DE2627253B2 - Flüssigkeitsstand-Signalgeber - Google Patents
Flüssigkeitsstand-SignalgeberInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsstand-Signalgeber mit magnetischer Durchführung.
Ein solcher Flüssigkeitsstand-Signalgeber soll anzeigen, ob ein vorgegebener Flüssigkeitsstand in einem
Behälter erreicht ist oder nicht. Dementsprechend ist der Schalter in einer oder der anderen
Schaltstellung. Das Erreichen des vorgegebenen Flüssigkeitsstandes wird von einem beweglichen Schwimmer
im Inneren des Behälters festgestellt, der dann von der Flüssigkeit angehoben wird. Es muß ein
außerhalb des Behälters angeordneter Schalter betätigt werden. Um dabei die mit der Durchführung mechanischer
Glieder durch die Behälterwandung ver- r> bundenen Abdichtungsprobleme zu vermeiden, sind
magnetische Durchführungen bekannt. Bei solchen magnetischen Durchführungen ist mit dem Schwimmer
ein Magnet verbunden. Dieser Magnet wirkt durch den aus unmagnetischem Material bestehenden
ι» Flansch hindurch auf einen Anker, der bei der Bewegung des Schwimmers bewegt wird und einen Schalter
betätigt.
Üblicherweise sind dieser Anker und der Schalter in einem auf der Außenseite des Flansches angeord-
> neten Gehäuse untergebracht. Dabei haben sich in der Praxis erhebliche Probleme ergeben.
In dem Behälter, in dem der Flüssigkeitsstand überwacht werden soll, können beim Ablauf chemischer
Prozesse starke Temperaturschwankungen auf-
.·(! treten. Die Temperaturen können sich zwischen tief
unter dem Gefrierpunkt liegenden Tiefstwerten und relativ hohen Temperaturen ändern. Dies hat auch
starke Temperaturschwankungen des Gehäuses und des darin angeordneten Schaltermechanismus zur
j-. Folge. Solche Schwankungen der Temperatur des Gehäuses
können außer durch Schwankungen der Behältertemperaturen auch durch äußere Einflüsse wie
Sonneneinstrahlung oder Änderungen der Außentemperatur hervorgerufen werden.
to Eine Abkühlung des Gehäuses bewirkt nach den Gasegesetzen eine Verminderung des Luftdrucks im
Gehäuse. Es wird Luft aus der Atmosphäre durch Undichtigkeiten des Gehäuses angesaugt. Diese Luft
enthält Feuchtigkeit, und ein Teil dieser Feuchtigkeit
r· kondensiert und gefriert gegebenenfalls auf der Innenwandung
des Gehäuses und den Oberflächen der in dem Gehäuse angeordneten Teile. Erwärmt sich
das Gehäuse und die darin enthaltene Luft wieder, so entsteht ein Überdruck, der zu einem Abströmen
in von Luft führt. Wenigstens ein Teil des aus der Luft
kondensierten Wassers bleibt jedoch bei diesem Vorgang im Inneren des Gehäuses zurück. Dieser Effekt
ist kumulativ, und bei einer längeren Betriebszeit des Gerätes kann schließlich eine Eisschicht gebildet wer-
4-, den, welche die Funktion des Schalters behindert oder Kurzschlüsse hervorruft.
Es sind verschiedene Versuche gemacht worden, diese unerwünschte Erscheinung zu verhindern.
Zunächst wurde versucht, durch Abdichtung das
Zunächst wurde versucht, durch Abdichtung das
v> Eindringen von Außenluft in das Gehäuse zu verhindern.
Damit kann jedoch die Ansammlung von Feuchtigkeit im Gehäuse infolge des geschilderten Effekts
allenfalls verzögert aber nicht verhindert werden. Es hat sich gezeigt, daß Außenluft beispielsweise
sogar längs der Isolation von Kabeln in das Gehäuse eintritt. Eine das Eindringen von Luft in das Gehäuse
bei den auftretenden Temperaturschwankungen und über lange Betriebszeiten hinweg ausschließende Abdichtung
übersteigt den für technische Geräte tragba-
M) ren Aufwand, wenn sie überhaupt möglich ist.
Es ist daher weiter versucht worden, die in das Gehäuse eindringende Feuchtigkeit durch ein im Gehäuse
angeordnetes Trocknungsmittel wie Silicagel aufzufangen. Diese Maßnahme verzögert jedoch die
hi Ansammlung von Feuchtigkeit und Vereisung des
Gehäuseinneren nur um die Zeitspanne, die erforderlich ist, um das Silicagel mit Feuchtigkeit zu sättigen.
Es ist weiterhin versucht worden, eine Kondensa-
tion von Feuchtigkeit in dem Gehäuse dadurch zu verhindern, daß das Gehäuse beheizt wird. Eine solche
Beheizung bedingt einen ständigen Energieverbrauch. Sie ist außerdem nicht zulässig bei eigcnsicheren Geräten
in explosionsgefährdeten Räumen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsstand-Signalgeber der eingangs definierten
Art mit magnetischer Durchführung zu schaffen, der auch bei ständigen periodischen Temperatur-Schwankungen
über lange Betriebszeiten hinweg unter Vermeidung der vorstehend geschilderten Effekte
ungestört arbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Kombination der nachstehenden, an sich bekannten
Merkmale:
a) Ein scheibenförmiger Flansch, der an einen Behälter ansetzbar ist und einen Durchbruch in der
Behälterwandung abschließt und der wenigstens teilweise aus unmagnetischem Material besteht,
weist auf seiner Innenseite ein Paar von sich senkrecht zum Flansch erstreckenden Lagerarmen
auf, zwischen denen ein doppelarmiger Hebel schwenkbar gelagert ist, welcher an seinem
inneren, dem Flansch abgewandten Ende einen Schwimmer und an seinem flanschseitigen Ende
einen Magneten trägt, und ein elektrischer Schalter außerhalb des Behälters ist Jurch das
unmagnetische Material hindurch von dem Magneten betätigbar.
b) Der elektrische Schalter ist ein Reed-Schalter mit einem schutzgasgefüllten Gefäß, der in einem
von einer radialen Bohrung des Flansches gebildeten Hohlraum angeordnet ist.
c) Das Gefäß des Reed-Schalters ist mit einer Vergußmasse umgössen.
Es hat sich gezeigt, daß mit der vorstehend genannten Merkmalskombination die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe gelöst werden kann. Der doppelarmige Hebel mit dem Magneten und dem
Schwimmer ist im wesentlichen ausbalanciert. Die Bewegung des Magneten wird durch Änderungen des
Auftriebs am Schwimmer hervorgerufen, ohne daß der Schwimmer als Ganzes in der zu überwachenden
Flüssigkeit schwimmfähig sein müßte. Der Schwimmer kann daher hinreichend druckfest ausgebildet
werden, so daß er nicht bei hohen Verfahrensdrücken zusammengequetscht wird. Die Ausbildung des elektrischen
Schalters als Reed-Schalter in einer radialen Bohrung des Flansches vermeidet ein zusätzliches an
den Flansch angesetztes Gehäuse. Das Volumen der Bohrung kann von vornherein sehr klein gehalten
werden, wodurch auch die Menge der ansaugbaren feuchten Luft im Falle einer Abkühlung gering gehalten
wird. Außerdem weist der Flansch auf der Außenseite keine vorstehenden Teile auf, an denen Kräfte
angreifen und auf den Reed-Schalter wirksam werden könnten. Durch Umgießen des Gefäßes des Reed-Schalters
mit einer Vergußmasse werden einmal die Zuleitungen des Reed-Schalters von der Vergußmasse
umgeben und gegen Kurzschluß infolge sich ansammelnder Flüssigkeit gesichert. Außerdem wird das
Luftvolumen in dem Hohlraum so weit verkleinert, daß der geschilderte »Pumpeffekt« nicht einrcten
kann. Das Vergießen des Reed-Schalters in dem Hohlraum ist möglich, da der Hohlraum mit dem
Reed-Schalter in dem Flansch gegen mechanische Beanspruchungen weitgehend geschützt untergebracht
ist und somit keine Deformationen auftreten, die von der Wandung des Hohlraums über die Vergußmasse
auf den Reed-Schalter übertragen werden könnten.
Ein Flüssigkeitsstand-Signalgeber mit einem scheibenförmigen Flansch und einen sich senkrecht zu dem
Flansch erstreckenden doppelarmigen Hebel, der einerseits einen Schwimmer und andererseits einen Magneten
trägt, wobei der Magnet durch den Flansch hindurch einen Schalter betätigt, ist beispielsweise bekannt
aus der DE-PS 1 149077. Bei dieser bekannten Anordnung sitzt jedoch der Schalter in einem relativ
großen Gehäuse, so daß auch bei Abdichtung dieses Gehäuses der eingangs geschilderte »Pumpeffekt''
eintritt.
Es ist ein Flüssigkeitsstand-Signalgeber bekannt, bei welchem der elektrische Schalter ein Reed-Schalter
mit einem schutzgasgefüllten Gefäß ist, der in einem von einer radialen Bohrung des Flansches gebildeten
Hohlraum angeordnet ist (CH-PS 521 573).
Bei dieser bekannten Anordnung bildet der Flansch einen horizontalen Deckel eines mit dem Behälter
kommunizierenden Gehäuses. In diesem Gehäuse ist ein Schwimmer vertikalbeweglich geführt. Bei dieser
bekannten Anordnung ist der Schwimmer naturgemäß nicht ausbalanciert. Er muß in der Flüssigkeit
schwimmfähig sein, so daß er sich mit dem Flüssigkeitsstand aufwärts gegen den Deckel bewegt und einen
an dem Schwimmer befestigten Magneten in den Bereich des Reed-Schalters bringt. Ein solcher Flüssigkeitsstand-Signalgeber
ist nicht geeignet zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes von Flüssigkeiten geringer Dichte unter hohem Druck, beispielsweise
von verflüssigten Gasen. Der Hohlraum in dem Flansch enthält ein relativ großes Luftvolumen, in
welchem auch die Anschlußkontakte des Reed-Schalters angeordnet sind. Aus den geschilderten Gründen
würde sich trotz der Abdichtung des Hohlraums nach außen bei periodischen starken Temperaturschwankungen
durch den eingangs geschilderten »Pumpeffekt« in dem Hohlraum Feuchtigkeit ansammeln, welehe
im Verlaufe der Zeit die Funktionsfähigkeit des Signalgebers beeinträchtigt.
Es ist weiterhin eine Anordnung bekannt (GB-PS 1391776). bei welcher ein Reed-Schalter in einer
vertikal angeordneten langgestreckten Kapsel sitzt, die zentral in ein mit dem Behälter verbundenes Gehäuse
hineinragt. Auf der zylindrischen Mantelfläche der Kapsel ist ein Schwimmer mit einem Dauermagneten
beweglich geführt. Das Innere der Kapsel ist durch eine Isoliermasse ausgefüllt. Die Isoliermasse
hat bei dieser bekannten Anordnung den Zweck, eine Isolation zwischen einer zentral zu dem Reed-Schalter
führenden Zuleitung und der als Rückleitung fungierenden, metallischen Kapsel zu gewährleisten. Bei
dieser bekannten Anordnung erfolgt die Betätigung des Reed-Schalters dadurch, daß der nicht-ausbalancierte
Schwimmer sich vertikal längs der Kapsel bewegt. Der Schwimmer muß also in der zu überwachenden
Flüssigkeit schwimmen. Auch dies schließt die Verwendbarkeit einer soichen Anordnung bei einer
Flüssigkeit von geringem spezifischen Gewicht unter hohem Druck, beispielsweise bei flüssigen Gasen,
aus.
Es ist weiterhin eine Anordnung bekannt (Firmendruckschrift Kühler, Typenblatt 1012 »Niveauschalter«),
bei welcher an einem Flansch auf der Innenseite des Behälters Langarme angeordnet sind, die
sich waagerecht, senkrecht zur Ifbenc des Flansches erstrecken und einen doDDelarrniecn Hebel traeen.
Der doppelarmige Hebel trägt an seinem inneren Ende einen Schwimmer und an dem dem Flansch zugewandten
äußeren Ende einen Stabmagneten. Ein Reed-Schalter sitzt in einer axialen Bohrung eines von
dem Flansch nach außen vorstehenden Gehäuses. Diese Bohrung ist gegen die Atmosphäre durch eine
Dichtung abgeschlossen. Innerhalb der Bohrung ist der Reed-Schalter von einem Luftraum umgeben.
Auch hier besteht die Gefahr, daß durch den eingangs geschilderten »Pumpeffekt« im Laufe der Zeit Feuchtigkeit
in den den Reed-Schalter enthaltenden Hohlraum eintritt, und zwar ggf. innerhalb des Mantels des
Zuleitungskabels. Ein Vergießen des Hohlraumes mit einer Vergußmasse würde bei dieser axialen Anordnung
des Reed-Schalters in einem gegenüber dem Flansch nach außen vorstehenden Gehäuse die Gefahr
mit sich bringen, daß durch Kräfte, die auf dieses Gehäuse wirken und über die Vergußmasse auf den
Reed-Schalter übertragen werden, eine Veränderung des Schaltpunkts des Reed-Schalters oder eine Fehlschaltung
verursacht wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstand-Signalgebers;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht von rechts in Fig. 1 teilweise im Schnitt;
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt des Flansches.
Mit 10 ist ein Flansch bezeichnet, der in üblicher Weise auf einen Durchbruch einer Behälterwandung
aufsetzbar ist und diesen abschließt. Auf der Innenseite des Flansches 10 ragt ein Paar waagerechter Lagerarme
12 in den Behälter hinein. Zwischen den Lagerarmen 12 ist ein Schwimmer 14 mit einem
doppelarmigen Hebel 16auf einer Achse 18 schwenkbar gelagert. Am Ende des Hebels 18 ist in einer geeigneten
Kapselung 20 ein Magnet angebracht. Bei der Hubbewegung des Schwimmers 14 unter dem
Einfluß eines Auftriebs bewegt sich die Kapselung 20 mit dem Magneten dicht vor der Innenfläche des aus
einem unmagnetischen Material hergestellten Flansches 10.
Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Flansch eine Radialbohrung 22 auf, die sich bis über
die Mitte des Flansches 10 erstreckt. In diese Radialbohrung 22 ist eine Kunststoffhülse aus Polytetrafluoräthylen
eingeschoben, deren Außendurchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der Bohrung ent
spricht. In der Kunststoffhülse 24 sitzt ein Reed Schalter 26 mit einer Zunge 28 aus ferromagneti
schem Material, die zwischen zwei Kontakten 30 um >
32 beweglich ist. Die Zunge und Kontakte sitzen ir einer mit Schutzgas gefüllten Kapsel 34 aus unma
gnetischem Material und sind mit nach außen geführ ten Klemmen 36, 38 und 40 verbunden. An der mi
der Zunge 28 verbundenen inneren Klemme 36 is ein Anschlußdraht 42 verlötet, der innerhalb de:
Kunststoffhülse 24 längs der Kapsel 34 nach auswärt: geführt ist.
Der Zwischenraum zwischen der Kapsel 34 und de Kunststoffhülse 24 ist mit einer Vergußmasse 44 aus
gefüllt. Zu diesem Zweck wird eine abgemessene Menge von Vergußmasse in noch flüssigem Zustanc
in das Innere der Kunststoffhülse eingebracht, wöbe das geschlossene Ende der Kunststoffhülse nach untei
gerichtet ist. Beim Einsetzen der Kapsel 34 wird dies* Vergußmasse verdrängt und schließt die Klemmen 3J
und 40 sowie die damit verbundenen Anschlußdräht« 46 und 48 eines Zuleitungskabels 50 ein.
Das Zuleitungskabel 50 ist luftdicht umkleidet unc ist bis zu der Vergußmasse 44 in die Kunststoffhülse
24 eingeschoben, wobei der Mantel des Zuleitungska bels 50 an der Innenwandung der Kunststoffhülse an
liegt. In die Bohrung 22 ist weiterhin eine Druckhülsc 52 eingesetzt, welche das Zuleitungskabel 50 umgib
und mit ihrer Stirnfläche an der Stirnfläche am offener Ende der Kunststoffhülse 24 anliegt. Die Druckhüls«
52 ist durch einen Gewindering 54, der in ein Gewind« 56 am äußeren Ende der Bohrung 22 eingeschraub
ist, gesichert. Der Gewindering 54 trägt weiterhin ein« übliche Zugentlastung 58 für das Kabel 50.
Bei der beschriebenen Anordnung entfällt ein ge sondertes Gehäuse für den Schalter. Die Gasvolumin;
sind minimal, so daß der »Pumpeffekt«, d. h. das An saugen feuchter Außenluft und die Ansammlung vor
Feuchtigkeit bei der wiederholten Abkühlung unc Wiedererwärmung, nicht oder nur in vernachlässigbarem
Maße eintritt. Selbst wenn innerhalb der Isolatior des Kabels in Spalten zwischen Isolation und Drah
Luft eingesaugt würde, so könnte diese keine nennenswerten Feuchtigkeitsmengen mit sich führen. E;
würde nämlich die Luft bei dem abwechselnden Abkühlen und Wiedererwärmen wegen des kleinen Vo
lumens nur innerhalb dieser Spalte hin- und herge pumpt, so daß keine frische Außenluft in den Schaltei
gelangen kann, sondern nur Luft, die ihre Flüssigkei schon einmal abgegeben hat.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Flüssigkeitsstand-Signalgeber mit magnetischer Durchführung, gekennzeichnet durch
die Kombination der nachstehenden, an sich bekannten Merkmale:
a) Ein scheibenförmiger Flansch (10), der an einen Behälter ansetzbar ist und einen
Durchbruch in der Behälterwandung abschließt und der wenigstens teilweise aus unmagnetischem
Material besteht, weist auf seiner Innenseite ein Paar von sich se nkrecht
zu dem Flansch (10) erstreckenden Lagerarmen (12) auf, zwischen denen ein doppelarmiger
Hebel (16) schwenkbar gelagert ist, welcher an seinem inneren, dem Flansch abgewandten
Ende einen Schwimmer (14) und an seinem flanschseitigen Ende einen Magneten (20) trägt, und ein elektrischer Schalter
außerhalb des Behälters ist durch das unmagnetische Material hindurch von dem Magneten (20) betätigbar.
b) Der elektrische Schalter ist ein Reed-Schalter (26) mit einem schutzgasgefüllten Gefäß,
der in einem von einer radialen Bohrung (22) des Flansches (10) gebildeten Hohlraum angeordnet
ist.
c) Das Gefäß des Reed-Schalters (26) ist mit einer Vergußmasse (44) umgössen.
2. Flüssigkeitsstand-Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Reed-Kontakt (26) ein einer an ihrem inneren Ende geschlossenen Kunststoffhülse (24) sitzt,
deren Außendurchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der Bohrung (22) entspricht.
3. Flüssigkeitsstand-Signalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein luftdicht
umkleidetes Zuleitungskabel (50) mit den Anschlüssen (42, 46, 48) für den Reed-Kontakt
(26) in das offene Ende der Kunststoffhülse (24) bis zu der Vergußmasse (44) eingeschoben ist, wobei
der Mantel des Zuleitungskabels (50) an der Innenwandung der Kunststoffhülse (24) anliegt.
4. Flüssigkeitsstand-Signalgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Bohrung eine Druckhülse (52) eingesetzt ist, welche das Zuleitungskabel (50) umgibt und mit ihrer
Stirnfläche an der Stirnfläche am offenen Ende der Kunststoffhülse (24) anliegt.
5. Flüssigkeitsstand-Signalgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunststoffhülse (24) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
Priority Applications (2)
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GB (1) | GB1558250A (de) |
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