DE3623741A1 - Schwingstab-grenzschalter zur niveaumessung von fluessigkeiten und schuettguetern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingstab-Grenzschalter zur Niveaumessung von Flüssigkeiten und Schüttgütern, der aus einer in eine Behälterwand einschraubaren Gewindehülse mit einem Schwingboden, an dessen Außenfläche ein oder mehrere Schwingstäbe angebracht sind, einem innerhalb der Gewindehülse angeordneten Schwingungserzeuger und piezo­ elektrischen Schwingungsempfänger sowie einem an der Ge­ windehülse befestigten Gehäuse besteht, welches die elek­ trischen und elektronischen Bauteile für den Schwingungs­ erzeuger und den Schwingungsempfänger enthält.

Schwingstab-Grenzschalter dienen der Niveaumessung von Flüssigkeiten und Schüttgütern in Behältern (Silos). Kommt die Flüssigkeit oder das Schüttgut mit den in Schwingung versetzten Schwingstäben in Berührung, er­ folgt eine Dämpfung, die von dem piezoelektrischen Schwingungsempfänger aufgenommen und mittels einer elektronischen Schaltung ausgewertet wird. Bei den bekannten Schwingstab-Grenzschaltern werden die Schwing­ stäbe mit einem piezoelektrischen Schwingungserzeuger in Schwingung versetzt und auch der Schwingungsempfang geschieht mit Hilfe eines piezoelektrischen Empfängers. Diese piezoelektrischen Bauteile sind in der Regel an schwingfähigen Teilen des Gerätes mittels Kunststoffkle­ ber o. dgl. befestigt, so daß im Falle eines Defektes ein Austausch im eingebauten Gerätezustand praktisch nicht möglich ist. Es sind Geräte mit einem in der Regel hohl ausgebildeten Schwingstab bekannt, in deren Hohl­ raum der Schwingungserzeuger angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführung sind am Schwingboden zwei Schwing­ stäbe befestigt, und der piezoelektrische Schwingungs­ erzeuger ist an der Gegenfläche des Schwingungsbodens befestigt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schwingstab-Grenzschalter der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß die der Schwingungserregung, dem Schwingungsempfang und der Signalauswertung dienen­ den Bauteile auch im eingebauten Gerätezustand schnell und einfach austauschbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb der Gewindehülse ein mit dem Schwingboden ver­ bundener und mit einem Eisenkern versehener innerer Schwingstab und eine Führungshülse angeordnet sind, welche einen elektrischen Schwingmagneten und den von einer Druckfeder gegen den Schwingboden gedrückten piezoelektrischen Schwingungsempfänger enthält.

Sowohl der Schwingungserzeuger wie auch der Schwingungs­ empfänger sind austauschbare Bauteile, die mit Hilfe einer Führungshülse und einer Druckfeder in ihrer Ar­ beitsstellung fixiert werden. Während die Gewindehülse mit den zugehörigen Schwingstäben am Behälter einge­ schraubt bleibt, kann bedarfsweise nach Abnehmen des Gehäuses die Führungshülse herausgezogen werden, um den Schwingmagneten und/oder den piezoelektrischen Schwingungsempfänger auszutauschen. Im eingebauten Zu­ stand wird der piezoelektrische Schwingungsempfänger in einfacher Weise mit Hilfe einer Druckfeder gegen den Schwingboden gedrückt. Auch bei der Erstmontage kann zunächst die nur mit den Schwingstäben versehene Gewinde­ hülse in die Wand des Behälters eingebaut und anschlie­ ßend das Einstecken der empfindlichen Geräteteile vorge­ nommen werden.

Die Führungshülse ist zweckmäßig mit einem Längsschlitz versehen, in dem der innere Schwingstab liegt. Hierdurch wird eine genaue Lage des Schwingmagneten zum inneren Schwingstab erreicht. Zur Fixierung der Bauteile in der Führungshülse ist die Druckfeder vorzugsweise zwischen dem mit seinem Ende an einer Schulter der Führungshülse anliegenden Schwingmagneten und dem Schwingungsempfän­ ger angeordnet. Weiterhin kann die Führungshülse mit einem schalenförmigen Ansatz versehen sein, in dem die elektronischen Bauteile untergebracht sind, die bei­ spielsweise einer einlegbaren Leiterplatte zugeordnet sind. Das Gehäuse ist vorzugsweise mit einem auf die Gewindehülse aufsteckbaren und durch Schnappverschlüsse verriegelten Stutzen versehen, so daß die Erstmontage erheblich vereinfacht wird. Wenngleich das Gerät mit ein oder einer beliebigen Anzahl Schwingstäben versehen sein kann, sind vorzugsweise auf der Außenfläche des Schwingbodens drei Schwingstäbe vorgesehen, und der innere Schwingstab liegt axial zu einem äußeren Schwing­ stab.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt; es zeigt:

Fig. 1 einen Schwingstab-Grenzschalter in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das mittlere Geräte­ teil des Gegenstandes der Fig. 1 und

Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 in einem Querschnit nach Linie I-I.

Der Schwingstab-Grenzschalter besteht im wesentlichen aus einer Gewindehülse 1, die mit ihrem Außengewinde 2 unter Zwischenlage eines Dichtungsringes 3 in eine ent­ sprechende Gewindebohrung eines Behälters (Silos) ein­ schraubbar ist (nicht dargestellt). Die Gewindehülse 1 ist mit einem Schwingboden 4 versehen, der einerseits den Siloraum zum Geräteraum abschließt und anderseits mit drei in den Siloraum ragenden Schwingstäben 5 ver­ sehen ist. Diese Schwingstäbe 5 sind um 120° versetzt angeordnet und weisen an ihrem Ende eine die Schwing­ masse vergrößernde Paddel auf. Innerhalb der Gewinde­ hülse 1 befindet sich ein der Schwingungserzeugung die­ nender, rohrförmiger Schwingstab 6, in dessen Hohlraum ein stabförmiger Eisenkern 7 angeordnet ist. Dieser innere Schwingstab 6 liegt axial zu der Längsachse eines der drei in den Siloraum ragenden Schwingstäbe 5, wobei dieser äußere Schwingstab 5 und der innere Schwing­ stab 6 auch einen einheitlichen Stab bilden können. Die mit dem Schwingboden 4 und den Schwingstäben 5, 6 versehene Gewindehülse 1 bildet ein einheitliches metal­ lisches Bauteil.

Dem Schwingstab-Grenzschalter ist weiterhin ein Gehause­ unterteil 8 zugeordnet, das unter Zwischenlage eines O- Ringes 25 mittels eines mit hakenförmigen Schnappver­ schlüssen 10 versehenen Stutzens 9 über einen mit einer Schnappschulter 11 versehenen Hals 12 der Gewindehülse 1 steckbar ist. Darüber liegt eine Dichtungsmanschette 13. Das Gehäuseunterteil 8 ist weiterhin mit einem Anschluß­ stutzen 14 für die Strom- und Signalkabel versehen. Das Gehäuseunterteil 8 und der zugehörige Gehäusedeckel 24 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff.

Ein weiteres Bauteil des Schwingstab-Grenzschalters stellt eine Führungshülse 15 dar, welche die der Schwingungserzeugung und Schwingungsmessung dienen­ den Bauteile enthält und diese im Gerät fixiert. Diese Führungshülse 15 ist in die Gewindehülse 1 einsteckbar, wobei der innere Schwingstab 6 in einem Länsschlitz 16 der Führungshülse 15 zu liegen kommt (vgl. Fig. 3). Die Hülsenkammer 17 der Führungshülse 15 hat einen recht­ eckigen Querschnitt und dient der Aufnahme eines mit dem inneren Schwingstab 6 zusammenwirkenden Schwing­ magneten 18 und eines gegen den Schwingboden 4 anlie­ genden piezoelektrischen Schwingungsempfängers 21, welche beide mit einem entsprechenden rechteckigen Querschnitt versehen sind, so daß ein drehsicherer Einbau sichergestellt ist. Der mit einer Magnetspule ausgerüstete Schwingmagnet 18 liegt gegen eine Schul­ ter 19 an, und zwischen dem Schwingmagneten 18 und dem piezoelektrischen Schwingungsempfänger 21 ist eine Druckfeder 20 angeordnet, welche den piezo­ elektrischen Schwingungsempfänger 21 gegen den Schwing­ boden 4 drückt. Der Schwingungsempfänger 21 ist mit einem geeigneten piezoelektrischen Element versehen, welches die vom Schwingboden 4 ausgeübten Schwin­ gungen aufnimmt und in elektrische Signale umwandelt.

Am äußeren Ende ist die Führungshülse 15 mit einem schalenförmigen Ansatz 22 versehen, der im Gehäuse­ unterteil 8 liegt und die beispielsweise auf ein oder mehreren Leiterplatten angeordneten elektroni­ schen Bauteile 23 aufnimmt. Die Führungshülse 15 bil­ det mit dem Ansatz 22 eine aus Kunststoff geformte Einheit.

Nach der Befestigung der Gewindehülse 1 an der Silowand und dem Aufstecken des Gehäuseunterteils 8 wird die mit dem Schwingmagneten 18, der Druckfeder 20, dem Schwingungsempfänger 21 und den elektronischen Bautei­ len 23 ausgerüstete Führungshülse 15 in die Gewinde­ hülse 1 eingesteckt. Dieser Bausatz ist nach dem Lösen des Gehäusedeckels 24 leicht herausnehmbar.

Claims (6)

1. Schwingstab-Grenzschalter zur Niveaumessung von Flüs­ sigkeiten und Schüttgütern, bestehend aus einer in eine Behälterwand einschraubbaren Gewindehülse mit einem Schwingboden, an dessen Außenfläche ein oder mehrere Schwingstäbe angebracht sind, einem innerhalb der Gewindehülse angeordneten Schwingungserzeuger und piezoelektrischen Schwingungsempfänger sowie einem an der Gewindehülse befestigten Gehäuse, wel­ ches die elektronischen Bauteile für den Schwingungs­ erzeuger und den Schwingungsempfänger enthält, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Gewinde­ hülse (1) ein mit dem Schwingboden (4) verbundener und mit einem Eisenkern (7) versehener innerer Schwingstab (6) und eine Führungshülse (15) ange­ ordnet sind, welche einen elektrischen Schwingmagne­ ten (18) und den von einer Druckfeder (20) gegen den Schwingboden (4) gedrückten piezoelektrischen Schwingungsempfänger (21) enthält.

2. Schwingstab-Grenzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (15) mit einem Längsschlitz (16) versehen ist, in dem der innere Schwingstab (6) liegt.

3. Schwingstab-Grenzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (20) zwi­ schen dem mit seinem einen Ende an einer Schulter (19) der Führungshülse (15) anliegenden Schwingmagneten (18) und dem Schwingungsempfänger (21) angeordnet ist.

4. Schwingstab-Grenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs­ hülse (15) mit einem schalenförmigen Ansatz (22) versehen ist, in dem die elektronischen Bauteile (23) angeordnet sind.

5. Schwingstab-Grenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem auf die Gewindehülse (1) aufsteckbaren und durch Schnappverschlüsse (10) verriegelten Stutzen (9) versehen ist.

6. Schwingstab-Grenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde­ hülse (1) auf der Außenfläche des Schwingbodens (4) mit drei Schwingstäben (5) versehen ist und daß der innere Schwingstab (6) axial zu einem äußeren Schwing­ stab (5) liegt.