DE3224847C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Niveauanzeiger mit einem Schwimmer, der in einem rohrförmigen Gehäuse verschiebbar ist, das mit einem Behälter in Verbindung steht, dessen Füllungsniveau angezeigt werden soll, und der einen stabförmigen Dipolmagneten enthält, der auf drehbare Permamentmagnet-Dipolmagnete wirkt, die entsprechend ihrer Orientierung verschiedene Farben zeigen, und in einer Richtung parallel zur Achse des Gehäuses und außerhalb von diesem angeordnet sind, und die Achsen senkrecht zu dieser Richtung haben.

Es sind Niveauanzeiger bekannt, die nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren wirken und die zur Verwendung in Kontakt mit chemisch agressiven Flüssigkeiten, die hohen Druck und/oder hohe Temperatur haben, die Umgebung verunreinigen, für Personal schädlich oder giftig sind, die brennbar oder explosiv sind oder die auch an der Zwischenschicht zwischen zwei flüssigen Phasen gleicher optischer Eigenschaften einen Schwimmer aufweisen, der einen Permanentmagneten enthält, der in ein nicht magnetisches Metallrohr eingesetzt ist, das mit dem Behälter für die Flüssigkeit in Verbindung steht, deren Niveau angezeigt werden soll.

Aus der CH-PS 5 76 126 ist ein Niveauanzeiger bekannt, bei dem der Schwimmer mittels einer Führung unverdrehbar in dem Gehäuse angeordnet ist. Die zum unverdrehbaren Führen des Schwimmers vorgesehenen Führungseinrichtungen erhöhen den konstruktiven Aufwand des Niveauanzeigers und haben außerdem den Nachteil, daß sie möglicherweise - besonders bei Flüssigkeiten hoher Viskosität - zu einem Festklemmen des Schwimmers und damit zum Ausfall der Niveauanzeige führen.

In der DE-PS 9 69 404 ist ein Niveauanzeiger beschrieben, bei dem auf einem scheibenförmigen Schwimmer fest ein stabförmi­ ger Permanentmagnet angeordnet ist, der außerhalb des Behäl­ ters in einer Reihe angeordnete Permanentmagnet-Dipole ver­ drehen kann. Der Schwimmer und der Dipolmagnet sind fest miteinander verbunden.

Aus der CH-PS 3 63 816 ist ein Flüssigkeitsstandsanzeiger bekannt, bei dem ein Magnetdipol starr mit einem Schwimmer gekoppelt ist. Aus der CH-PS 3 60 220 ist weiterhin, ähnlich wie in der eingangs erwähnten CH-PS 5 76 126, ein Flüssigkeits­ standsanzeiger mit einem Schwimmer, in dem ein Magnet ver­ schiebbar eingeklemmt ist, bekannt.

Die bisher vorgeschlagenen Lösungen haben Nachteile, und zwar aufgrund des hohen Gewichts des Magneten oder aufgrund der Notwendigkeit, in das Rohr Führungen für den Schwimmer einzusetzen, was zu einer Erhöhung der Kosten und der Mög­ lichkeit einer unregelmäßigen Arbeitsweise führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Niveauanzeiger der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzu­ bilden, daß trotz einfachem konstruktiven Aufbau eine zuver­ lässige Niveauanzeige erhalten wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Niveauanzeiger ist auf eine Führung für den Schwimmer verzichtet, so daß sich der Schwimmer nach oben und nach unten bewegen und sich darüber hinaus auch noch drehen kann. Ermöglicht wird dies durch die drehbare Lagerung des Dipolmagneten innerhalb des Schwimmers. Unabhängig von der Orientierung des Schwimmers kann sich so der Dipolmagnet leicht durch die magnetische Kopplung mit den außerhalb des Gehäuses angeordneten Permanentmagnet-Dipolmagneten in der erforderlichen Richtung orientieren.

Innerhalb des Schwimmers, der z. B. aus einem an den Enden geschlossenen Hohlzylinder besteht, ist der Permanentmag­ net derart angeordnet, daß er um die Längsachse des Zylin­ ders frei drehbar ist.

Der Magnet wird daher entsprechend der Wirkung eines äußeren Magnetfeldes orientiert, das von Dipolmagneten erzeugt wird, die in der Säule des Niveauanzeigers ange­ ordnet sind.

Die Orientierung des Magneten ist daher von der des zylindrischen Schwimmers, der ihn enthält, unabhängig und wird daher durch dessen Bewegungen nicht gestört. Außerdem trägt die Anordnung mit einem horizontalen, nicht geführten Magneten dazu bei, nur eine minimale Anzahl von magnetischen Zylinderkörpern in einer Reihe (einen oder zwei) zu beeinflussen, da das Magnetfeld auf einen kleinen Bereich begrenzt werden kann, so daß dadurch die Genauigkeit der Niveauanzeige erhöht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Niveauanzeigers zusammen mit einem Längsschnitt im Bereich des Schwimmers,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III in Fig. 2.

Der Niveauanzeiger besteht im wesentlichen aus einem zylin­ drischen, im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse 1, in dem ein ebenfalls zylindrischer, jedoch einen etwas geringeren Durchmesser aufweisender Schwimmer 2 verschiebbar ist. Der zylindrische Schwimmer 2 hat innen in einer Lage entspre­ chend der Schwimmlinie in der Flüssigkeit einen Permanent­ magneten 3, der um eine Achse 4 frei drehbar ist, die im wesentlichen mit der Längsachse des Schwimmers überein­ stimmt.

Außerhalb des Gehäuses 1, das durch Rohre 5 und 6 mit einem Behälter für eine Flüssigkeit in Verbindung steht, deren Niveau angezeigt werden soll, ist in geringem Ab­ stand eine Säule 7 angeordnet, die durch Ringe 7a gehalten ist, die um eine Achse 9 drehbare Zylinderkörper enthält und eine transparente Seite 10 hat.

In den Zylinderkörpern sind starr Dipolmagnete 11 ange­ ordnet. Die Zylinderkörper 8 haben auf den beiden, durch eine Längsebene bestimmten Hälften unterschiedliche Farben, und die Dipolmagnete 11 sind derart eingesetzt, daß ihre Achse in dieser Ebene und senkrecht zur Achse 9 liegt. Der Magnet 3 ist am Schwimmer 2 durch Stifte 12 und 13 gehalten, die in gegenüberliegenden Sitzen von Scheiben 14 und 15 drehbar sind, die innerhalb des Schwimmers starr befestigt sind.

Die Scheiben 14 und 15 haben Bohrungen 16 zum Druckaus­ gleich innerhalb des Schwimmers.

Der beschriebene Niveauanzeiger arbeitet wie folgt:

In einer Stellung entfernt vom Schwimmer 2 können sich die Dipolmagnete 11 um die Achse 9 des sie enthaltenden Zylinderkörpers 8 frei drehen und ordnen sich daher ent­ gegengesetzt ausgerichtet parallel zu dem von ihnen erzeug­ ten Magnetfeld an, wobei jeweils ein Magnetpol gegen den entgegengesetzten Pol des benachbarten Dipolmagneten weist.

Auf diese Weise ist durch die transparente Stirnseite 10 eine Folge von Zylinderkörpern 8 sichtbar, die bis zu einer bestimmten Stelle eine definierte Farbe zeigen und jenseits davon die entgegengesetzte Farbe; diese Stelle wird von der Niveauhöhe der Flüssigkeitsfläche bestimmt, da das Magnetfeld der Dipolmagnete 11 durch die Nähe des Magneten 3 im Schwimmer beeinflußt wird. Dieser Magnet wird von den Dipolmagneten 11 angezogen und von diesem Feld derart orientiert, daß es sich mit seiner Achse gegen die Dipolmagnete 11 richtet.

Die Intensität der Magnetisierung des Magneten 3 ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß eine bestimmte Anzahl der Zylinderkörper 8 (z. B. zwei oder 3) gedreht wird, jedoch nicht derart, daß das Feld der Dipolmagnete vollständig überwunden wird, so daß dieses Feld ständig die Orientierung des Magneten 3 aufrechterhalten kann.

Das Vorhandensein des Magneten 3 bewirkt eine Drehung der Dipolmagnete 11, die das Bestreben haben, ihre anfängliche vertikale Ordnung aufzugeben und sich horizontal parallel zur Magnetachse des Magneten 3 anzuordnen.

Wenn daher die Dipolmagnete in dem Abschnitt unterhalb des Magneten 3 derart angeordnet sind, daß der Nordpol nach unten gerichtet ist, bewirkt das Vorhandensein des Magneten 3, der mit seinem Nordpol gegen die Dipolmagnete weist, daß der ihm zugewandte Zylinderkörper 11a sich mit seiner Achse horizontal, der Zylinderkörper 11b sich schräg mit seinem Nordpol nach unten gerichtet und der Zylinderkörper 11c sich schräg mit seinem Nordpol nach oben gerichtet anordnet. Die Zylinderkörper oberhalb des Magneten 3 verlaufen daher alle parallel mit dem Nord­ pol nach oben gerichtet.

Auf diese Weise zeigen die Zylinderkörper 8, an denen die Dipolmagnete befestigt sind, die Seite mit der entgegenge­ setzten Farbe, z. B. Weiß, gegenüber denen der unteren Zone, die z. B. Rot zeigen.

Eine Niveauänderung der Flüssigkeit im Gehäuse 1 hat die Verschiebung des Schwimmers im Gehäuse und folglich die Verschiebung der Farbinversionszone zur Folge, so daß damit die neue Flüssigkeitsniveauhöhe angezeigt wird. Da die Orientierung des Magneten 3 von der entgegengesetzten Orientierung der Magnetfelder der Dipolmagnete 11 im Abschnitt unterhalb bzw. oberhalb des Magneten 3 abhängt, ist keine andere Einrichtung notwendig, die die Lage des Magneten steuert.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Stifte 12 und 13 in den Scheiben 14 und 15 ausge­ bildeten Sitzen drehbar sind, die aus geeigneten Materia­ lien mit geringer Reibung wie Kunststoff (z. B. unter der Handelsbezeichnung Teflon erhältlichem Kunststoff) herge­ stellt sind, damit immer die optimale Orientierung des Magneten 3 gegen die Säule der Dipolmagnete 11 erreicht wird. Der Schwimmer 2 kann mit Druck beaufschlagt sein, oder auch unter Atmosphären- oder Umgebungsdruck stehen, in welch letzterem Falle er mittels eines Entlüftungsrohres 17 mit der Gasphase in Verbindung steht. Der Schwimmer 2 ist zusammen mit dem Magneten 3 derart ausgebildet, daß die Schwimmlinie unter den Temperatur- und Druckbedingungen bei der Verwendung der Einrichtung in Höhe der Achse des Magneten liegt. Wenn erhebliche Änderungen im Verhältnis zwischen den spezifischen Gewichten der flüssigen und gas­ förmigen Phase (z. B. zwischen Wasser und Wasserdampf nahe dem kritischen Punkt und bei Umgebungstemperatur und -druck) auftreten, verwendet man eine Eichkurve, um das tatsächliche Niveau unter verschiedenen Momentanbedingungen bei den Betriebsbedingungen auf der Grundlage der Ablesung am Niveauanzeiger zu gewinnen.

Das Gehäuse 1, der Schwimmer 2 und die Säule 7 können aus verschiedenen Materialien, z. B. rostfreiem Stahl, Aluminium, PVC und dergleichen entsprechend den Erfordernissen herge­ stellt sein, die nicht magnetisch sind.

Claims (6)

1. Magnetischer Niveauanzeiger, umfassend einen Schwimmer (2), der in einem rohrförmigen Gehäuse (1) verschiebbar ist, das mit einem Behälter in Verbindung steht, dessen Füllungs­ niveau angezeigt werden soll, und der einen stabförmigen Dipolmagneten (3) enthält, der auf drehbare Permanentmagnet- Dipolmagnete (11) wirkt, die entsprechend ihrer Orientierung verschiedene Farben zeigen, und in einer Richtung parallel zur Achse des Gehäuses (1) und außerhalb von diesem ange­ ordnet sind und Drehachsen senkrecht zu dieser Richtung haben, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Gehäuse (1) frei bewegbare Schwimmer (2) den stabförmigen Dipolmagneten (3) derart lagert, daß sich dieser innerhalb des Schwimmers (2) in einer Ebene senkrecht zu den Achsen des Gehäuses (1) und des Schwimmers (2) zu drehen ver­ mag, wobei sein Magnetfeld senkrecht zur Drehachse orientiert ist.

2. Niveauanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Permanentmagnet-Dipolmagnet (3) zylin­ drisch ausgebildet und mit der Drehachse senkrecht zur Symmetrie-Längsachse angeordnet ist.

3. Niveauanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Dipolmagnet (3) in zwei Stiften (12, 13) gehalten ist, die in gegenüberliegenden Sitzen drehbar sind, die in der Mitte zweier Scheiben (14, 15) ausgebildet sind, die innerhalb des Schwimmers (2) oberhalb und unterhalb des Dipolmagneten (3) angeordnet sind.

4. Niveauanzeiger nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Scheiben (14, 15) Druckausgleichsöffnungen (16) haben.

5. Niveauanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (2) druckbeaufschlagt, mit dem atmosphärischen Druck oder mit Umgebungsdruck beaufschlagt ist.

6. Niveauanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolmagnete (11) zylindrisch ausgebildet und in Zylinder­ körpern (8) mit orthogonalen Achsen befestigt sind, und daß die Zylinderkörper (8) auf den beiden Hälften in Längsrichtung unterschiedliche Farben haben.