DE19820167B4

DE19820167B4 - Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung

Info

Publication number: DE19820167B4
Application number: DE19820167A
Authority: DE
Inventors: Richard D. Troy Koski
Original assignee: Ametek Inc
Current assignee: Ametek Inc
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1998-04-29
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: DE19820167A1; US5986449A

Abstract

Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitspegels, die sich durch ein Meßfeld erstreckt und an deren Außenseite mindestens ein Magnet (32) angeordnet ist, der in der Wellenleitervorrichtung Störungen erzeugt, umfassend:
ein äußeres magnetisch durchlässiges Rohr (20), das über seine Länge einen konstanten Durchmesser hat,
einen magnetostriktiven Draht (40), der fest innerhalb des äußeren Rohres (20) angeordnet ist,
einen Aufnehmer (54), der mit dem magnetostriktiven Draht (40) gekoppelt ist, um sich entlang dem Draht (40) fortpflanzende Signale auszugeben, und
eine in dem äußeren Rohr (20) angeordnete Schaltungsvorrichtung (60) zum Übertragen elektrischer Signale zu dem magnetostriktiven Draht (40) und dem Aufnehmer (54) sowie zum Übertragen elektrischer Signale von dem magnetostriktiven Draht (40) und dem Aufnehmer (54), gekennzeichnet durch
ein innerhalb des äußeren Rohres (20) befestigtes und die Schaltungsvorrichtung (60) tragendes Gehäuse (66),
ein inneres magnetisch durchlässiges Rohr (30), das innerhalb des äußeren Rohres (20) angeordnet ist und...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf magnetostriktive Wellenleitervorrichtungen.
Die Wirkung der Magnetostriktion wurde in weitem Umfang verwendet bei linearen Abstands- und Positionsmeßvorrichtungen. Ein sich in der Nähe eines oder um einen magnetostriktiven Draht befindlicher Magnet markiert den zu messenden Ort. Derartige Vorrichtungen können entweder mit mechanischer oder elektrischer Erregung arbeiten. Wenn eine, akustische/mechanische Beanspruchung, welche sich entlang des Drahtes fortpflanzt, den Einflußbereich des Magneten erreicht, wird ein elektrisches Signal in dem Draht erzeugt. Umgekehrt wird, wenn ein elektrisches Signal, das sich entlang des Drahtes fortpflanzt, den Einflußbereich des Magneten erreicht, eine Torsionsbeanspruchung in dem Draht erzeugt.
Derartige lineare Positionsdetektoren, die einen in einem Schwimmer befestigten Magnet verwenden, wurden als Flüssigkeitspegel-Detektoren verwendet, um eine Anzeige des Flüssigkeitspegels innerhalb eines Tanks zu liefern, beispielsweise eines im Erdreich befindlichen Tanks. Die Position des Magneten und damit des Flüssigkeitspegels wird bestimmt als eine Funktion der Zeit, welche für eine Torsionsstörung erforderlich ist, um sich von einem Ende des Drahtes durch den Einflußbereich des Magneten fortzupflanzen für den Fall der mechanischen Erregung, oder von der Position des Magneten zu einer Erfassungsvorrichtung, die sich an einem Ende des Drahtes befindet, für den Fall der elektrischen Erregung.
Andere Typen von magnetostriktiven Positionsmeßvorrichtungen verwenden eine reflektierende Beendigung an dem Fußende des magnetostriktiven Drahtes. Derartige Vorrichtungen messen die Differenz zwischen den Fortpflanzungszeiten eines Impulses von der Position des Magneten zu dem Fußende des Drahtes und dem Weg des zurückreflektierten Impulses zu dem Kopf der Vorrichtung, und eines Impulses, der sich auf dem Draht direkt von dem Magneten zu dem Kopf fortpflanzt.

Wie in den US-Patenten 4 839 590, 5 017 867, 5 050 430 und 5 253 521 gezeigt ist, enthalten derartige magnetostriktive Vorrichtungen ein längliches Rohr von geringem Durchmesser, das typischerweise aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, auf welchem ein bewegbarer Magnet angeordnet ist, um eine Anzeige für einen Flüssigkeitspegel zu liefern. Ein vergrößerter Kopf und eine Kappe sind auf einem Ende des Rohres befestigt, typischerweise oberhalb des Flüssigkeitspegels, und umschließen elektronische Komponenten wie Anschlußverbindungen und eine Signalaufbereitungsschaltung, welche zur Lieferung oder Ausgabe von Signalen zu und von dem magnetostriktiven Draht in dem Rohr verwendet wird. Wie in diesen Patenten nach dem Stand der Technik gezeigt ist, hat der Kopf einen Durchmesser, der beträchtlich größer ist als der Durchmesser des sich durch den Tank erstreckenden länglichen Rohres.

Flüssigkeitstanks, wie unterirdische Tanks für Benzin oder Brennstoff, sind typischerweise mit einem oder mehreren Steigrohren oder hohlen Leitungen versehen, die auf einer oberen Fläche des Tanks befestigt sind und sich nach oben zu einem oberen Ende erstrecken, welches sich auf Bodenhöhe befindet. Ein Steigrohr wird. gewöhnlich verwendet, um den Tank zu füllen, und es hat typischerweise einen Durchmesser von etwa 10,16 cm (4 Zoll). Ein zweites kleines Steigrohr wie ein solches mit einem Durchmesser von 5,08 cm (2 Zoll) kann auch vorgesehen sein als Entlüftung.

Bestehende Tanks, welche in der Erde vergraben sind und welche nicht mit der Erwartung der Verwendung einer Flüssigkeitspegelerfassung innerhalb des Tanks versehen sind, haben typischerweise nicht ein großes Steigrohr oder ein Steigrohr, welches zur Flüssigkeitspegel-Erfassung bestimmt ist. Somit können dort, wo es erwünscht ist, eine Flüssigkeitspegel-Erfassung bei derartigen bestehenden unterirdischen Tanks vorzusehen, früher konstruierte magnetostriktive Positionsmeßvorrichtungen mit einem vergrößerten Kopf nicht in die Einfülldüse des bestehenden Steigrohrs auf solchen Tanks passen oder sie füllen das Innere des Steigrohrs vollständig aus, wodurch sie die Einführung einer Brennstoffdüse in das Steigrohr verhin dern. Das einzige Mittel in derartigen Situationen besteht darin, den vorhandenen Tank aufzugraben und ein Steigrohr hinzuzufügen, welches speziell für eine Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung vorgesehen ist. Zum Stand der Technik wird ferner auf die Druckschriften DE 44 13 781 A1 , US 5 136 884 A , US 5 421 193 , WO 93/03343 A1, US 5 412 316 A und WO 90/13789 A1 verwiesen.

Somit wäre es wünschenswert, eine Flüssigkeitspegel- oder Positionserfassungsvorrichtung vorzusehen, welche leicht in Tanks oder Gefäßen mit Steigrohren, die kleine Durchmesser ausweisen, befestigt werden können. Es wäre auch wünschenswert, eine Flüssigkeitspegel- oder Positionserfassungsvorrichtung vorzusehen, welche leicht in bestehenden unterirdischen Tanks befestigt werden können, ohne daß es erforderlich ist, den Tank aufzugraben. Es wäre auch wünschenswert, eine Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung vorzusehen, bei welcher alle Komponenten der Vorrichtung innerhalb eines einzigen Rohres mit geringem Durchmesser enthalten sind, welches sich in den Tank erstreckt. Es wäre auch wünschenswert, eine Flüssigkeitspegel- oder Positionserfassungsvorrichtung vorzusehen, welche leicht auf allen Konfigurationen von Sichtgläsern, die auf der Außenseite von Flüssigkeitstanks montiert sind, befestigt werden können.

Die Erfindung erreicht dies durch die magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1. Ferner sieht die Erfindung eine Einrichtung nach Anspruch 11 vor.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine unabhängige Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung (magnetostriktive Wellenleitervorrichtung), welche einen magnetostriktiven Wellenleiter enthält, der sich durch ein Meßfeld erstreckt mit wenigstens einem Magneten, der den Wellenleiter umgibt und Störungen in diesem bewirkt. Die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung enthält ein äußeres magnetisch durchlässiges Rohr von im wesentlichen konstantem Durchmesser, das einen magnetostriktiven Draht umgibt. Ein mit dem magnetostriktiven Draht gekoppelter Aufnehmer gibt sich entlang des Drahtes fortpflanzende Signale aus. Eine in dem äußeren Rohr angeordnete Schaltungs vorrichtung koppelt elektrische Signale in den magnetostriktiven Draht und den Aufnehmer und überträgt elektrische Signale von dem magnetostriktiven Draht und dem Aufnehmer. Ausgangsleiter erstrecken sich von der Schaltungsvorrichtung durch ein erstes Ende des äußeren Rohres.

Ein Anschlußstück ist in einem ersten Ende des äußeren Rohres befestigt und enthält eine Durchgangsbohrung für den Durchlaß der Leiter von dem Inneren des äußeren Rohres zu einer externen Steuervorrichtung oder -schaltung.

Ein Gehäuse, das vorzugsweise aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil besteht, welche getrennt werden können, wird wahlweise verwendet, um die Schaltungsvorrichtung in dem äußeren Rohr zu tragen. Weiterhin sind auch Mittel vorgesehen, um ein Ende eines wahlweise inneren Rohres innerhalb des Gehäuses fest zu halten. Die Befestigungsmittel weisen vorteilhaft einen metallischen Kragen auf, der extern auf dem inneren Rohr montiert ist, welcher in Eingriff mit einem passenden, in dem Gehäuse ausgebildeten Sitz ist.

Ein Aufnehmerträger ist wahlweise in dem Gehäuse befestigt und hält den Aufnehmer. Eine Vorspannvorrichtung ist zwischen dem Träger und dem inneren Rohr angeordnet, um eine Verlängerungskraft auf das innere Rohr auszuüben, damit der längliche magnetostriktive Draht in einer linearen gestreckten Konfiguration gehalten wird.

Die unabhängige Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung (magnetostriktive Wellenleitervorrichtung) nach der vorliegenden. Erfindung besitzt mehrere Vorteile gegenüber früher konstruierten magnetostriktiven Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtungen, die zur Erfassung von Flüssigkeitspegeln in großen Tanks oder Gefäßen verwendbar sind, beispielsweise unterirdischen Tanks. Die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung ist vollständig innerhalb des äußeren Rohres enthalten. Dies ergibt ein äußeres Rohr mit einem über die gesamte Länge kleinen Durchmesser, wodurch es möglich ist, das äußere Rohr, durch welches die signaltragenden Leiter hindurchgehen, innerhalb eines kleinen Abschnitts eines Steigrohrs zu montieren, ohne den gesamten inneren Raum innerhalb des Steigrohrs einzunehmen. Dies erlaubt es, die Fähigkeit zur Flüssigkeitspegel-Erfassung bei einem bestehenden vergrabenen Tank vorzusehen, welcher vorher die Fähigkeit zur Flüssigkeitspegel-Erfassung nicht hatte, da das äußere Rohr mit kleinem Durchmesser, welches alle betriebsmäßigen Komponenten der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung trägt, leicht durch ein bestehendes Steigrohr in dem vergrabenen Tank eingeführt werden kann. Da das äußere Rohr einen kleinen Außendurchmesser hat, benötigt die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung nur einen kleinen Teil des verfügbaren Raums innerhalb des Steigrohrs, wodurch es möglich ist, das Steigrohr weiterhin in einer normalen Weise zu nutzen.

Die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung nach der Erfindung ist leicht zu montieren, während sie alle Vorteile und Funktionen einer magnetostriktiven Flüssigkeitspegel- oder Positionsmeßvorrichtung liefert. Das äußere Rohr mit kleinem Durchmesser dieser Flüs sigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann auch auf einem äußeren Sichtglas befestigt werden, um eine Anzeige des Flüssigkeitspegels in einem Tank unabhängig von der Konfiguration des Befestigungsflansches des Sichtglases zu liefern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1A eine Seitenschnittansicht einer Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung gemäß der Lehre nach der vorliegenden Erfindung,
1B eine Draufsicht des Steigrohrbereichs des Tanks, welcher die in 1 gezeigte Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält,
1C eine vergrößerte Teilschnittansicht einer alternativen Befestigungsvorrichtung für die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in einem Tank mit einem Steigrohr,
2 eine vergrößerte, auseinandergezogene Teilschnittansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung,
3 eine vergrößerte Teilschnittansicht der montierten Vorrichtung nach 2,
4 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht der in den 1 und 3 gezeigten Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung, und
5 eine Seitenansicht der auf dem Sichtglas eines Flüssigkeitstanks befestigten Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung.
Die insbesondere in den 1A bis 4 gezeigte Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung (magnetostriktive Wellenleitervorrichtung) 10 ist so dargestellt, daß sie in einer festen Beziehung innerhalb eines eine Flüssigkeit enthaltenden Tanks 12 wie einem Benzintank montiert ist, wobei der Flüssigkeitspegel in dem Tank sich von einem leeren bis zu einem vollen Zustand verändern kann. In 1A ist der Tank 12 so dargestellt, daß er geringfügig weniger als halb gefüllt ist, wobei dies nur als Beispiel gilt. Ein Steigrohr 14 ist auf der oberen Abdeckung des Tanks 12 befestigt und erstreckt sich im allgemeinen bis zur Erdoberfläche nach oben. Das Steigrohr 14 ermöglicht einen Zugriff zu dem Inneren des Tanks 12 für die Zuführung von Flüssigkeit zu dem Tank 12 und/oder die Entnahme von Flüssigkeit aus dem Tank 12 durch eine innerhalb der oberen Abdeckung 15 des Tanks 12 befindliche Öffnung 16. Obgleich dies in 1A nicht gezeigt ist, kann eine Füllbuchse enthaltend ein Absperrventil und ein Brennstoffdüsen-Verbindungsstück innerhalb des Steigrohres 14 montiert sein.
Die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung erstreckt sich in dem in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Öffnung 6 in der oberen Seite des Tanks 12. Alternativ kann, wie in 1C gezeigt ist, die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 mittels einer Klemme 17 oder einer anderen Befestigungsvorrichtung an einem Bein 18 des Trägers 19 angebracht sein. Der Träger 19 enthält auch ein zweites Bein 21, welches im wesentlich senkrecht zu dem ersten Bein 18 ausgerichtet ist. Das zweite Bein 21 ist so ausgebildet, daß es an dem Steigrohr 14 anliegt und an diesem befestigt ist, wie in 1C gezeigt ist. Auf diese Weise ist das obere Ende der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 im Abstand unterhalb, jedoch in enger Nähe zu der oberen Abdeckung 15 des Tanks 12 angeordnet. Die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 enthält, wie in 4 gezeigt ist, eine äußere Leitung bzw. ein äußeres Rohr 20 von im wesentlichen konstantem Durchmesser zwischen einem ersten Ende 22 und einem entgegengesetzten zweiten Ende 24. Das zweite Ende 24 ist durch eine Endkappe 26 geschlossen, welche durch Schweißen usw. an dem Rohr 20 angebracht ist. Das äußere Rohr 20 ist in jeder erforderlichen Länge zwischen dem ersten und zweiten Ende 22, 24 vorgesehen abhängig von der Gesamtgröße des Tanks 12, in welchem die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 verwendet wird. Das äußere Rohr 20 ist aus jedem nichtmagnetischen Material gebildet, so daß es magnetisch durchlässig ist. Messing, rostfreier Stahl und sogar Kunststoff können verwendet werden, um das äußere Rohr 20 zu bilden.
Ein wahlweises inneres Rohr 30 ist innerhalb des äußeren Rohres 20 angeordnet und erstreckt sich über einen wesentlichen Bereich der Länge des äußeren Rohres 20 und zumindest durch einen Meßbereich, der durch den Bereich der Bewegung eines Magneten 32 entlang der äußeren Oberfläche des äußeren Rohres 20 bestimmt ist. Mehrere ringförmige Abstandshalter 34 sind entlang der inneren Oberfläche des äußeren Rohres 20 positioniert, um das innere Rohr 30 innerhalb des äußeren Rohres 20 zu zentrieren und zu stützen. Die Abstandsstücke 34 sind aus einem nichtmagnetischen Material wie Kunststoff, Messing usw. gebildet.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt ist, hat das innere Rohr 30 ein offenes erstes Ende 36 und ein entgegengesetztes geschlossenes zweites Ende 38. Ein dünner magnetostriktiver Draht 40 befindet sich innerhalb des inneren Rohres 30 und wird darin mittels mehrerer ringförmiger Abstandshalter 42 gehalten, welche aus einem weichen, nichtstörenden Material gebildet sind.
Der magnetostriktive Draht 40 hat ein erstes Ende 44, welches nur beispielhaft an einem Träger oder Substrat (Aufnehmerträger) 46 befestigt ist. Ein zweites Ende 48 des Drahtes 40 ist mit dem zweiten Ende 38 des inneren Rohres 30 mittels einer festen Verbindung oder eines in 4 gezeigten Bügels 50 verbunden. Reflektierende Enden wie die in den US-Patenten Nrn. 5 253 521 und 5 017 867 gezeigten reflektierenden Enden können auch verwendet werden, um das zweite Ende ,48 des Drahtes 40 mit dem zweiten Ende 38 des inneren Rohres 30 zu verbinden. Der magnetostriktive Draht 40 ist vorzugsweise aus einer Nickel/Eisen-Legierung gebildet. Ein als "Nispan C" bekanntes Material ist für die Verwendung des magnetostriktiven Drahtes 40 geeignet.
Eine Vorspannvorrichtung oder eine Feder 52 ist zwischen dem ersten Ende 38 des inneren Rohres 30 und einem Ende des Trägers 46 angeordnet, um den Draht 40 in einer geraden länglichen Form innerhalb des inneren Rohres 30 zu halten.
Ein Aufnehmer 54 ist auf dem Träger 46 befestigt und umgibt den Draht 40 oder befindet sich in Kontakt mit diesem. Der Aufnehmer oder Wandler 54 kann jeder geeignete Aufnehmer oder Wandler sein, welcher bei einer magnetostriktiven Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung verwendet wird. Zum Beispiel kann ein kleiner rechteckiger piezoelektrischer Kristall an einem Ende des magnetostriktiven Drahtes 40 festgeklemmt werden. Der piezoelektrische Kristall arbeitet als ein Wandler in der Weise, daß eine sich entlang des Drahtes 40 fortpflanzende lokalisierte Beanspruchung bewirkt, daß sich der Kristall in einer Richtung dehnt, wobei eine Spannung in dem Kristall erzeugt wird.
Alternativ kann eine Wicklung auf dem Träger 46 befestigt sein, die den Draht 40 konzentrisch umgibt. Zwei Leiter erstrecken sich von dem Aufnehmer 54. Zusätzlich ist ein nicht gezeigter einzelner Leiter mit dem ersten Ende 44 des Drahtes 40 verbunden. Ein zweiter oder Rückkehr-Leiter ist mit dem inneren Rohr 30 verbunden, welcher als ein Rückkehr-Pfad wirkt. Nur beispielhaft ist der Rückkehr-Leiter mit einem elektrisch leitenden, nichtmagnetischen Kragen 56 verbunden, der in den 2 und 3 gezeigt und wie durch Löten an dem ersten Ende 36 des inneren Rohres 30 befestigt ist. Vorzugsweise ist der Kragen 56 aus Messing oder einem anderen nichtmagnetischen Material gebildet.
Die sich von dem Aufnehmer 54 erstreckenden Leiter, der Draht 40 und der Rückkehr-Draht sind mit einer auf einer Schaltungsplatte (Schaltungsvorrichtung) 60 montierten Schaltung verbunden. Anschlußflächen sind auf der Schaltungsplatte 60 vorgesehen, welche Lötverbindungen zu den verschiedenen Leitern empfangen. Zwei Leiter erstrecken sich von einem entgegengesetzten Ende der Schaltungsplatte 60 zu glasgefüllten Dichtverbindungen. Zwei externe Leiter (Ausgangsleiter) 62 gehen nach außen von einem Ende des äußeren Rohres 20 und sind mit einer Fernsteuervorrichtung oder -schaltung verbunden. Die zwei Leiter 62 bilden eine Zweidraht-Schleife, welche ein Stromausgangssignal liefert, wenn eine Spannung hieran angelegt wird, welches die Position des Magneten 32 entlang der Länge des äußeren Rohres 20 anzeigt. Alternativ können die beiden Leiter 62 verwendet werden, um ein Ausgangs-Impulssignal zu liefern, welches die Fortpflanzungszeit des induzierten Signals entlang des magnetostriktiven Drahtes 40 anzeigt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Schaltungsvorrichtung oder -platte 60 in einem Gehäuse 66 enthalten, das allgemein in 4 und genauer in den 2 und 3 gezeigt ist. Das Gehäuse 66 ist aus zwei einander angepaßten verbindbaren und trennbaren Hälften oder Gehäuseteilen 68 und 70 gebildet. Das erste und das zweite Gehäuseteil 68 und 70 sind im allgemeinen symmetrisch in der Konfiguration und enthalten Stifte 72 an entgegengesetzten Enden, welche mit in den entgegengesetzten Enden der gegenüberliegenden ersten und zweiten Gehäuseteile 68 und 70 ausgebildeten Öffnungen in Eingriff sind für eine lösbare Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil 68 und 70, um ein vollständiges Gehäuse zu ergeben, welches die Schaltungsvorrichtung oder -platte 60 umgibt. Das erste und das zweite Gehäu seteil 68 und 70 sind jeweils mit ringförmigen Einschnitten 74 und 76 (Mittel zum befestigenden Aufnehmen) versehen, welche einen ringförmigen Sitz für den Kragen 56 bilden. Da der Kragen 56 fest an einem Ende des inneren Rohres 30 angebracht ist, ergibt diese Anordnung eine feste Montage des ersten Endes 36 des inneren Rohres 30 innerhalb des Gehäuses 66. Weiterhin sitzt ein Ende der Schaltungsplatte 60 innerhalb einer Öffnung oder eines Schlitzes 78 in einem Ende des Trägers 46, um die Schaltungsplatte 60 fest mit dem Träger 46 zu koppeln.
Ein Anschlußstück 80 ist durch das erste Ende 22 des äußeren Rohres 20 montierbar, wie in den 2 bis 4 gezeigt ist. Das Anschlußstück 80 enthält eine Durchgangsbohrung 82, welche die beiden Leiter 62 hindurchgehend aufnimmt, bevor sie weiterhin eine nicht gezeigte Verguß- oder Dichtmasse aufnimmt, die die Durchgangsbohrung 82 vollständig ausfüllt. Eine ringförmige Endfläche 84 ist an einem Ende des Anschlußstücks 80 gebildet und sitzt in einer Schulter 86, die einen Abstand von dem ersten Ende 22 des äußeren Rohres 20 aufweist, um das Anschlußstück 80 relativ zu dem äußeren Rohr 20 axial zu positionieren. Ringförmige Einschnitte 88 sind extern auf dem Anschlußstück 80 gebildet und nehmen Dichtglieder auf wie in 4 gezeigte O-Ringe 90, um eine abdichtende Kopplung zwischen dem Anschlußstück 80 und dem äußeren Rohr 20 zu erreichen. Wie ebenfalls in 4 gezeigt ist, wird, nachdem das Anschlußstück 80 innerhalb des ersten Endes 22 des äußeren Rohres 20 positioniert wurde, das erste Ende 22 des äußeren Rohres 20 gerollt oder radial nach innen gebogen in einen Eingriff mit einem ringförmigen Flansch 92 an einem Ende des An schlußstücks 80, um das Anschlußstück 80 fest in dem ersten Ende 22 des äußeren Rohres 20 zu verankern.
Bei der Montage der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung werden die Schaltungsplatte 60, der Träger 46, die Feder 52, der Kragen 56 und das erste Ende 36 des inneren Rohres 30 axial wie in 2 gezeigt in einem der beiden Gehäuseteile 68 und 70 angeordnet. Die sich von und zu dem Kragen 56 erstreckenden Drähte, der Aufnehmer 54 und der magnetostriktive Draht 40 werden mit den Anschlußflächen auf der Schaltungsplatte 60 verbunden. Leiter werden ebenfalls mit Anschlußverbindungen auf dem anderen Ende der Schaltungsplatte 60 durch die glasgefüllten Dichtungen verbunden. Die externen Leiter sind mit den glasgefüllten Dichtungen verbunden und werden durch die Durchgangsbohrung 82 in dem Anschlußstück 80 hindurchgeführt, wenn das Anschlußstück 80 in die Nähe der Schaltungsplatte 60 gebracht ist. Das erste und das zweite Gehäuseteil 68 und 70 werden dann in einen festen Eingriff miteinander verrastet, um das Anschlußstück 80, die Schaltungsplatte 60, den Träger 46, die Feder 52 und das erste Ende 36 des inneren Rohres 30 in der dargestellten axialen Anordnung zu halten, während eine Verlängerungskraft auf den magnetostriktiven Draht 40 aufrechterhalten wird.
Die Anordnung wird dann in das erste Ende 22 des äußeren Rohres 20 eingeführt und das erste Ende 22 des äußeren Rohres 20 wird nach innen in Eingriff mit dem Flansch 92 auf dem Anschlußstück 80 gebogen. Dies stützt das gesamte innere Rohr 30 und das Gehäuse 66.
Es ist darauf hinzuweisen, daß in einer einfachsten. Form die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung nur das äußere Rohr 20, den magnetostriktiven Draht 40 und die Schaltungsplatte 60, auf welcher der Aufnehmer 54 befestigt ist, enthalten kann. Der Rückkehr-Draht erstreckt sich von einem Ende des magnetostriktiven Drahtes 40 zu der Schaltung 60. Die Schaltungsplatte 60 kann fest an einem Ende des äußeren Rohres 20 angebracht sein, um eine Zugkraft auf den magnetostriktiven Draht 40 aufzubringen.
5 zeigt eine andere Anwendung der Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält ein Gefäß oder Tank 96, typischerweise ein solches, das verwendet wird, um eine Flüssigkeit in einem industriellen Prozeß zu verarbeiten, bei verschiedenen Pegeln 98 bewegbare Flüssigkeit. Eine untere Leitung 100 erstreckt sich von dem Boden oder von der Nähe des Bodens des Tanks 96 und bildet einen Flüssigkeitsströmungspfad durch Montageflansche 102 zu einem Standrohr oder einem Standglas 104. Montageflansche 106 bilden eine Verbindung für eine obere Leitung 108 zu dem oberen Teil des Tanks 96. Dieser Typ von Standrohr ist gut bekannt und enthält einen Schwimmer 110, in welchem ein Magnet 112 enthalten ist. Da das Standrohr 104 sich in Fluidverbindung mit der Flüssigkeit innerhalb des Tanks 96 befindet, schwimmt der Schwimmer 110 auf der Oberfläche oder dem Flüssigkeitspegel in dem Standrohr 104, welche dem Flüssigkeitspegel 98 in dem Tank 96 entspricht.
Bei dieser Anwendung ist die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung wie vorbeschrieben fest auf einer externen Oberfläche des Standrohrs 104 zwischen den Montageflanschen 102 und 106 angebracht und erstreckt sich über den Bewegungsbereich des Magneten 112 in dem Schwimmer 110. Da diese Vorrichtung 10 vollständig innerhalb des Inneren des äußeren Rohres 20 enthalten ist, kann die Vorrichtung 10 unmittelbar benachbart zu oder direkt auf der äußeren Oberfläche des Standrohres 104 montiert werden ohne besondere Montageträger oder -anordnungen, die vorher durch die Montageflansche 102 und 106 erforderlich waren. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung leicht bei einem Tank mit Standrohr angewendet werden kann unbeachtlich der besonderen Standrohr-Montageflanschanordnung.
Zusammengefaßt wird eine einzigartige Flüssigkeitspegel-Erfassungsvorrichtung offenbart, bei welcher alle betriebsmäßigen Komponenten der Vorrichtung innerhalb eines äußeren Rohres mit einem im allgemeinen konstanten und kleinen Durchmesser enthalten sind, welches einfach in bestehenden Tanköffnungen montiert werden kann.

Claims

Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitspegels, die sich durch ein Meßfeld erstreckt und an deren Außenseite mindestens ein Magnet (32) angeordnet ist, der in der Wellenleitervorrichtung Störungen erzeugt, umfassend: ein äußeres magnetisch durchlässiges Rohr (20), das über seine Länge einen konstanten Durchmesser hat, einen magnetostriktiven Draht (40), der fest innerhalb des äußeren Rohres (20) angeordnet ist, einen Aufnehmer (54), der mit dem magnetostriktiven Draht (40) gekoppelt ist, um sich entlang dem Draht (40) fortpflanzende Signale auszugeben, und eine in dem äußeren Rohr (20) angeordnete Schaltungsvorrichtung (60) zum Übertragen elektrischer Signale zu dem magnetostriktiven Draht (40) und dem Aufnehmer (54) sowie zum Übertragen elektrischer Signale von dem magnetostriktiven Draht (40) und dem Aufnehmer (54), gekennzeichnet durch ein innerhalb des äußeren Rohres (20) befestigtes und die Schaltungsvorrichtung (60) tragendes Gehäuse (66), ein inneres magnetisch durchlässiges Rohr (30), das innerhalb des äußeren Rohres (20) angeordnet ist und den magnetostriktiven Draht (40) umgibt, und eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines ersten Endes (36) des inneren Rohres (30) in dem Gehäuse (66).
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausgangsleiter (62), welche sich von der Schaltungsvorrichtung (60) durch ein erstes Ende (22) des äußeren Rohres (20) erstrecken.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen den Aufnehmer (54) tragenden Aufnehmerträger (46), wobei der Aufnehmerträger (46) in Ausrichtung mit der Schaltungsvorrichtung (60) angeordnet ist.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (66) ein erstes und ein zweites Gehäuseteil (68, 70), welche voneinander trennbar sind, und eine Vorrichtung zum Befestigen der Schaltungsvorrichtung (60) in zumindest einem der beiden Gehäuseteile (68, 70) aufweist.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung einen an dem ersten Ende (36) des inneren Rohres (30) befestigten Kragen (56) und in dem ersten und zweiten Gehäuseteil (68, 70) ausgebildete Mittel (74, 76) zum befestigenden Aufnehmen des Kragens (56) in dem Gehäuse (66) aufweist.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch ein in dem ersten Ende des äußeren Rohres (20) befestigtes Anschlußstück (80), wobei die Ausgangsleiter (62) durch das Anschlußstück (80) hindurchgehen.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmerträger (46) in dem Gehäuse (66) befestigbar ist.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Aufnehmerträger (46) und dem inneren Rohr (30) angeordnete Vorspannvorrichtung (52), um den magnetostriktiven Draht (40) in dem inneren Rohr (30) unter Spannung zu halten.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetostriktive Draht (40) über im wesentlichen seine gesamte Länge konzentrisch mit dem äußeren Rohr (20) ist.
Magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (32) die Wellenleitervorrichtung umgibt.
Einrichtung, umfassend ein Gefäß (96) mit einer oberen (108) und einer unteren (100) Leitung, welche jeweils an einem Montageflansch (106, 102) enden, die mit Montageflanschen an den Enden eines Standrohres (104) verbunden sind, wobei der Pegel der Flüssigkeit im Standrohr (104) dem Pegel der Flüssigkeit im Gefäß (96) entspricht, und eine magnetostriktive Wellenleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Magnet (112) auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Standrohr (104) schwimmt und das äußere Rohr (20) der magnetostriktiven Wellenleitervorrichtung direkt an dem Standrohr (104) zwischen dessen Montageflanschen befestigt ist.