DE69900047T2

DE69900047T2 - Vibrierender Füllstandsdetektor

Info

Publication number: DE69900047T2
Application number: DE69900047T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kawakatsu
Original assignee: Nohken Inc
Current assignee: Nohken Inc
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2019-02-04
Also published as: EP0949489B1; JPH11351944A; KR19990082784A; JP4004148B2; KR100311298B1; EP0949489A1; TW370613B; CA2262041A1; DE69900047D1; CA2262041C; US6105425A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schwingungstyp-Pegeldetektoren, und spezifischer auf einen Schwingungstyp-Pegeldetektor zum Erfassen einer Änderung in dem Pegel eines Pulvers und eines gekörnten Materials, Flüssigkeit oder dergleichen.

Beschreibung der Hintergrundstechnik

In der japanischen Patentanmeldung JP-A-06102079 ist ein Schwingungstyp- Pegeldetektor als einen Schallstückvibrator verwendend beschrieben. Der Schwingungstyp-Pegeldetektor weist auf: ein Schwingungsstück, dessen eines Ende mit seinem Scheitelpunktabschnitt getragen in einem Container eingesetzt aufweist und eine magnetische Substanz auf einer Seitenoberfläche um ein führendes Ende des anderen Endes aufweist; eine Schwingungserzeugungsspule und eine Empfangsspule, welche angeordnet sind, um die magnetische Substanz auf dem Schwingungsstück mit einem geeigneten Abstand dazwischen einzuschließen; einen Verstärkungsabschnitt, der ein Signal von der Empfangsspule verstärkt und es dann an die Schwingungserzeugungsspule anlegt, und einen Ausgabeabschnitt, der ein Ausgabesignal gemäß eines Empfangssignals, das in der Empfangsspule erzeugt wird, ausgibt.
In dem Schwingungstyp-Pegeldetektor mit der oben erwähnten Struktur wird der Verstärkungsgrad indem Verstärkungsschaltkreis vergrößert, die magnetische Substanz bewegt sich leicht an einem bestimmten Punkt und eine Spannung wird in der Empfangsspule induziert. Dann wird die Spannung in dem Verstärkungsschaltkreis verstärkt und an die Schwingungserzeugungsspule angelegt. Danach wird ein Magnetfeld für die Anziehung (Abstoßung) der magnetischen Substanz erzeugt. Auf diese Weise wird die magnetische Substanz stark ins Schwingen gebracht und die Spannung, die in der Empfangsspule erzeugt wird, steigt an. Als eine Folge wird die Schwingung des Schwingungsstücks auf einem konstanten Wert fortgesetzt. Falls Teilchen oder dergleichen in Kontakt mit dem Schwingungsstück, das in dem Container eingesetzt ist, kommen, während die Schwingung fortgesetzt wird, nimmt die Spannung, die in der Empfangsspule induziert wird, ab im Vergleich zu einem Schwingungserzeugungswert, und ein Ausgabesignal wird gemäß der Abnahme in der Spannung ausgegeben.
Jedoch muß in dem Schwingungstyp-Pegeldetektor eine Schwingung, die an einem Elektromagneten erzeugt wird, effizient zu dem Abschnitt des Schwingungsstücks übertragen werden, das in Kontakt mit dem Teilchen steht. Deshalb ist der innere Abschnitt eines Tanks von dem äußeren Abschnitt getrennt, und das Schwingungsstück wird durch ein flexibles Teil, wie beispielsweise eine Dünnschichtplatte aus Silikongummi z. B. getragen, so daß die Schwingung des Schwingungsstücks nicht erzwungen würde.
In dem oben beschriebenen Schwingungstyp-Pegeldetektor wird, wenn die Schwingungserzeugungsspule und die Empfangsspule nahe zueinander angeordnet sind, das magnetische Feld, das durch die Schwingungserzeugungsspule erzeugt wird, eine große elektromotorische Kraft, wenn es die Empfangsspule erreicht. Daher ist es schwierig, eine leichte Änderung in der elektromotorischen Kraft zwischen der magnetischen Substanz und der Empfangsspule zu erfassen aufgrund einer leichten Abnahme in dem Vibrator, welche von der Existenz oder Nichtexistenz des Teilchens abhängt, und die Teilchen, welche in der relativen Dichte gering sind, können nicht gemessen werden.
Zusätzlich sind die Schwingungserzeugungsspule und die Empfangsspule angeordnet, um ein Diaphragma in einer Richtung einzuschließen, welches erlaubt, daß die Richtung des Magnetfeldes orthogonal zu der Längsrichtung des Diaphragmas ist, mit einem geeigneten Raum für die magnetische Substanz auf der Seitenoberfläche des Diaphragmas. Als eine Folge ist ein relativ großer Raum erforderlich, so daß der kompakte Schwingungstyp-Pegeldetektor nicht erreicht werden kann. Weiter wird beim Anbauen des Schwingungsstücks an den Tank eine ausreichende mechanische Stärke nicht erhalten, da das Schwingungsstück durch die Dünnschichtplatte getragen werden muß, so daß die Schwingung davon nicht erzwungen würde.
Andererseits ist ein anderes herkömmliches Verfahren, eine piezoelektrische Vorrichtung, welche hauptsächlich Titanatbleizirkonat (PbTiO&sub3;-PbZrO&sub3;) enthält, an einem Teil des Diaphragmas als ein Schwingungserzeugungsmittel anzubauen, eine Hochspannung von einem Verstärkungsschaltkreis an die piezoelektrische Vorrichtung anzulegen, die mechanische Verzerrung, die von der piezoelektrischen Vorrichtung erzeugt wird, auf das Diaphragma zu übertragen und eine Schwingung, die für die Messung nötig ist, zu erzeugen.
Jedoch stehen eine Betriebsspannung, die an der piezoelektrischen Vorrichtung angelegt wird, und eine Intensität der erzeugten Schwingung (Amplitude durch Schwingung) in einem direkten Verhältnis. Daher ist die Spannung hoch im Vergleich zu einer üblichen Schaltkreisspannung und liegt allgemein zwischen mehreren 10 V bis mehreren 100 V. Daher ist ein anderer Schaltkreis zum inneren Erzeugen einer inneren Spannung erforderlich.
Weiter muß eine Durchbruchsspannung oder ein Isolierbetrieb des Abschnitts, an dem die hohe Spannung angelegt wird, vorsichtig berücksichtigt werden, und es gibt eine Gefahr eines elektrischen Schocks, falls eine Person in unaufmerksam berührt. Außer der Tatsache, daß die angelegte Spannung hoch ist, erzeugt die piezoelektrische Vorrichtung selbst eine hohe Spannung durch Stoß oder Schwingung. Als eine Folge kann eine atmosphärische Entladung durch die hohe Spannung verursacht werden und die Benutzung des Detektors im entflammbaren Gas oder entflammbaren Dampf ist stark beschränkt.
Zusätzlich besitzt eine ferroelektrische Substanz, wie z. B. Titanatbleizirkonat, welche als ein Material für die piezoelektrische Vorrichtung benutzt wird, eine kristalline Struktur, die eine Pherovskitform genannt wird, welche ein pyramidales quadratisches System bei einer Raumtemperatur besitzt, und ein piezoelektrischer Effekt wird durch spontane Polarisation erhalten. Jedoch verliert sie die spontane Polarisation, wenn die Struktur davon zu einem kubischen System aufgrund des Anstiegs in der Temperatur sich ändert, wodurch der piezoelektrische Effekt nicht länger erhalten werden kann. Die Temperatur, bei der die Phase der kristallinen Struktur sich von dem pyramidalen quadratischen System zu dem kubischen System ändert, wird ein Curiepunkt genannt. Der piezoelektrische Effekt nimmt allmählich ab, wenn die Temperatur von der Raumtemperatur zu dem Curiepunkt ansteigt, an welchem Punkt kein piezoelektrischer Effekt erhalten wird. Daher ist es, wenn die piezoelektrische Vorrichtung als ein Schwingungserzeugungsmittel benutzt wird, unmöglich, sie an der Temperatur oberhalb des Curiepuktes zu benutzten, und sogar unterhalb des Curiepunkts hat jede Änderung in der Temperatur eine Änderung in einer Schwingungserfassungseffizienz zu Folge, und hat streng gesagt eine Schwankung in der Erfassungssensitität zur Folge.
EP 0 499 265 A2 offenbar einen Schwingungstyp-Pegeldetektor gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 oder 8. EP 0 123 608 A1 offenbart einen Schwingungstyp-Viskositätsdetektor mit einer Erfassungsröhre mit einem festen Ende als eine Basis und einem freien Ende als ein führendes Ende, das durch einen Schließabschnitt geschlossen ist, ein verlängertes Schwingungsstück, das innerhalb und außerhalb der Erfassungsröhre vorgesehen ist und an dem Schließabschnitt ungefähr in seinem Mittelteil befestigt ist und beide Enden als freie Enden aufweist, wobei beabsichtigt ist, daß ein Ende das Medium berührt, daß erfaßt werden soll, und das andere Ende mit einem ersten Magneten versehen ist, wobei das Schwingungserzeugungsmittel einen zweiten Magneten und den ersten Magneten enthält, der außerhalb der Erfassungsröhre und in derselben Richtung wie die Richtung der Längsachse des Schwingungsstücks angeordnet ist, zum Anregen des Schwingungsstücks und wiederholten Schwingen der Erfassungsröhre, des Schließabschnitts und des Schwingungsstücks, und einem Erfassungsmittel zum Erfassen eines Schwingungszustands der wiederholten Schwingung.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungstyp-Pegeldetektor vorzusehen, welcher nicht durch eine Umgebung, in der er benutzt wird, beschränkt wird und mit einer hohen mechanischen Stärke und einer niedrigen Betriebsspannung versehen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schwingungstyp-Pegeldetektor nach Anspruch 1 oder 8.
Weitere Entwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Elektromagnet kann angeordnet sein, um einen Magneten gegenüberzuliegen, welcher an dem führenden Ende des Schwingungsstücks positioniert ist. Das Schwingungsstück wird durch den Elektromagneten und den Magneten zum wiederholten Schwingen der Erfassungsröhre, des Schließabschnitts und des Schwingungsstücks angeregt, und die wiederholte Schwingung wird durch den Detektor erfaßt.
Deshalb muß gemäß der vorliegenden Erfindung eine piezoelektrische Vorrichtung nicht als ein Schwingungsgenerator oder Detektor benutzt werden. Zusätzlich ist der Detektor sicher und mit einer hohen Explosionswiderstandsfähigkeit versehen, und kann einem Container oder dergleichen unter Verwendung der Basis der Erfassungsröhre als das feste Ende befestigt werden. Außerdem wird ein Schwingungsmodus der wiederholten Schwingung nicht durch eine Struktur, ein Material oder eine Masse eines Containers oder dergleichen und ein Verfahren zum Anbringen desselben beeinflußt, so daß eine Anpassung für das Anbringen nicht nötig ist.
In einer bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung ist ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet an dem Schwingungsstück angebracht.
Weiter vorzugsweise ist eine innere Oberfläche der Erfassungsröhre auf der Seite des befestigten Endes mit einem Gewinde versehen, in die eine hohle innere Stange mit dem Elektromagneten an seinem einen Ende darin geschraubt wird.
Weiter vorzugsweise ist eine Verzerrungserfassungsvorrichtung oder ein Beschleunigungssensor als ein Detektor auf der Seite des Schließabschnitts der Erfassungsröhre vorgesehen.
Gemäß eines anderen Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Elektromagnet angeordnet, um einer magnetischen Substanz gegenüberzuliegen, welche an einem führenden Ende eines Schwingungsstücks innerhalb einer Erfassungsröhre vorgesehen ist, so daß die Erfassungsröhre, der Schließabschnitt und das Schwingungsstück wiederholt durch den Elektromagneten und die magnetische Substanz in Schwingung gebracht werden.
Die vorangehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offenbart von der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A bis. 1C sind Blockdarstellungen, die Querschnitte und ein Steuerungssystem eines Schwingungstyp-Pegeldetektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 2A bis 2H sind Darstellungen, die im Zusammenhang mit einem Schwingungsmodus gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung gezeigt sind.
Fig. 3 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Elektromagneten 4, die in einer inneren Stange 13 zurückgehalten wird, zeigt.
Fig. 4A und 4B sind Darstellungen, die eine Beziehung zwischen einem Abstand einer Lücke und einer Schwingungsintensität zeigen.
Fig. 5 ist eine Darstellung, die eine Frequenzkennlinie der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform zeigt.
Fig. 6 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform zeigt, mit einem Beschleunigungssensor 21, der auf der Seite eines Schließabschnitts 12 einer Erfassungsröhre 1 vorgesehen ist.
Fig. 7A bis 7C sind Darstellungen, die im Zusammenhang mit einem vormagnetisierten Magneten, der an einem führenden Ende eines Schwingungsstückes 2 angeordnet ist, gezeigt sind.
Fig. 8A bis 8C sind Darstellungen, die eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, mit einem Magnetstück, das gegenüber einem Elektromagneten 4 eines Schwingungsstücks 2 angeordnet ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1A bis 1C sind Blockdarstellungen, die Querschnitte eines Schwingungstyp-Pegeldetektors und eines elektrischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
In Fig. 1A besitzt eine Erfassungsröhre 1 eine Basis 11 als ein festes Ende und ein führendes Ende eines freien Endes, welches mit einem Schließabschnitt 12 geschlossen ist, wodurch ein gefalteter Ausleger gebildet wird. Ein Schwingungsstück 2 in einer verlängerten rechteckigen Form ist innerhalb der Erfassungsröhre 1 vorgesehen. In anderen Worten ist ein Ende des Schwingungsstücks 2 an dem Schließabschnitt 12 der Erfassungsröhre 1 befestigt, während das andere Ende mit einem Permanentmagneten 3 versehen ist und freigemacht ist.
Weiter ist ein Elektromagnet 4 in engem Kontakt mit der inneren Wand der Erfassungsröhre derart angebracht, daß er in derselben Richtung wie eine Achse des Schwingungsstücks 2 angeordnet ist. Wenn der Elektromagnet 4 durch einen Wechselstrom betrieben wird, wird der gefaltete Ausleger durch das Schwingungsstück 2, den Schließabschnitt 12 und die Erfassungsröhre 1 unter Verwenden der Basis 11 als ein festes Ende in Schwingung gebracht, durch eine Anziehungs- und Abstoßungswirkung eines magnetischen Feldes des Elektromagneten 4 und desjenigen des Permanentmagneten 3.
Eine Verzerrungserfassungsvorrichtung 5 ist auf der inneren Wand der Erfassungsröhre 1 auf der Seite der Basis 11 vorgesehen. Die Verzerrungserfassungsvorrichtung 5 erfaßt einen Zustand einer Amplitude durch Schwingung auf der Seite der Basis 11 der Erfassungsröhre 1, wandelt sie in ein elektrisches Signal um legt sie an den Verstärkungsschaltkreis 6 an. Der Verstärkungsschaltkreis 6 verstärkt ein Eingabesignal und gibt es wieder in den Elektromagneten 4 ein.
Fig. 2A bis 2H sind Darstellungen, die in Zusammenhang mit einem Betriebsmodus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Bezugnehmend auf Fig. 2A bis 2H wird ein spezifischer Betrieb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Angenommen, daß eine Beziehung zwischen einer Polarität des Stroms, der an dem Elektromagneten 4 angelegt wird, und dem Magnetfeld, das dadurch erzeugt wird, wie in Fig. 1B gezeigt ist. Dann wird ein Pol, der dem Permanentmagneten 3 des Elektomagneten 4 gegenüberliegt zu einem N-Pol, so daß eine Anziehungskraft in Bezug auf einen S-Pol des Permanentmagneten 3, der an dem Schwingungsstück 2 angebracht ist, erzeugt wird, und eine Abstoßungskraft wird mit Bezug auf den N-Pol des Permanentmagneten 3 erzeugt. Daher bewegt sich das freie Ende des Schwingungsstücks 2 in Fig. 1B aufwärts. Ein Schwingungsmodus des Schwingungsstücks 2, des Schließabschnitts 12 und der Erfassungsröhre 1 ist in Fig. 2A und 2B gezeigt.
Umgekehrt, falls die Polarität des Stroms, der an den Elektromagneten 4 angelegt ist, umgekehrt wird, wie in Fig. 1C gezeigt ist, wird die Polarität auf der Seite, welche dem Permanentmagneten 3 gegenüberliegt, umgekehrt und wird zu einem S-Pol, wodurch eine Abstoßung im Bezug auf den S-Pol des Permanentmagneten des Schwingungsstücks 2 erfolgt. Weiter wird eine Kraft nach unten an dem freien Ende des Schwingungsstücks 2 für die Anziehung des N- Pols angelegt. Daher ändert sich der Schwingungsmodus von dem in Fig. 2B gezeigten Zustand zu den in Fig. 2C bis 2H gezeigten Zuständen. Als eine Folge wird durch Schalten der Polarität des Stroms, der an dem Elektromagneten 4 angelegt ist, gemäß einer Schwingungsfrequenz, welche für ein Schwingungssystem des gefalteten Auslegers spezifisch ist, eine Schwingung erzeugt und fortgesetzt.
Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schwingungserzeugungsmittel, das einen Permanentmagneten 3 und einen Elektromagneten 4 enthält, noch das piezoelektrische Element als Erfassungsmittel 5, nicht benutzt, wodurch die vorliegende Erfindung geeignet ist für eine Explosionswiderstandsfähigkeit und die Erfassungsgenauigkeit vergrößern kann. Weiter wird, da die Basis 11 der Erfassungsröhre 1 an einem Container oder dergleichen als ein festes Ende befestigt sein kann, der Schwingungsmodus der wiederholten Schwingung nicht durch eine Struktur, ein Material oder Masse des Containers, noch durch ein Verfahren des Anbringens der Vorrichtung beeinflußt, und eine beliebige Anpassung würde nicht beim Anbringen der Vorrichtung erforderlich sein.
Außerdem kann die Vorrichtung in einem kleinen Raum angeordnet werden, da das Schwingungsstück 2 mit dem Permanentmagneten 3 und dem Elektromagneten 4 in einer Reihe in der Längsrichtung innerhalb der Erfassungsröhre 1 angeordnet sind. Weiter braucht, da der Schwingungsmodus des gefalteten Auslegers benutzt wird, der Vibrator nicht durch ein Material gestützt werden, welches flexibel ist, wie beispielsweise Silikon und sich in einer Form einer dünnen Schicht befindet, so daß der Vibrator fest an der Seitenwand des Tanks befestigt sein kann. Als eine Folge wird eine ausreichende Stärke und ein höherer Widerstand gegenüber Korrosion gesichert.
Fig. 3 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der in Fig. 1A bis 1C gezeigten zuvor erwähnten Ausführungsform wird der Elektromagnet 4 eng an der inneren Wand der Erfassungsröhre 1 angebracht. Jedoch ist eine derartige Anbringung von einer Schwierigkeit begleitet. Dann wird in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Elektromagnet 4 an einem Ende der inneren Stange 13 angebracht, und das andere Ende der inneren Stange 13 wird an der inneren Oberfläche der Seite der Basis 11 der Erfassungröhre 1 befestigt. In anderen Worten wird der Elektromagnet 4 an dem führenden Ende der hohlen inneren Stange 13 angebracht, so daß er dem Permanentmagneten 3, der an dem Schwingungsstück 2 angebracht ist, gegenüberliegt. Eine Schraubenspindel ist auf der äußeren peripheren Oberfläche des anderen Endes der inneren Stange 13 gebildet, und eine Innenschraube ist in der inneren Stange 13 gebildet, und eine Innenschraube ist in der inneren Oberfläche der Erfassungsröhre 1 gebildet, so daß die innere Stange 13 in die Erfassungsröhre 1 geschraubt wird. Es wird daraufhingewiesen, daß ein gegebener Spielraum erhalten wird zwischen der äußeren peripheren Oberfläche der inneren Stange 13 und der inneren Oberfläche der Erfassungsröhre 1.
Ein Verzerrungserfassungselement 5 wird an die Erfassungsröhre 1 auf der Seite angelegt, welche der Basis nahe ist. Jedoch wird das Verzerrungserfassungselement 5 auf der inneren Oberfläche der inneren Stange 13 angelegt, da es unmöglich ist, es innerhalb der Erfassungsröhre 1 anzulegen. Da die innere Stange 13 in die Erfassungsröhre 1 geschraubt wird, wird die Verzerrung aufgrund der Schwingung, die an dem Basisabschnitt der Erfassungsröhre 1 erzeugt wird, auf die innere Stange 13 übertragen und erfaßt.
Es wird daraufhingewiesen, daß die innere Stange 13 zum Stützen des Elektromagneten 4 und zum Übertragen der Verzerrung an dem Basisabschnitt der Erfassungsröhre 1 dient, aber nicht den Schwingungsmodus, wie beispielsweise ein Resonanzbetrieb mit der Schwingung des Diaphragmas beeinflußt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schwingungsrichtung der Erfassungsröhre 1 und des Schwingungsstücks 2 dieselbe wie eine Polarisationsrichtung des Permanentmagneten 3, und das Verzerrungserfassungselement 5 wird auch an die Richtung zum Sichern der höchsten Sensitivität durch Schrauben der inneren Stange 13 in die Erfassungröhre 1 angepaßt. In diesem Fall würde es, obwohl ein Abstand einer Lücke zwischen dem Permanentmagneten 3 und dem Elektromagneten 4 wie in Fig. 4B gezeigt sich ändert, sogar falls der Abstand der Lücke zwischen 1 mm und 2 mm wechselt, nur eine leichte Änderung in der Schwingungsintensität geben. Daher wird ein Verzerrungserfassungselement 5 vorzugsweise zum Sichern der höchsten Sensitivität durch Schrauben der inneren Stange 13 in die Erfassungsröhre 1 angepaßt.
Natürlich kann das Verzerrungserfassungselement 5 einmalig an die innere Stange 13 zum Sichern einer hohen Sensitivität des Verzerrungserfassungselements 5 mit einem gegebenen Abstand der Lücke dazwischen angepaßt werden.
Fig. 5 ist eine Darstellung, die eine Frequenzkennlinie der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform zeigt. Wie von Fig. 5 offenbart ist, wird, wenn eine Frequenz des Stroms, der an dem Elektromagneten 4 angelegt ist, 325 Hz beträgt, eine Schwingung mit einer extrem hohen Schärfe (Q) erhalten, und es wird bestätigt, daß keine oder eine sehr kleine Schwingung, falls überhaupt, auf anderen Frequenzen erzeugt würde.
Fig. 6 ist eine Darstellung, die eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der in Fig. 1A bis 1C gezeigten Ausführungsform ist das Verzerrungserfassungselement 5 auf der Seite der Basis 11 der Erfassungsröhre 1 angebracht. Jedoch ist in der vorliegenden Ausführungs form ein Beschleunigungssensor 21 zum Erfassen einer Beschleunigung der Schwingung der Erfassungsröhre 1 auf der inneren Oberfläche des Schließabschnitts 2 der Erfassungsröhre 1 angebracht. Dann wird die Beschleunigung durch den Beschleunigungssensor 21 erfaßt, und die Erfassungsausgabe wird dann an einen Verstärkungsschaltkreis 6 zum Verstärken des erfaßten Beschleunigungssignals und zum Anlegen desselben an den Elektromagnet 4 angelegt.
Fig. 7A ist eine Darstellung, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Vormagnetisierungs-Elektromagnet 10 an dem führenden Ende des Schwingungsstücks 2 anstelle des in Fig. 1A bis 1C gezeigten Permanentmagneten 3 angebracht. Eine gegebene Gleichspannung wird an eine Vormagnetisierungsspule des Vormagnetisierungs-Elektromagneten 10 von einem Vormagnetisierungsschaltkreis 2 angelegt, so daß die N- und S-Pole entsprechend auf der oberen und der unteren Seite wie in Fig. 7B gezeigt erzeugt werden, wodurch das freie Ende des Schwingungsstücks 2 nach oben bewegt wird. Dann wird, wie in dem Fall der in Bezug auf Fig. 1A bis 1C beschriebenen Ausführungsform durch Schalten der Polarität des Stroms, der an dem Elektromagneten 4 angelegt wird, der S- und der N-Pol des Elektromagneten 4 geschaltet, wodurch das freie Ende des Schwingungsstücks 2 nach unten bewegt wird, so das eine Schwingung dadurch erzeugt wird.
Fig. 8A bis 8C sind Darstellungen, die eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. In der in Fig. 1A bis 1C zuvor erwählten Ausführungsform ist der Permanentmagnet 3 an einem führenden Ende des Schwingungsstücks 2 angebracht, so daß er sich gegenüber dem Elektromagnet 4 befindet. Jedoch werden in der in Fig. 8A gezeigten Ausführungsform die magnetischen Substanzen 8 und 9, wie beispielsweise ein Eisen, anstelle des Permanentmagneten 3 benutzt. In anderen Worten die magnetische Substanz 8 mit einem Querschnitt allgemein in einer L-Form an dem führenden Ende des Schwingungsstücks 2 befestigt und auf ähnliche Weise ist die magnetische Substanz 9 mit einem Querschnitt allgemein in der L-Form ist an dem Elektromagneten 4 befestigt.
Wenn eine Spannung an den Elektromagneten 4 angelegt wird, wird die elektromagnetische Substanz 8 an dem führenden Ende des Schwingungsstücks 2 an die magnetische Substanz 9 angezogen, welche an dem Elektromagneten 4 befestigt ist, durch eine magnetische Kraft, die durch den Elektromagneten 4 erzeugt wird, und deshalb wird das führende Ende des Schwingungsstücks 2 nach oben bewegt.
In diesem Zustand durchläuft, wenn die Spannungsanlegung an den Elektromagneten 4 beendet wird, das Schwingungsstück 2 die stationäre Position und bewegt sich zu der in Fig. 8C gezeigten Position zurück, unter Verwenden seiner elastischen Kraft. Daher wird durch Ausführen oder Beenden der Spannungsanlegung an den Elektromagneten 4 eine mechanische Schwingung mit derselben Dauer wie diejenige der Spannungsanlegung an dem Schwingungsstück 2 erzeugt, so daß die Erfassungsröhre 1 in Schwingung gebracht wird. Die Schwingung wird auf ähnliche Weise durch das Verzerrungserfassungselement 5 wie in dem Fall der in Fig. 1A bis 1C gezeigten Ausführungsform erfaßt.
Es wird daraufhingewiesen, daß in den oben beschriebenen Ausführungsformen, obwohl das in dem Verstärkungsschaltungkreis 6 eingegebene Signal verstärkt wird und wieder für den Elektromagneten 4 für die Selbst-Anregung geliefert wird, die vorliegende Erfindung nicht auf dies beschränkt ist und auf ein getrenntes Anregungssystem oder ein Folgesystem eines PLL angewendet werden kann.
Wie in dem vorangehenden ist gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Elektromagnet innerhalb der Erfassungsröhre derart angeordnet, daß er sich gegenüber dem an dem führenden Ende des Schwingungsstücks angebrachten Elektromagneten, Permanentmagneten oder magnetischen Substanzen gegenüber befindet, so daß die Erfassungsröhre, der Schließabschnitt und das Schwingungsstück wiederholt in Schwingung gebracht werden und die Schwingung durch das Erfassungsmittel erfaßt wird. Als eine Folge braucht das piezoelektrische Element nicht als ein Schwingungserzeugungsmittel oder Erfassungsmittel benutzt werden. Daher ist die vorliegende Erfindung mit einer Explosionswiderstandsfähigkeit versehen und kann an dem Container oder dergleichen unter Verwenden der Basis der Erfassungsröhre als ein festes Ende befestigt werden. Zusätzlich wird der Schwingungsmodus der wiederholten Schwingung nicht durch die Struktur, das Material oder die Maße des Containers oder dergleichen, noch durch das Anbringungsverfahren beeinflußt, wodurch eine Anpassung zu dem Zeitpunkt der Anbringung nicht erforderlich ist. Weiter kann es in einem kleinen Raum vorgesehen sein, da das Schwingungsstück, der Elektromagnet, der Permanentmagnet oder das magnetische Stück in einer Reihe innerhalb der Erfassungsröhre angeordnet sind. Weiter braucht durch Verwenden des Schwingungsmodus des gefalteten Auslegers, der Vibrator nicht durch ein Material gestützt werden, welches flexibel ist und in der Form einer dünnen Schicht ist. Deshalb kann die vorliegende Erfindung auf der Seitenwand des Tanks oder dergleichen befestigt werden, so daß eine ausreichende Stärke und ein hoher Widerstand gegenüber Korrosion gesichert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt wurde, wird klar verstanden, daß dasselbe nur zum Zwecke der Darstellung und des Beispiels dient und nicht als Beschränkung genommen werden soll, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die Ausdrücke der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

1. Schwingungstyp-Pegeldetektor mit

einer Erfassungsröhre (1) mit einem festen Ende (11) als eine Basis und einem freien Ende als ein führendes Ende, das durch einen Schließabschnitt (12) geschlossen ist;

einem verlängertem Schwingungsstück (2), das innerhalb der Erfassungsröhre (1) vorgesehen ist und sein eines Ende an dem Schließabschnitt (12) befestigt und sein anderes Ende als ein freies Ende aufweist;

Schwingungserzeugungsmittel zum Anregen des Schwingungsstücks (2) und wiederholtem Schwingen der Erfassungsröhre (1), des Schließabschnitts (12) und des Schwingungsstücks (2); und

Erfassungsmittel (5, 21), das innerhalb der Erfassungsröhre (1) vorgesehen ist, zum Erfassen eines Schwingungszustands der wiederholten Schwingung, dadurch gekennzeichnet, daß

das freie Ende des Schwingungsstücks (2) mit einem Magneten (3, 10) versehen ist, und

das Schwingungserzeugungsmittel einen Elektromagneten (4) und den Magneten (3, 10) enthält, welche innerhalb der Erfassungsröhre (1) in der Richtung der Längsachse des Schwingungsstücks (2) angeordnet sind, wobei das Magnetfeld des Elektromagneten (4) in einer Richtung parallel zu der Richtung der Längsachse des Schwingungsstücks (2) ausstrahlt, das Magnetfeld des Magneten (3, 10) in eine Richtung senkrecht zu der Richtung der Längsachse des Schwingungsstücks (2) ausstrahlt.

2. Schwingungstyp-Pegeldetektor nach Anspruch 1, bei dem der Magnet, der an dem Schwingungsstück angebaut ist, ein Permanentmagnet (3) ist.

3. Schwingungstyp-Pegeldetektor nach Anspruch 1, bei dem der Magnet, der an dem Schwingungsstück angebaut ist, ein Elektromagnet (10) ist.

4. Schwingungstyp-Pegeldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine hohle innere Stange (13) vorgesehen ist, die ihr eines Ende mit dem Elektromagneten (4) und ihr anderes Ende mit einem Gewinde, das in die Erfassungsröhre geschraubt werden soll, auf einer äußeren peripheren Oberfläche versehen hat, und bei dem ein Gewinde auf einer inneren Oberfläche der Erfassungsröhre auf einer Seite des festen Endes gebildet ist.

5. Schwingungstyp-Pegeldetektor nach Anspruch 4, bei dem das Erfassungsmittel auf einer inneren Wand der hohlen inneren Stange angebaut ist.

6. Schwingungstyp-Pegeldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Erfassungsmittel ein Verzerrungserfassungselement (5) ist.

7. Schwingungstyp-Pegeldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Erfassungsmittel einen Beschleunigungssensor (21) enthält, das auf einer Seite des Schließabschnitts der Erfassungsröhre angebaut ist.

8. Schwingungstyp-Pegeldetektor mit:

einem verlängerten Schwingungsstück (2), das innerhalb der Erfassungsröhre (1) vorgesehen ist und sein eines Ende an dem Schließabschnitt (12) befestigt und sein anderes Ende als ein freies Ende aufweist;

Schwingungerzeugungsmittel zum Anregen des Schwingungsstücks (2) und wiederholtem Schwingen der Erfassungsröhre (1), des Schließabschnitts (12) und des Schwingungsstücks (2); und

Erfassungsmittel (5), das innerhalb der Erfassungsröhre (1) vorgesehen ist, zum Erfassen eines Schwingungszustands der wiederholten Schwingung, dadurch gekennzeichnet, daß

das Schwingungserzeugungsmittel einen Elektromagneten (4) und eine erste und eine zweite magnetische Substanz (8, 9) enthält, die innerhalb der Erfassungsröhre (1) in der Richtung der Längsachse des Schwingungsstücks (2) angeordnet sind, wobei

das führende Ende des Schwingungsstücks (2) mit der ersten magnetischen Substanz (8) versehen ist, und

der Elektromagnet (4) mit der zweiten magnetischen Substanz (9) versehen ist.