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Füllstandsüberwachungseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Füllstandsüberwachungseinrichtung
für Schüttgut mit einem durch eine Behälterwandung greifenden kraftgetriebenen Fühlarm,
dessen durch den Gutspiegel beeinflußte Bewegung eine mit einem Antriebsmotor gekoppelte
Schalt- und/oder Steuereinrichtung betätigt.
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Insbesondere nach der deutschen Patentschrift 838 654 sind bereits
Einrichtungen der erwähnten Art mit einem rotierenden und gleichzeitig schwenkbar
gelagerten Fühlarm bekannt, an dessen in das Gut ragendem Ende eine Schaufel angebracht
ist.
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Taucht die Schaufel in das Schüttgut ein, so wirkt auf die Antriebseinrichtung
ein großer Widerstand, was eine entsprechende Betätigung der Schalt- und/ oder Steuereinrichtung
zur Folge hat, während beim genügend weiten Absinken des Schüttgutes nebst damit
verbundenem Freikommen der Schaufel der auf diese wirkende Widerstand verschwindend
gering wird, was zu einer entgegengesetzten Betätigung der Schalt- und/oder Steuereinrichtung
führt. Die zusätzliche schwenkbare Lagerung des Fühlarms dient hierbei lediglich
dazu, beim Ansteigen des Gutspiegels durch Schaffung einer Ausweichmöglichkeit eine
Verbiegung und damit Beschädigung des Fühlarmes zu verhindern.
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Der Nachteil derartiger Einrichtungen mit rotierendem Fühlarm liegt
darin, daß sich eine dauernde zuverlässige Abdichtung des in das Schüttgut eintauchenden
Endes des Fühlarmes gegenüber dessen Drehlager nicht erzielen läßt. Dringt Schüttgut
bzw.
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Schüttgutstaub in das Drehlager ein, so wird wegen der daraus folgenden
erhöhten Reibung der Meßwert verfälscht, wobei gegebenenfalls ein tatsächlich nicht
vorliegender hoher Gutspiegel vorgetäuscht wird. Insbesondere nach dem deutschen
Gebrauchsmuster 1 723 748 sind auch Füllstandsüberwachungseinrichtungen mit einem
in einem Kugelgelenk ausschwenkbar gelagerten Fühlarm bekannt, welcher an seinem
unteren Ende schaufelartige Flächen aufweist. Eine mit dem Fühlarm bzw. dessen Kugelgelenk
gekoppelte Steuereinrichtung spricht ausschließlich auf eine Ausschwenkung des Fühlarmes
gegenüber der Senkrechten an, während eine Drehung des Fühlarmes mittels eines Antriebsmotors
nicht vorgesehen ist. Zwischen dem in das Schüttgut eintauchenden Ende des Fühlarmes
und dem Kugelgelenk ist eine Faltenbalgmanschette vorgesehen, welche eine einwandfreie
Abdichtung des Kugelgelenks bewirkt.
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Der Nachteil einer derartigen Einrichtung liegt darin, daß allein
die Verschwenkung eines Fühlarmes keine zuverlässige Anzeige bezüglich der Höhe
des Gutspiegels ergibt, insbesondere im Hinblick darauf, daß die Höhe des Gutspiegels
über den Gesamtquerschnitt eines Behälters verhältnismäßig großen Änderungen unterworfen
sein kann.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer demgegenüber verbesserten
Füllstandsüberwachungseinrichtung, welche bei einwandfreier Abdichtung der Lagerung
des Fühlarmes gegenüber dem Schüttgut eine Anzeigegenauigkeit liefert, welche derjenigen
von Einrichtungen mit rotierendem Fühlarm gleichkommt. Erreicht wird dies im wesentlichen
dadurch, daß der Fühlarm, vorzugsweise nahe der Behälterwand, nach Art eines Kreispendels
mittels eines Exzenters angetrieben und von einer eine Drehung sowie zugleich in
an sich bekannter Weise einen Eintritt des Gutes verhindernden deformierbaren Rohrmanschette
umgeben ist, welche sowohl am freien Ende des Fühlarmes als auch ortsfest an der
Behälterwandung eingespannt ist. Durch die kreispendelartige Lagerung des Fühlarmes
in Verbindung mit dessen Antrieb über einen Exzenter wird einerseits ein verhältnismäßig
großer Bereich des Gutspiegels überstrichen, so daß sich eine zuverlässige Anzeige
ergibt, während andererseits, wegen des Fehlens einer Rotation des Fühlarmes selbst,
die Rohrmanschette an beiden Enden völlig dicht eingespannt werden kann, so daß
das Schüttgut nicht in die Lagerung des Fühlarmes eintreten und dort durch vermehrte
Reibung das Meßergebnis verfälschen kann.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im
Axialschnitt, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1, F i g. 3 einen
Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. t.
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Die auf die Füllhöhe ansprechende Vorrichtung besitzt ein Gehäuse
10, das durch eine Wand 11 in zwei Teile unterteilt ist, von denen der eine den
Motorraum 12 und der andere einen Raum 13 darstellt, der den Arm aufnimmt.
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Ein Motor 14 ist im Motorraum 12 untergebracht.
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Er ist vorzugsweise ein Synchronmotor niedriger Leistung mit Getriebe,
dessen Ankerwelle 15 sich langsam dreht, z. B. mit 1 bis 10 Umdrehungen pro Minute.
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Die Ankerwelle 15 ist in Lagern 16 gelagert, die in der Zwischenwand
11 und in der Rückwand 17 ausgebildet sind. Der Motor 14 wird von seiner Ankerwelle
gehaltert und besitzt einen Motorrahmen 18 und ein Gegengewicht 19, so daß er gegenüber
der Achse der Ankerwelle ausbalanciert ist. Wird der Motorrahmen 18 an der Drehung
gehindert, so dreht sich daher die Ankerwelle 15 und umgekehrt.
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Die Vorderwand 20 des Gehäuses 10 ist mit einer Öffnung versehen,
in der zwei Lagerplatten21 angeordnet sind, die eine Kugelschale bilden. Ein Fühlarm
22 ragt durch die Lagerplatten 21 hindurch und ist mit einem kugelförmigen Lager
23 versehen, das eine gelenkige Lagerung für den Arm 22 darstellt und auf diese
Weise einen Drehpunkt bildet, der eine allseitige Bewegung gestattet. Die Lagerplatten
21 bestehen vorzugsweise aus einem porösen Metall, so daß für Selbstschmierung gesorgt
ist. Der Arm 22 läßt sich daher auf einer kreisförmigen oder linearen Bahn vor-
und zurückschwenken.
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Die Vorderwand 20 ist mit einem Zylinderflansch 24 versehen, und
der vordere Abschnitt des Armes 22 besitzt einen Rohrstutzen 25. Flansch und Stutzen
sind beide mit je einer Nut versehen. Ein biegsamer Schlauch 26, z. B. ein Gummirohr,
umgibt den vorspringenden Abschnitt des Armes 22 und ist an den Flansch24 und den
Stutzen 25 durch geeignete Klemmittel27, z.B. einen Ring, angeklemmt. Eine Kugel
28 oder eine ähnliche Vorrichtung kann am Außenende des Armes 22 befestigt sein.
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Die Enden des biegsamen Schlauches 26 sind unbeweglich mit dem Arm
bzw. dem Gehäuse verbunden und bilden daher eine zuverlässige Abdichtung, die undurchlässig
ist für Staub, Flüssigkeiten oder andere Stoffe, die die Umgebung bilden können.
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Der Arm 22 wird in einer Kreisbahn herumgeführt, ohne dabei aber
gedreht zu werden. Der Antrieb besitzt einen Exzenter 30 und eine Kupplung 31.
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Die Kupplung enthält eine Hülse 32, die vorzugsweise mit der Ankerwelle
15 verkeilt ist und einen scheibenartigen Antriebsteil 33 aufweist. Der getriebene
Teil 34 der Kupplung besitzt eine Nabe 35, die auf der Hülse 32 drehbar sitzt. Ein
geeignetes Kupplungsmaterial, z. B. ein Korkring 36, ist zwischen den Antriebs-
und den getriebenen Teil 33 bzw. 34 eingesetzt. Der Exzenter 30 ist an der Nabe
35 des getriebenen Teiles angebracht und mit diesem verkeilt.
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Eine Feder 37 umgibt die Hülse 32 des Antriebsteiles und ist auf
den Raum zwischen der Nabe 35 und einem Haltering 38 beschränkt, so daß sie den
angetriebenen
Kupplungsteil 34 in Berührung mit dem antreibenden Teil 33 drückt.
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Der Exzenter 30 wird daher durch die Kupplung 31 angetrieben. Unter
bestimmten Bedingungen tritt - wie weiter unten ausgeführt wird - in der Kupplung
ein Schlupf zwischen dem Motor 14 und dem Arm 22 auf.
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Wie Fig.3 zeigt, hat der Exzenter 30 die Form einer Scheibe mit einem
radial vorstehenden Ansatz 40, in dem eine sich einseitig erweiternde Öffnung 41
vorgesehen ist. Das Innenende des Armes 22 wird von der Öffnung 41 aufgenommen.
Ein Gegengewicht 43 (Fig. 1) ist vorzugsweise am Arm 22 innerhalb des Armraumes
13 befestigt und setzt die Belastung des Motors herab.
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Wird bei normalem Betrieb der Motorrahmen 18 an einer Drehung gegenüber
dem Gehäuse 10 gehindert, so wird also der Arm 22 auf einer Kreisbahn herumgeführt.
Da aber nur eine lose Verbindung zwischen dem Exzenter 30 und dem Arm besteht, wird
dieser nicht um seine Längsachse gedreht. Außerdem verhindert die biegsame Abdichtung
eine Drehung des Armes 22 um seine Längsachse.
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An der Zwischenwand 11 sind zwei Anschlagstifte 45 und 46 (Fig. 1
und 2) angebracht, die in die Bahn des Motorrahmens 18 hineinragen und eine Verschwenkung
des Motorrahmens in geringem Umfang, z. B. über 1 oder 20 gestatten. Ein Schalter
47 ist an der Zwischenwand 11 angebracht und trägt einen Ansatz 48, an dem ein Arm
49 gelenkig gelagert ist. Der Arm 49 verläuft über den Schaltstift 50 des Schalters
hinweg und berührt an seinem Außenende den Motorrahmen 18. Wird der Rahmen aus seiner
Stellung nach F i g. 2 herausgeschwenkt, so daß er den Anschlagstift 46 berührt,
so wird der Schaltstift 50 hineingedrückt und zeigt an, daß der Arm 22 gebremst
wurde. Der Motorrahmen ist normalerweise so vorgespannt, daß er den Anschlagstift
45 berührt, was durch eine Steuerfeder 54 geschieht, die gegen den Arm 49 drückt.
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Eine Einstellschraube 51 ist in der Wand 52 des Gehäuses 10 angebracht
und besitzt einen Bund 53.
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Die Steuerfeder 54 ist beschränkt auf den Raum zwisehen dem Bund 53
und dem Schwenkarm 49. Durch Einstellung der Schraube 51 kann die Kraft verändert
werden, die zur Schwenkung des Motorrahmens 18 in seine Betriebsstellung erforderlich
ist, und dies kann von der Außenseite des Gehäuses 10 her geschehen. Eine Sperrmutter
55 ist an der Einstellschraube 51 vorgesehen.
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Beeinträchtigt im Betrieb die Füllhöhe des Gutes die freie Bewegung
der Kugel 28, so wird der Arm 22 gebremst und hierdurch der Motorrahmen 18 aus der
in Fig. 2 dargestellten Lage in die Schalterbetätigungsstellung geschwenkt. Hierdurch
wird eine Anzeige veranlaßt, die besagt, daß die Füllung des Gutes in dem Behälter
eine vorbestimmte Höhe erreicht hat.
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Eine weitere Schwenkung des Motors wird durch den Anschlagstift 46
verhindert, mit dem Erfolg, daß die Kupplung 31 rutscht.
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Hat sich der Spiegel (Oberfläche) des Gutes gesenkt, so wird der
Arm 22 wieder für eine Kreisbewegung freigegeben, und die Steuerfeder 54 schwenkt
dann den Motor zurück gegen den Anschlagstift 45. Da der Widerstand des Armes 22
gegen die Drehbewegung kleiner ist als die von der Steuerfeder 54 ausgeübte Kraft,
verbleiben die Teile in dieser den Schalter nicht betätigenden Stellung,
bis
die Bewegung des Armes wiederum gebremst wird.
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Da der Motor mit einem Gegengewicht 19 versehen ist und der Fühlarm
ein Gegengewicht 43 aufweist, kann die Anzeigevorrichtung auch an einer Seitenwand
56 des Behälters angebracht werden, in den der Fühlarm 22 im wesentlichen waagerecht
hineinragt, oder die Vorrichtung kann in lotrechter Lage angebracht werden, wobei
der Fühlarm nach unten ragt. Die Vorrichtung kann auch unter anderen Winkeln angebracht
werden, da der Motor in seine Normalstellung nicht durch die Schwerkraft, sondern
die Steuerfeder 54 zurückgebracht wird.
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Bei der hier dargestellten Anordnung hat der Fühlarm 22 die Form
eines Rührstockes, der das Fühlelement auf einer Kreisbahn herumführt. Der Vorteil
einer Kreisbahn liegt darin, daß mindestens ein Abschnitt der Bewegung des Fühlarmes
22 oder der Kugel 28 waagerecht verläuft oder eine waagerechte Tangente hat. Die
Bremswirkung ist nämlich markanter, wenn die Bewegung des Fühlelementes am Ort der
Bremsung im wesentlichen waagerecht verläuft.
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Würde sie senkrecht verlaufen, so würde das Element durch die zu fühlende
Oberfläche des Materials abwärts und aufwärts hindurchstoßen. Durch eine Kreisbahn
wird es möglich, die erwünschte, im wesentlichen waagerechte Bewegung unabhängig
davon zu erhalten, ob die Fühlvorrichtung, wie dargestellt, waagerecht oder senkrecht
oder unter irgendeinem Zwischenwinkel angeordnet ist. Mit anderen Worten wird durch
die Kombination von Kreisbahn und Gegengewichtsanordnung eine auf die Füllhöhe ansprechende
Vorrichtung geschaffen, die für alle Einbauweisen, waagerecht oder lotrecht, in
gleicher Weise verwendbar ist.
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Ferner kann die Erfindung infolge ihrer zuverlässigen Abdichtung
für Flüssigkeiten ebenso verwendet werden wie für Pulver und körnige Stoffe.
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Der von der Steuerfeder 54 ausgeübte Widerstand läßt sich leicht entsprechend
der Viskosität der Flüssigkeit einstellen, deren Spiegelhöhe festgestellt werden
soll. Entsprechendes gilt für pulverförmige oder körnige Stoffe. Wie oben ausgeführt
wurde, kann diese Einstellung von der Außenseite des Gehäuses 10 her durchgeführt
werden.