DE202004020776U1 - Füllstandsanzeiger - Google Patents
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Abstract
Füllstandsanzeiger,
insbesondere zur Füllstandsmessung
in einem Ölausdehnungsgefäß eines Transformators,
einer Drosselspule oder eines Stufenschalters,
bestehend aus einem Geberteil und einem Anzeigeteil,
wobei das Geberteil in das Ölausdehnungsgefäß, dessen Füllstand gemessen werden soll, eingebaut ist und einen Schwimmer und eine mit diesem verbundene Schwimmerstange aufweist, wobei die Schwimmerstange die Hubbewegung des Schwimmers als Drehbewegung auf eine Welle (20) überträgt,
wobei die Welle (20) mit einer Anzeigewelle (8) des Anzeigeteils in Verbindung steht,
wobei die Anzeigewelle (8) einen Zeiger (10) trägt, der mit einem Zifferblatt (11) korrespondiert
und wobei ein elektrische Signale erzeugender Drehwinkelgeber vorgesehen ist, der im Anzeigeteil mit der Anzeigewelle (8) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Drehwinkelgeber ein distanzmessender Sensor (21) vorgesehen ist,
dass auf der Anzeigewelle (8) eine Scheibe (23) aus einem ein elektrisches bzw. magnetisches Feld beeinflussenden Material fest angeordnet ist,
dass die Scheibe (23) einen...
bestehend aus einem Geberteil und einem Anzeigeteil,
wobei das Geberteil in das Ölausdehnungsgefäß, dessen Füllstand gemessen werden soll, eingebaut ist und einen Schwimmer und eine mit diesem verbundene Schwimmerstange aufweist, wobei die Schwimmerstange die Hubbewegung des Schwimmers als Drehbewegung auf eine Welle (20) überträgt,
wobei die Welle (20) mit einer Anzeigewelle (8) des Anzeigeteils in Verbindung steht,
wobei die Anzeigewelle (8) einen Zeiger (10) trägt, der mit einem Zifferblatt (11) korrespondiert
und wobei ein elektrische Signale erzeugender Drehwinkelgeber vorgesehen ist, der im Anzeigeteil mit der Anzeigewelle (8) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Drehwinkelgeber ein distanzmessender Sensor (21) vorgesehen ist,
dass auf der Anzeigewelle (8) eine Scheibe (23) aus einem ein elektrisches bzw. magnetisches Feld beeinflussenden Material fest angeordnet ist,
dass die Scheibe (23) einen...
Description
- Die Neuerung betrifft einen Füllstandsanzeiger, insbesondere zur Füllstandsmessung im Ölausdehnungsgefäß von Transformatoren, Drosselspulen oder Stufenschaltern.
- Ein solcher Füllstandsanzeiger ist aus der
EP 1315179 A1 bekannt. Er besitzt ein Geberteil und ein Anzeigeteil, wobei das Geberteil in das Ölausdehnungsgefäß, dessen Füllstand gemessen werden soll, eingebaut ist und einen Schwimmer und eine mit diesem verbundene Schwimmerstange aufweist. Die Schwimmerstange überträgt dabei die Hubbewegung des Schwimmers als Drehbewegung auf eine Welle, die wiederum mit einer Anzeigewelle des Anzeigeteils verbunden ist. Die Anzeigewelle weist einerseits einen Zeiger auf, der gemeinsam mit einem Zifferblatt eine optische Anzeige des Füllstandes ermöglicht. Sie steht andererseits kraftschlüssig mit einem Winkelcodierer in Verbindung, der aus einer Magnetnabe und einem berührungslos mit dieser zusammenwirkenden Signalerzeuger besteht und ein elektrisches analoges Signal des gemessenen Füllstandes erzeugt. Mit dem bekannten Füllstandsanzeiger sind also sowohl eine optische Anzeige als auch die gleichzeitige Erzeugung eines elektrischen analogen Signales als Maß für den gemessenen Füllstand möglich. - Dieser bekannte Füllstandsanzeiger hat sich in der Praxis bewährt. Durch den erforderlichen Winkelcodierer ist er jedoch relativ aufwändig, insbesondere dann, wenn der Winkelcodierer auf einer separaten Welle angeordnet ist, die über zwei Riemenscheiben und ein Skalenseil bzw. einen Verbindungsriemen angetrieben wird.
- Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, einen möglichst einfach aufgebauten Füllstandsanzeiger der eingangs genannten Art anzugeben, der optische Anzeige und Erzeugung eines analogen elektrischen Signals gleichermaßen gestattet.
- Diese Aufgabe wird durch einen Füllstandsanzeiger mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Der allgemeine erfinderische Gedanke besteht darin, als Drehwinkelgeber, d. h. als elektrischen Signalerzeuger, bei einem Füllstandsanzeiger einen distanzmessenden Sensor vorzusehen. Ein solcher Sensor baut auf seiner aktiven Fläche ein Feld auf. In das Feld des Sensors wird ein zu erfassendes Abstandselement gebracht, wodurch sich die Feldstärke ändert. Der Sensor wertet diese Feldstärkenänderung aus und liefert ein analoges Strom- oder Spannungssignal proportional zum Abstand des Abstandselementes zum Sensor.
- Besonders vorteilhaft wird bei der neuerungsgemäßen Lösung als Abstandselement eine Scheibe in Form einer Evolvente vorgesehen. Der Radius dieser Scheibe erhöht sich proportional mit dem Drehwinkel der Anzeigewelle, auf der diese Scheibe befestigt ist. Wird eine solche Scheibe an dem beschriebenen Sensor vorbei gedreht, so vergrößert oder verkleinert sich damit der Luftspalt zwischen Scheibe und Sensor in Abhängigkeit vom jeweiligen aktuellen Drehwinkel. Damit wird auf einfache Weise ein analoges Ausgangssignal proportional zum jeweiligen Drehwinkel, d. h. zum Ausschlag der Anzeigewelle und damit proportional zum Füllstand erzeugt.
- Die Neuerung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 einen Füllstandsanzeiger nach der Neuerung in schematischer seitlicher Schnittdarstellung -
2 diesen wiederum schematisch von oben -
3 eine schematische Darstellung einer evolventenförmigen Scheibe als Abstandselement, und zwar - a) in tatsächlicher Dimensionierung der stirnseitigen Kontur relativ zum Drehpunkt mit veränderlichem Radius
- b) in linearer Abwicklung.
- Eine Grundplatte
1 trägt den gesamten Füllstandsanzeiger. Daran ist mittels einer Schraube2 und eines Federrings3 ein Klemmenträger4 angeordnet, auf diesem wiederum mit einer weiteren Schraube5 eine Kabelführung6 und eine Klemmleiste7 zum Anschluss der nur andeutungsweise gezeigten elektrischen Leitungen. Mittig durch das Gerät verläuft eine drehbare Anzeigewelle8 , die in einem Achslager9 gelagert ist, mit einem an einem Ende daran befestigten Zeiger10 , der seinerseits mit einem Zifferblatt11 korrespondiert, das entsprechende Markierungen zur Füllstandshöhe trägt. Unterhalb des Zifferblattes11 wird die Frontseite des Gerätes durch eine Blende12 abgeschlossen. Im oberen Bereich dieser Blende12 befinden sich zu deren beweglicher Anlenkung Scharnierfedern13 . Zur Befestigung des Zifferblattes11 auf einem Zifferblattträger14 dient eine Schraube15 . Die Befestigung des Zifferblattträgers15 wiederum erfolgt mittels Gewindebolzen16 mit Innengewinde und seitlich eingefügten Schrauben17 bzw.18 an der Grundplatte1 . Am freien Ende der Anzeigewelle8 , auf der dem Zeiger10 abgewandten Seite, befindet sich eine Magnetkupplung19 zur Verbindung der Anzeigewelle8 mit einer hier nur angedeuteten weiteren Welle20 . Diese weitere Welle20 überträgt auf bekannte Weise die in eine Drehbewegung umgewandelte Hubbewegung eines nicht dargestellten Schwimmers im entsprechenden Ölausdehnungsgefäß, dessen Füllstand erfasst werden soll. Bis hierhin entspricht der Füllstandsanzeiger dem aus der eingangs genanntenEP 1315179 A1 bekannten Stand der Technik. - Gemäß der Neuerung ist auf der Grundplatte
1 ein distanzmessender Sensor21 angeordnet, dessen aktive Fläche hin zur Anzeigewelle8 gerichtet ist. Zu diesem Sensor21 führen elektrische Leitungen22 , die nur angedeutet sind. Auf der Anzeigewelle8 ist nach einem weiteren Merkmal eine Scheibe23 als Abstandselement zur Änderung der Feldstärke des distanzmesssenden Sensors21 fest angeordnet. Die Scheibe23 besteht aus einem Material, das eine Änderung der Feldstärke des durch den Sensor21 erzeugten Feldes bewirkt. - Die Scheibe
23 ist in Form einer Evolvente ausgebildet; ihr Radius verändert sich kontinuierlich innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches. Die Scheibe23 weist weiterhin eine radiale Gewindebohrung24 auf, die eine Klemmschraube25 zur Befestigung auf der Anzeigewelle8 aufnimmt. Im Rahmen der Neuerung sind natürlich auch andere Befestigungsarten der Scheibe23 auf der Anzeigewelle8 möglich; hier sollen nur beispielsweise eine verzahnte Ausführung der Anzeigewelle8 oder auch eine Nut/Feder-Verbindung erwähnt sein. Die Scheibe23 weist eine stirnseitige Kontur26 auf, deren Abstand vom Drehpunkt, d. h. der Anzeigewelle8 , sich über einen bestimmten Winkelbereich α kontinuierlich verändert. - Die Befestigung des Sensors
21 erfolgt durch eine Sensorhalterung27 , die ihn umschließt, sowie einer Schraube28 an der Grundplatte1 . - Distanzmessende Sensoren sind per se bekannt und kommerziell verfügbar. Sie werden beispielsweise von der Firma MICRO-EPSILON im Internet unter http://www.capancdt.de/abstandssensor.htm erläutert oder werden auch von der Firma Baumer Electric AG, CH, angeboten und sind hier unter http://www.baumerelectric.com/baumer/bauer/boxd.html beschrieben.
- In
3 ist noch einmal im Detail die stirnseitige Kontur26 der Scheibe23 gezeigt; es ist schematisch dargestellt, wie sich deren Abstand innerhalb zweier Grenzwerte a und b über einen Winkel α kontinuierlich ändert. - Ändert sich der zu erfassende Füllstand im Ausdehnungsgefäß, wird die Hubänderung des (nicht dargestellten) Schwimmers auf aus dem Stand der Technik bekannte Weise in eine Drehbewegung der Welle
20 und, über die Magnetkupplung19 , die Anzeigewelle8 umgewandelt. Dadurch ändert sich zum einen der Ausschlag des Zeigers10 auf der Anzeigewelle8 relativ zum Zifferblatt11 ; es erfolgt eine optische Anzeige des Füllstandes. Zum anderen verändert sich dadurch, dass die Scheibe23 am Sensor21 vorbeigedreht wird, der Luftspalt zwischen Scheibe23 und Sensor21 . Im Ergebnis erzeugt der Sensor21 ein elektrisches Ausgangssignal proportional dem Drehwinkel der Anzeigewelle8 als Maß für den erfassten Füllstand. - Die Dimensionierung der stirnseitigen Kontur
26 der Scheibe23 wird so gewählt, dass der in3 dargestellte Winkel α dem Winkel zwischen der MIN- und der MAX-Markierung auf dem Zifferblatt11 entspricht, den der Zeiger10 maximal überstreicht – dies ist gleichzeitig der maximal mögliche Drehwinkel der Anzeigewelle8 . Dies ist in weiten Grenzen variierbar. Ebenso variierbar ist die Dimensionierung der Scheibe23 hinsichtlich der relativen Steigung ihrer stirnseitigen Kontur26 , d. h. des Unterschiedes zwischen den Werten a und b über einen bestimmten Winkel α, wie in3 gezeigt. - Im Rahmen der Neuerung sind auch zahlreiche andere Ausführungsformen und Geometrien dieser Kontur
26 möglich. Beispielsweise kann durch eine entsprechende Geometrie eine nichtproportionale Signalgabe bezogen auf den Messbereich erreicht werden, es können bestimmte Messbereiche unterdrückt werden usw. - Das durch den Sensor
21 erzeugte analoge elektrische Ausgangssignal kann auf bekannte Weise auch z. B. über eine RS485-Schnittstelle weiter verarbeitet werden. -
- 1
- Grundplatte
- 2
- Schraube
- 3
- Federring
- 4
- Klemmenträger
- 5
- Schraube
- 6
- Kabelführung
- 7
- Klemmleiste
- 8
- Anzeigewelle
- 9
- Achslager
- 10
- Zeiger
- 11
- Zifferblatt
- 12
- Blende
- 13
- Scharnierfedern
- 14
- Zifferblattträger
- 15
- Schraube
- 16
- Gewindebolzen
- 17
- Schraube
- 18
- Schraube
- 19
- Magnetkupplung
- 20
- Welle
- 21
- Sensor
- 22
- elektrische Leitungen
- 23
- Scheibe
- 24
- Gewindebohrung
- 25
- Klemmschraube
- 26
- stirnseitige Kontur
- 27
- Sensorhalterung
- 28
- Schraube
Claims (3)
- Füllstandsanzeiger, insbesondere zur Füllstandsmessung in einem Ölausdehnungsgefäß eines Transformators, einer Drosselspule oder eines Stufenschalters, bestehend aus einem Geberteil und einem Anzeigeteil, wobei das Geberteil in das Ölausdehnungsgefäß, dessen Füllstand gemessen werden soll, eingebaut ist und einen Schwimmer und eine mit diesem verbundene Schwimmerstange aufweist, wobei die Schwimmerstange die Hubbewegung des Schwimmers als Drehbewegung auf eine Welle (
20 ) überträgt, wobei die Welle (20 ) mit einer Anzeigewelle (8 ) des Anzeigeteils in Verbindung steht, wobei die Anzeigewelle (8 ) einen Zeiger (10 ) trägt, der mit einem Zifferblatt (11 ) korrespondiert und wobei ein elektrische Signale erzeugender Drehwinkelgeber vorgesehen ist, der im Anzeigeteil mit der Anzeigewelle (8 ) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehwinkelgeber ein distanzmessender Sensor (21 ) vorgesehen ist, dass auf der Anzeigewelle (8 ) eine Scheibe (23 ) aus einem ein elektrisches bzw. magnetisches Feld beeinflussenden Material fest angeordnet ist, dass die Scheibe (23 ) einen winkelabhängig unterschiedlichen Radius aufweist, derart, dass ihre stirnseitige Kontur (26 ) von der Kreisform abweicht, dass der Sensor (21 ) im Anzeigeteil derart angeordnet ist, dass sein aktiver Funktionsbereich hin zur Kontur (26 ) der Scheibe (23 ) ausgerichtet ist, derart, dass zwischen Sensor (21 ) und Scheibe (23 ) ein abhängig von der jeweiligen Stellung der Scheibe (23 ) variabler Luftspalt verbleibt. - Füllstandsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (
23 ) aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium besteht. - Füllstandsanzeiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (
26 ) der Scheibe (23 ) evolventenförmig oder zumindest teilweise exzenterförmig ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202004020776U DE202004020776U1 (de) | 2004-10-14 | 2004-10-14 | Füllstandsanzeiger |
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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---|---|
DE202004020776U1 true DE202004020776U1 (de) | 2006-01-19 |
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ID=35721873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202004020776U Expired - Lifetime DE202004020776U1 (de) | 2004-10-14 | 2004-10-14 | Füllstandsanzeiger |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202004020776U1 (de) |
-
2004
- 2004-10-14 DE DE202004020776U patent/DE202004020776U1/de not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20060223 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20071009 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20100927 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20120907 |
|
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |