Teils Z2 der Antriebswelle A wird die Rotation der Bewegung des zweiten Teils Z2 der Antriebswelle A auf den Drehflügel übertragen, wobei im Fall der Rotation der Antriebswelle A der Balgen B der Rotation folgt. 4 shows a further embodiment of the proposed invention in which there is also a two-part drive shaft A, wherein in the embodiment according to FIG 4 the second part Z2 of the drive shaft A is guided in a bellows B and has a sliding bearing G2 with a first part Z1 of the drive shaft A of the rotary blades DF outside the housing of the device, is connected in a compartment K1. The bellows B, by the first part of the drive shaft is guided, is rigidly connected to a wall of the housing of the device V, which wall W is not adjacent to a container, but forms the back of the housing of the device V. Through an opening F in this wall W of the second part Z2 of the drive shaft A is guided. As soon as the drive shaft A passes through the wall W into a compartment K1 of the device V, in which the drive shaft A has an at least sectionally curved shape. At the end of the second part Z2 of the drive shaft A located in the compartment K1, the drive shaft A is connected to the first part Z1 of the drive shaft A via a sliding bearing G2 and a cylindrical end piece. The first part Z1 of the drive shaft A has at its end located in the compartment K1 a fork-shaped holder for this cylindrical end portion of the second part Z2 of the drive shaft A. By means of this connection of the first part Z1 and the second part Z2 of the drive shaft A, a rotational movement can be transmitted via the compartment K1 to the rotary blade DF, which is located outside the housing of the drive shaft A. In this case, the rotary vane DF is located at an end of the first part Z1 of the drive shaft A which is outside the housing and, in accordance with the exemplary embodiment as well 4 a substantially paddle-shaped shape. The first part Z1 of the drive shaft A is led out of the housing, starting from the fork-shaped holder through an opening in a wall of the housing. In the case of rotation of the second part Z2 of the drive shaft A, the rotation of the movement of the second part Z2 of the drive shaft A is transmitted to the rotary wing, wherein in the case of rotation of the drive shaft A of the bellows B follows the rotation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

V

level meter

A1

First section of the drive shaft

A2

Second section of the drive shaft

A

drive shaft

W

housing wall

DF

rotary wing

B

scramble

R

axis of rotation

F

Opening in the housing wall to which the bellows is attached

G1

First plain bearing

G2

Second plain bearing

Z1

First part of the drive shaft

Z2

Second part of the drive shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009045768 A1 [0002]
DE 102009028515 A1 [0003]
DE 1550699 A [0004]

Claims

Device (V) for mechanical determination and / or monitoring of a level in a container by means of a drive shaft (A), wherein the drive shaft (A) has a curved portion (A2), wherein at least the curved portion (A2) of the drive shaft rotatable about a Rotation axis (R) of the drive shaft (A) in a bellows (B) is arranged.

Device (V) according to claim 1, wherein the drive shaft (A) is rigid.

Device (V) according to claim 2, wherein the drive shaft (A) is an at least partially bent rod.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the drive shaft (A) is at least partially flexible and is at least partially curved in the operating case.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B) is a sleeve, in particular a bellows.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the curvature of the drive shaft (A) extends in a plane. wherein the curvature of the drive shaft (A) is preferably non-zero and substantially constant, in particular has an approximately circular arc-shaped course.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the drive shaft (A) is preferably arranged centrally in the bellows (B) and the bellows is substantially equidistant from the drive shaft (A).

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the device (V) is a mechanical level switch, in particular a rotary vane level switch, is.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the device (V) has a housing wall (W) to which the bellows (B), preferably one end of the bellows (B), in particular rigid, is attached.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B) of the device (V) extends in the installed state of the housing wall (W) away in the direction of the lumen of the container or wherein the bellows (B) extends from the housing wall (W) into the interior of the housing.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B) has a free end.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B) is diffusion-tight, preferably gas-tight.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the drive shaft (A) with respect to the bellows (B), preferably within the bellows (B), is movable, preferably rotatable.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B) is designed and tuned to the drive shaft (A), that the bellows (B) performs a flexing movement when the drive shaft (A) about its axis of rotation (R) rotates.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B), preferably substantially cylindrical in shape, and the bellows (B) of the device (V) in the installed state communicates with its outside with the lumen of the container or wherein the bellows (B), preferably has a substantially cylindrical shape, and the bellows (B) of the device (V) in the installed state communicates with its inside with the lumen of the container.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B) consists at least partially of metallic materials or wherein the bellows (B) consists at least partially of a diffusion-tight plastic mixture.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein on the bellows (B), in particular at the free end of the bellows (B), a rotary blade (DF), preferably in the form of an ellipsoid of revolution, particularly preferably a ball, is provided.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein a first slide bearing (G1) is provided, which is preferably arranged at a the messstoffzuweisenden end of the bellows (B), preferably the bellows, and serves to receive a rotary wing (DF).

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the rotary wing (DF) has a bearing bore, in which one end of the drive shaft (A) can be inserted or used and preferably experiences an axially mounted guide.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the drive shaft (A) is in two parts and has a first and a second part (Z1, Z2), wherein a second slide bearing (16) is provided in a metering intermediate compartment (K1) via which the first part (Z1) is connected to the second part (Z2) of the drive shaft (A) is connected.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the bellows (B) extends into this Zwischenkompartiment (K1) and communicates with its inside with the medium.

Device (V) according to one of the preceding claims, wherein the second part (Z2) of the drive shaft (A) extends at least partially in the bellows (B) and has a bent and a straight portion (A1, A2).

Device (V) according to one of the preceding claims, the device (V) having a housing which is evacuated or filled with an inert gas, which is preferably the intermediate compartment (K1), and wherein the device (V) comprises a sensor for detecting a possibly occurring leakage of the housing, which sensor is preferably provided in the housing.