DE2355931A1 - Fluessigkeitsstandmelder - Google Patents

Description

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8. 10. 1973

Special'noe prc&tno-konstruktorskoe bjuro Vsesojuznogo ob'edinenija "Sojuznefteavtomatika", Ufa (UdSSR)

Flüssigkeitsstandmelder .

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsstandmelder, die zum Melden des Standes von flüssigen Medien in verschiedenen Behältern, technologischen Apparaten, darunter solchen, die unter erheblichem Überdruck stehen, bestimmt sind. Mit Hilfe dieser Flüssigkeitsstandmelder können alle Typen von Behältern versehen werden, die in der erdölfördernden Industrie anzutreffen sind, darunter von Behältern mit Schwimm deckel oder Ponton.

Dieser Melder kann zur Kontrolle des Flüssigkeitsstandes in Ka-

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nalisationsschächten, verschiedenen hydrotechnischen Anlagen sowie zur Kontrolle des Standes verschiedener flüssiger Nahrungsmittel angewandt werden.

Bekannt ist ein Flüssigkeitsstandmelder (FR-PS 1 553 053), der einen Schwimmer, einen feststehenden Magnet, einen magnetisch gesteuerten Kontakt, der sich im Streufeld des feststehenden Magneten befindet, sowie ein Mittel zur Kompensierung der Einwirkung des magnetischen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt enthält , welches mit dem Schwimmer verbunden ist.

In dem bekannten Flüssigkeitsstandmelder ist das Mittel zur Kompensierung der Einwirkung des magnetischen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt in Form eines Kolbens - eines Kernes aus einem magnetisch permeablen Metall - ausgeführt, der am einen Ende mit dem Schwimmer starr verbunden ist. Das andere Ende des kolbenförmigen Kernes verschiebt sich im Inneren eines Rohres aus nichtmagnetischem Material.

Das Umschalten des magnetisch gesteuerten Kontaktes erfolgt dank teilweisem Shunten des magnetischen Streuflusses des feststehenden Magnets im Bereich des magnetisch gesteuerten Kontaktes durch den kolbenförmigen Kern aus magnetisch permeablem Material.

Das teilweise Shunten des magnetischen Streuflusses kann kein sicheres Umschalten des magnetisch gesteuerten Kontaktes gewährleisten. Der magnetische Streufluß im Bereich des magnetisch gesteuerten Kontaktes ändert sich langsam mit der Änderungsgeschwin-

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digkeit des Standes der zu kontrollierenden Flüssigkeit. Dies führt zu einem langsamen Ansteigen der Kraft zwischen den Elektroden des magnetisch gesteuerten Kontaktes, zur Vergrößerung des Kontaktwiderstandes, zum Prellen und schlechten Kontaktieren.

Die Herstellung des bekannten Flüssigkeitsstandmelders, der zur Ausrüstung von technologischen Apparaten bestimmt ist, die unter erheblichem Überdruck arbeiten, ist mit großen Schwierigkeiten bei der Fertigung von Schwimmern verbunden. Der Schwimmer wird in der Regel hohl ausgeführt und soll zwei widersprüchlichen Bedingungen genügen. Er soll ausreichende Schwimmfähigkeit haben sowie ausreichend druckfest sein.

Außerdem kann der bekannte Flüssigkeitsstandmelder infolge der starren Verbindung des Schwimmers mit dem kolbenförmigen Kern, der aus Metall ausgeführt ist, zur Ausrüstung von Pontonbehältern nicht angewandt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsstandmelder des genannten Typs mit einem solchen Mittel zur Kompensierung der Einwirkung des magnetischen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt zu konstruieren, das die Änderung des magnetischen Streuflusses mit einer Geschwindigkeit gewährleistet, die von der Änderungsgeschwindigkeit des Standes der zu kontrollierenden Flüssigkeit unabhängig ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Flüssigkeitsstandmelder, der einen Schwimmer, der mit der zu

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kontrollierenden Flüssigkeit zusammenwirkt, einen im Gehäuse des Flüssigkeitsstandmelders feststehend befestigten Magnet, einen magnetisch gesteuerten Kontakt, der sich im Streufeld dieses Magnets befindet, sowie ein Mittel zur Kompensierung der Einwirkung des magnetischen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt enthält, das mit dem Schwimmer verbunden ist, mit dem Kennzeichen, daß das Mittel zur Kompensierung der Einwirkung des magnetischen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt in Form eines zweiten Magnets ausgeführt ist, der bezüglich des ersteren Magnets stets so orientiert ist, daft ihre ungleichnamigen Pole einander gegenüberliegen, und der mittels eines biegsamen Elementes mit dem Schwimmer verbunden und im Gehäuse des Flüssigkeitsstandsmelders in Richtung auf dun ersteren Magnet zu verschiebbar in einem Abstand angeordnet ist, der sein Anziehen an den ersteren Magnet beim Eintauchen des Schwimmers in die zu kontrollierende Flüssigkeit gewährleistet. . ~

Zweckmäßig wird zur Vereinfachung der Herstellungstechnologie des Schwimmers und Ermöglichung der Anwendung des gemäß der vor

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liegenden Erfindung ausgeführten Flüssigkeitsstandmelders zum Ausrüsten von technologischen Apparaten, die unter hohem Überdruck arbeiten, der Schwimmer des erwähnten Melders mit einem Volumengewicht ausgeführt, das idem spezifischen Gewicht der zu kontrollierenden Flüssigkeit nahe ist.

Unter dem Volumengewicht des Schwimmers ist hierbei das Verhältnis seines Gewichtes zu dem Volumen zu verstehen, das von ihm in der Flüssigkeit beim Eintauchen verdrängt wird.

Ein Vorteil des gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Flüssigkeitsstandmelders ist seine hohe Zuverlässigkeit, die dadurch bedingt ist, daß die vorgeschlagene Konstruktion des Mittels zur Kompensierung der Einwirkung des magnetischen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt es ermöglicht, den magnetisch gesteuerten Kontakt unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit des Standes der zu kontrollierenden Flüssigkeit sprunghaft umzuschalten, wobei eine gute Kontaktierung gesichert ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die einfachere Fertigungsmöglichkeit im Vergleich mit dem bekannten Meldertyp. Schließlich ist»der Flüssigkeitsstandmelder gemäß der Erfindung vielseitiger anwendbar.

Im folgenden wird die Erfindung in der Beschreibung eines konkreten Aüsführungsbeispiels derselben anhand der Zeichnung erläutert, in der ein prinzipielles Schema des Flüssigkeitsstandmelders gemäß der Erfindung veranschaulicht ist.

Der in der einzigen Figur dargestellte Flüssigkeitsstandmelder

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weist ein Gehäuse 1 auf,.das von einer Trennwand 2 aus nichtmagnetischem Material in eine obere Kammer 3, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und eine untere Kammer 4 geteilt ist, die mit einem Behälter 5 in Verbindung gesetzt ist, in dem sich die zu kontrollierende Flüssigkeit befindet. In der oberen Kammer 3 ist in der unmittelbaren Nähe der Trennwand 2 aus nichtmagnetischem Material ein magnetisch gesteuerter Kontakt 6 mit normalerweise offenen Elektroden untergebracht.

In der unteren Kammer 4 ist an der Trennwand 2 aus nichtmagnetischem Material ein feststehender Magnet 7 rechteckiger Form starr befestigt, wobei die Längsachse des feststehenden Magnets 7 und die Längsachse des magnetisch gesteuerten Kontaktes 6 parallel zueinander und in der Vertikalen eine unter der anderen liegen.

Ein zweiter, beweglicher Magnet 8 befindet sich in der unteren Kammer 4 unter dem feststehenden Magnet 7 parallel zu ihm und ist bezüglich desselben so orientiert, daß die ungleichnamigen Pole der beiden Magnete einander gegenüberliegen.

Der feststehende Magnet 7 und der bewegliche Magnet 8 besitzen gleiche Form und gleiche Abmessungen.

Der bewegliche Magnet 8 ist mittels eines biegsamen Bandes 9 mit einem Schwimmer 10 verbunden. Die Länge des biegsamen Bandes 9 kann in Abhängigkeit von dem vorgegebenen zu kontrollierenden Stand verändert werden. Der bewegliche Magnet 8 ist in Richtung auf den Magnet 7 zu verschiebbar angeordnet, und wenn der Flüssigkeits-

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stand im Behälter 5 unter seinem oberen Grenzwert ist, wird dieser Magnet unter Einwirkung des Gewichtes des Schwimmers 10 in seiner unteren Lage festgehalten und stützt sich auf Anschlägen 11 und 12 ab.

In der unteren Lage des beweglichen Magnets 8 wird das magnetische Feld des feststehenden Magnets 7 über den magnetisch gesteuerten Kontakt 6 geschlossen, wodurch der letztere in geschlossenem Zustand ist.

Der bewegliche Magnet 8 ist in einem Abstand von dem feststehenden angeordnet, der sein Anziehen an den feststehenden Magnet 7 beim Eintauchen des Schwimmers 10 in die Flüssigkeit gewährleistet.

Jede der Elektroden des magnetisch gesteuerten Kontaktes 6 ist mit Hilfe von Anschlußleitern mit zugehörigen Klemmen 13 und 14 verbunden, die zum Verbinden des Melders mit einer (nicht dargestellten) äußeren Schutz- oder Signalschaltung bestimmt sind.

Der Fluss ig keits Standmelder gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet folgendermaßen: ■

Es sei angenommen, daß sich der Behälter 5 mit Flüssigkeit füllt und der Flüssigkeitsstand bis zu dem vorgegebenen Grenzwert ansteigt. Der Schwimmer 10 wird, sofern er in die Flüssigkeit eintaucht, "leichter", und die von ihm nach unten ausgeübte Kraft, die über das biegsame Band 9 an dem beweglichen Magnet 8 angreift, beginnt nachzulassen. Die magnetische Zugkraft, die nach oben ge-

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richtet ist und infolge der Zusammenwirkung der magnetischen Felder der Magneten 7 und 8 erzeugt wird, übertrifft bei einem bestimmten vorgegebenen Flüssigkeitsstand das Gewicht des Schwimmers 10, der in die Flüssigkeit eingetaucht ist.

Als Folge davon verschiebt sich der bewegliche Magnet 8 sprunghaft in die obere Lage (in der Zeichnung durch eine punktierte Linie angedeutet), wobei er den Schwimmer 10 mitreißt. Dabei verschieben sich der Schwimmer 10 und der bewegliche Magnet 8 mit einer Geschwindigkeit, die von der Anstiegsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstandes im Behälter 5 unabhängig ist. Infolge der sprunghaften Verschiebung des beweglichen Magnets 8 nimmt im Augenblick die Annäherung desselben an den feststehenden Magnet 7 die Intensität des magnetischen Streufeldes im Bereich des magnetisch gesteuerten Kontaktes 6 ebenfalls sprunghaft ab, und der magnetisch gesteuerte Kontakt 6 wird unterbrochen. In ein Kabel, das an die Klemmen 13 und 14 angeschlossen ist, wird ein elektrisches Signal des Anstiegs des Flüssigkeitsstandes im Behälter 5 abgegeben.

Es sei nun angenommen, daß der Flüssigkeitsstand im Behälter 5 zu sinken beginnt. Der Schwimmer 10 wird, sofern der Flüssigkeitsstand heruntergeht, "schwerer", und die vom Schwimmer 10 nach unten ausgeübte Kraft, die über das biegsame Band 9 am beweglichen Magnet 8 angreift, übertrifft bei einem bestimmten vorgegebenen Flüssigkeitsstand die Zugkraft der Magneten 7 und 8.

Infolgedessen verschiebt sich der bewegliche Magnet 8, indem er sich von dem feststehenden Magnet 7 löst, sprunghaft in die untere

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Lage und setzt auf den Anschlägen 11 und 12 auf. In diesem Fall ruft die sprunghafte Verschiebung des beweglichen Magnets 8 nach unten gleichfalls ein sprunghaftes Ansteigen des magnetischen Streuflusses im Bereich des magnetisch gesteuerten Kontaktes 6 hervor, und dieser Kontakt wird geschlossen.

Es verhält sich hiermit so, daß beim Abstieg des Flüssigkeitsstandes im Behälter 5 unter den vorgegebenen Wert der Magnet 8 sich sprunghaft verschiebt, und zwar unabhängig von der Absinkgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstandes.

Aus der Beschreibung der Funktionsweise des Flüssigkeitsstandmelders ist erkennbar, daß sich der magnetische Streufluß in der Zone des magnetisch gesteuerten Kontaktes 6 bei einer Änderung des Flüssigkeitsstandes sprunghaft und unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstandes ändert. Hierdurch wird ein zuverlässiges Umschalten des magnetisch gesteuerten Kontaktes 6 mit einer erforderlichen Kontaktkraft gewährleistet. In der vorliegenden Erfindung stellt der bewegliche Magnet 8, der mit dem Schwimmer 10 über ein biegsames Element verbunden ist, ein aktives Glied dar, weil er sich unter Einwirkung seines eigenen magnetischen Feldes und des magnetischen Feldes des feststehenden Magnets 7 verschiebt, sobald der Schwimmer 10 beim Eintauchen in die Flüssigkeit an Gewicht verliert, was die Möglichkeit bietet, im Flüssigkeitsstandmelder nicht nur einen Schwimmer, der an der Oberfläche schwimmt, sondern auch einen Schwimmer mit "negativer Schwimmfähigkeit" zu verwenden, d.h. einen Schwimmer mit einem Volumengewicht, das dem spezifischen Gewicht der zu kontrollierenden Flüssigkeit nahe

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ist. Die Verwendung eines Schwimmers mit negativer Schwimmfähigkeit gestattet es, den Flüssigkeitsstandmelder zur Ausrüstung von technologischen Apparaten anzuwenden, die praktisch unter beliebig großen Überdrücken arbeiten können.

Die vorhandene biegsame Verbindung zwischen dem beweglichen Magnet 8 und dem Schwimmer 10 erlaubt es, Grenzwerte des zu kontrollierenden Standes durch Veränderung der Länge des biegsamen Bandes 9 mühelos zu verändern. Die Hauptelemente, die zum Flüssigkeitsstandmelder gehören, weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf und sind imstande, unter Umgebungstemperaturen von -60 C bis zu +100 C zuarbeiten.

Mit dem vorliegenden Flüssigkeitsstandmelder können alle Typen von bestehenden Behältern, darunter von Pontonbehältern und versenkten Behältern, ausgerüstet werden.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   (^J^J FlussigkeitsStandmelder, der einen Schwimmer, der mit der zu kontrollierenden Flüssigkeit zusammenwirkt,- einen im Gehäuse des Flüssigkeitsstandmelders feststehend befestigten Magnet, einen magnetisch gesteuerten Kontakt, der sich im Streufeld dieses Magnets befindet, sowie ein Mittel zur Kompensierung der Einwirkung des magnetischen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt enthält, das mit dem Schwimmer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel zur Kompensierung der Einwirkung des magnetisehen Streuflusses auf den magnetisch gesteuerten Kontakt (6) in Form eines zweiten Magnets (8) ausgeführt ist, der bezüglich des erster en Magnets (7) stets so orientiert ist, daß ihre ungleichnamigen Pole einander gegenüberliegen, und der mittels eines biegsamen Elementes (9) mit dem Schwimmer (lO) verbunden und im Gehäuse, (l) des Flüssigkeitsstandmelders in Richtung auf den ersteren Magnet (7) zu verschiebbar in einem Abstand angeordnet ist,' der sein Anziehen an den ersteren Magnet (7) beim Eintauchen des Schwimmers (lO) in die zu kontrollierende Flüssigkeit gewährleistet.
2. 2. Flüssigkeitsstandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (10) mit einem Volumengewicht ausgeführt ist, das dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit nahe ist.

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