FI116421B - Pintakytkin - Google Patents

Description

116 ; /: i

Pintakytkin

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen pintakytkin.

Haluttaessa mitata räjähdysvaarallisia nesteitä sisältävien säiliöiden nestepinnankor-5 keus tulee mittaamiseen tarkoitettujen anturien olla rakenteeltaan sellaisia, että niistä ei aiheudu käytettäessä räjähdysvaaraa. Aikaisemmin tällaisten räjähdysvaarallisten nesteiden pinnankorkeus on mitattu käyttäen joko mekaanisia tai sähköisiä laitteita.

Mekaanisia laitteita käytettäessä on pinnankorkeusinformaation ja hälytystietojen välittäminen käyttäjälle hankalaa, ja usein käyttäjä joutuu käymään säiliön luona 10 tarkistaakseen pinnankorkeuden. Lisäksi mekaanisissa pinnankorkeusantureissa liikkuvat osat joutuvat kosketuksiin nesteen kanssa, ja niillä on taipumus joutua epäkuntoon likaantumisen vuoksi. Tällainen mekaaninen pinnankorkeusanturi voi olla esimerkiksi vaijeriin kiinnitetty kelluke, jolloin tieto kellukkeen liikkumisesta nesteen pinnan mukana ja samalla tieto nesteen pinnankorkeudesta välittyy vaijerin 15 välityksellä säiliön ulkopuolelle.

Pinnankorkeus voidaan mitata myös johtamalla paineilmaa säiliössä olevaan putkeen, jonka pää on nesteen pinnan alapuolella. Nesteen pinnan laskiessa putkessa :I:I. oleva paine pienenee ja varoitus pinnankorkeuden laskemisesta voidaan antaa. Täl- !;:;' laisen j äq estelmän toteuttaminen on kuitenkin kallista.

* · · /·.*. 20 Sähköisiä pinnankorkeusantureita ovat esimerkiksi reed-rele-tyyppiset anturit ja joh- tonsa varassa roikkuvat pintakytkimet. Reed-rele-anturissa akselin ympärille on : kiinnitetty kelluke, joka kelluu nesteen pinnalla. Nesteen pinnan noustessa tai laski- .!··,: essa akseli välittää kellukkeen liikkeen akselin nivelkohtaan, jossa sijaitseva kytkin sulkeutuu ja välittää sähköisen signaalin eteenpäin. Toisessa reed-rele tyyppisessä , , 25 anturissa akseli pysyy paikallaan ja akselin ympärillä oleva kelluke liikkuu nesteen •;;, * pinnan mukana. Nesteen pinnan noustessa kellukkeessa oleva magneetti sulkee ak- ‘ , \ : selin sisällä olevan reed-releen. Johtonsa varassa roikkuvassa pintakytkimessä joh- ; i ; · ’ don päässä olevan kellukkeen sisällä on kytkin, joka kellukkeen asennon muuttuessa nesteen pinnan noustessa tai laskiessa sulkeutuu ja lähettää sähköisen signaalin ..v, 30 eteenpäin.

‘ · Sähköisiä nesteen pinnankorkeusantureita käytettäessä joudutaan anturit kuitenkin ··' valmistamaan Exi-suojauksen vaatimusten mukaisesti, jotta vältyttäisiin räjähdys- : .· vaaralta. Tämä ei aina ole mahdollista jolloin joudutaan käyttämään erillistä Exi- 2 1 1 6 4 / i relettä, jonka vaarattoman virtapiirin kautta anturi kytketään mittausjärjestelmään. Tämä lisää anturin hintaa sekä tekee anturin liittämiseen tarvittavista kytkennöistä monimutkaisempia. Sähköisissä antureissa ei yleensä myöskään ole itsediagnostiik-kaa. Anturin tai sen kaapelin vaurioitumisesta ei saada tietoa ennen kuin mahdolli-5 nen vahinko tapahtuu.

Lisäksi tunnetaan antureita, joissa käytetään valokaapelia pinnankorkeusinformaati-on välittämiseen. Nämä tunnetut valokaapelia käyttävät nesteen pinnankorkeutta mittaavat anturit ovat kuitenkin herkkiä likaantumiselle. Ne ovat lisäksi rakenteeltaan sellaisia, että niissä joko ei saada tietoa kaapelin katkeamisesta, tai jatkuva 10 pinnankorkeuden tarkkailu edellyttää erikoisjäqestelyjä.

Perinteiset nesteen pinnankorkeusanturit ovat lisäksi suurikokoisia. Yleensä anturit voidaan asentaa säiliöön ainoastaan pienestä reiästä, josta perinteiset pinnankorkeusanturit eivät mahdu. Säiliön seinän läpi asennettavissa antureissa taas tulee huolehtia riittävästä tiivistyksestä ja paineenkestosta anturin ja säiliön seinän välillä, 15 mikä vaikeuttaa asennuksen tekemistä.

Usein on lisäksi tarpeen jatkuvasti tarkkailla nesteen pinnankorkeutta säiliössä. Perinteisissä sähköisissä pinnankorkeusantureissa ei yleensä ole mahdollisuutta jatkuvaan tarkkailuun. Ne ilmoittavat ainoastaan tiettyjen raja-arvojen ylittymisestä, kuten säiliön tyhj entymisestä tai liikatäytöstä.

♦ * * ♦ i · * 20 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi pintakytkin, jolla ei ole edellä • · · i. I. mainittuj a haittoj a.

' : Tämän aikaansaamiseksi keksinnön mukaiselle pintakytkimelle on tunnusomaista 7 *; i se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

' I I I «

Keksinnön edullisille sovellusmuodoille on tunnusomaista se, mitä on esitetty epäit-, , 25 senäisissä patenttivaatimuksissa.

* * * · : ’ Keksinnön mukainen pintakytkin on kooltaan aikaisempia tunnettuja pintakytkimiä pienempi joten sitä voidaan käyttää pienemmillä rei’illä varustetuissa säiliöissä. Li-säksi keksinnön mukainen pintakytkin ei sisällä sähköisiä osia, joten sitä voidaan V;'' turvallisesti käyttää räjähdysvaarallisissa tiloissa. Se on myös halvempi valmistaa 30 kuin Exi-suojattu perinteinen sähköinen kytkin.

Lisäksi keksinnön mukaisessa pintakytkimessä ei ole nesteen kanssa kosketuksiin ; ‘ ·1 joutuvia liikkuvia osia, joten siihen ei tule likaantumisesta aiheutuvia toimintahäiri- 1 1 6 4 Z i 3 öitä. Kytkimen tai sen kaapelin joutuessa epäkuntoon sen toimintahäiriö voidaan helposti havaita.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa 5 kuviot la, Ib ja le esittävät keksinnön edullisen sovellusmuodon mukaisen pinta-kytkimen halkileikkausta vaaka- ja pystyasennoissa, kuviot 2a ja 2b esittävät keksinnön toisen edullisen sovellusmuodon mukaisen pin-takytkimen halkileikkausta vaaka- ja pystyasennoissa, ja kuvio 3 esittää keksinnön edullisen sovellusmuodon mukaista pintakytkimen käyttöä 10 nesteen pinnankorkeuden tarkkailuun.

Kuvioissa la, Ib ja le esitetty keksinnön edullisen sovellusmuodon mukainen pinta-kytkin käsittää kellukkeen 1, ilmatilan 2, tulpan 3, valokuidun 4, asennustuen 5, lasi-kuulan 6, lepotason 7 ja peilin 8.

Kuvioissa 2a ja 2b esitetty keksinnön toisen edullisen sovellusmuodon mukainen 15 pintakytkin käsittää kellukkeen 1, ilmatilan 2, tulpan 3, valokuidun 4, asennustuen 5, lasikuulan 6 ja lepotason 7.

«

Kuviossa 3 esitetty keksinnön edullisen sovellusmuodon mukaisen pintakytkimen ;4\ käyttö nesteen pinnankorkeuden tarkkailuun käsittää anturin 10, valokaapelin 11, ;’ ohjausyksikön 12, lähettimen 13, vastaanottimen 14 ja säiliön 15.

, * 6* 7.7,: 20 Käytettäessä keksinnön mukaista pintakytkintä valvottavan säiliön 15 nesteen pin- nankorkeuden tarkkailuun, pintakytkimen valokaapeli 11 viedään säiliön 15 sisään ;”*) säiliön 15 yläpinnassa olevan reiän kautta. Valokaapelin 11 pituutta säätämällä va lokaapelin 11 päässä roikkuva anturi 10 asetetaan halutulle korkeudelle. Haluttaessa : varoitus säiliön 15 ylitäytöstä, anturi 10 lasketaan sellaiselle korkeudelle, että anturi . · · ' 25 kääntyy ylösalaisin nesteen pinnan noustua hälytystasolle. Jos taas halutaan varoitus | · f · ;. * säiliön 15 tyhjenemisestä, anturi 10 lasketaan kellumaan nesteen pinnalle sellaiselle korkeudelle, että anturi kääntyy pystyyn kun nesteen pinta laskee hälytystasolle.

Anturin 10 sisään valokaapeli 11 viedään anturin 10 päässä olevan tiiviin tulpan 3 läpi. Valokuitu 4 kiinnitetään asennustukeen 5 ja valokuidun 4 pää suunnataan hei-30 jastavaa pintaa, kuten peiliä 8, tai valokuidun toista päätä kohti. Valokaapeliin 11 syötetään ohjausyksikön 12 lähettimeltä 13 valonsäde, jonka palautuminen valokaapelia 11 pitkin havainnoidaan ohjausyksikön 12 vastaanottimessa 14. Ohjausyksikkö 1 1 6 4 / j 4 12 ilmoittaa nesteen pinnan korkeuden käyttäjälle tai antaa tarvittaessa varoituksen asetetulla pinnankorkeuden ylä- tai alarajalla.

Kuviossa 1 esitetyllä keksinnön edullisen sovellusmuodon mukaisella pintakytki-mellä saadaan tieto säiliön 15 pinnankorkeudesta. Pintakytkin asennetaan roikku-5 maan pintakytkimen valokaapelin 11 varaan halutulle korkeudella säiliön 15 ylälaitaan. Tällöin pintakytkimen kelluke 1 ei ole kosketuksissa nesteeseen ja anturi 10 on pystyasennossa kuvion la mukaisesti. Tällöin kellukkeen sisällä oleva lasikuula 6 sijaitsee lepotason 7 keskellä. Lasikuula 6 toimii linssinä, ja peilistä 8 palaavalle valokuidulle 4 heijastuvan valonsäteen intensiteetti on keskinkertainen.

10 Kun säiliössä 15 olevan nesteen pinnankorkeus kasvaa ja nesteen pinta saavuttaa pintakytkimen anturin 10, pintakytkin alkaa kellua kellukkeen 1 aiheuttaman nosteen ansiosta nesteen pinnalla. Nesteen pinnankorkeuden kasvaessa pintakytkimen asento muuttuu kuvion le mukaiseksi, ja lasikuula 6 muuttaa sijaintiaan asennustuen 5 ja lepotason 7 väliin. Tällöin peilistä 8 heijastuvan valonsäteen intensiteetti muut-15 tuu heikoksi. Kun pintakytkimen anturi 10 on kääntynyt kokonaan ylösalaisin kuvion Ib mukaisesti lasikuula muuttaa sijaintiaan asennustuen 5 keskelle. Tällöin lasi-kuulan 6 toimiessa linssinä peilistä 8 heijastuvan valonsäteen intensiteetti on voimakas.

Ohjausyksikkö 12 päättelee valokaapelia 10 pitkin palaavan valonsäteen intensitee-: Y: 20 tistä anturin 10 kulloisenkin asennon ja säiliössä 10 olevan nesteen pinnankorkeu- ; Y; den. Kuvion 1 sovellusmuodon tapauksessa voimakas intensiteetti vastaa pinnan- korkeuden ylärajaa, keskinkertainen intensiteetti pinnankorkeuden alarajaa ja heikko , . : intensiteetti hälytysrajojen pinnankorkeuksien puoliväliä.

: Kuviossa 2 esitetyllä keksinnön toisen edullisen sovellusmuodon pintakytkimellä , ;·' 25 voidaan saada varoitus joko säiliön 15 nesteen pinnankorkeuden ylä- tai alarajan saavuttamisesta. Jos halutaan tieto ylärajan saavuttamisesta tulee anturi 10 laskea i : : säiliössä 15 sellaiselle korkeudelle, että anturi kääntyy vaaka-asentoon nesteen pin- nankorkeuden saavuttaessa ylärajan. Vastaavasti haluttaessa tieto alarajan saavutta-: misesta tulee anturi 10 laskea sellaiselle korkeudelle, että anturi kääntyy pystyasen- ;; · 30 toon nesteen pinnankorkeuden saavuttaessa alarajan.

: Anturin 10 kelluessa säiliössä 15 olevan nesteen pinnalla kelluke 1 on vaaka-asen- t » ‘ . nossa kuvion 2b mukaisesti. Tällöin lasikuula 6 sijaitsee asennustuen 5 ja lepotason *,/. 7 välissä. Valokuituun 4 linssinä toimivan lasikuulan 6 läpi palaava valonsäde muut- ' · ' tuu tällöin intensiteetiltään heikoksi.

5 1164/1

Nesteen pinnankorkeuden laskiessa anturi 10 kääntyy pystyasentoon kuvion 2a mukaisesti ja lasikuula 6 muuttaa sijaintiaan lepotason 7 keskelle. Tällöin valokuituun 4 palaava valonsäde kulkee lasikuulan 6 keskipisteen kautta ja palaavan valonsäteen intensiteetti on voimakas.

5 Nesteen pinnankorkeus päätellään kuvion 2 tapauksessa kuvion 1 tapausta vastaavasti. Kuvion 2 sovellusmuodon tapauksessa voimakas intensiteetti vastaa pinnankorkeuden alarajaa ja heikko intensiteetti pinnankorkeuden ylärajaa.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyyn selitykseen, vaan voi vaihdella jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten rajoissa. Esimer-10 kiksi keksinnön mukaisia pintakytkimiä voidaan käyttää myös mittaamaan rakeisen räjähdysherkän materiaalin, esimerkiksi viljasiiloon varastoidun viljan, pinnankor-keutta. Kaikkia edellä mainittuja antureita voidaan käyttää ylä- ja alarajahälytysten antamisen lisäksi ohjaamaan magneettiventtiileitä tai pumppuja.

* « » * » · * · • i » • · · • > · I · • * r *•#44 * * t * » * i ·

, I

i I « * * * f » t <.

sr1 t» * » * ? i i « · • ' " /

Claims (3)

1164/1

1. Pintakytkin esimerkiksi säiliöön (15) varastoidun räjähdysvaarallisen nesteen pinnankorkeuden mittaamiseksi, joka käsittää kellukkeen (1), ilmatilan (2), tulpan (3), valokuidun (4), asennustuen (5), kuulan (6, 9) ja lepotason (7), tunnettu siitä, 5 että - pinnankorkeusinformaatio välitetään anturilta (10) ohjausyksikön (12) vas-taanottimelle (14) valokaapelia (11) pitkin, - pinnankorkeusinformaatiota vastaa palaavan valonsäteen intensiteetti, ja - palaavan valonsäteen intensiteettiä ohjataan lasikuulalla (6, 9).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pintakytkin, tunnettu siitä, että valonsäde heijastuu takaisin peilistä (8).

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen pintakytkin, tunnettu siitä, että ohjausyksikköön (12) palaavan valonsäteen katketessa annetaan hälytys käyttäjälle.

15 Patentkrav , - 1. Nivävakt exempelvis för att mätä ytnivän hos en i en behällare (15) lagrad ex- ! plosionsfarlig vätska, innefattande ett flöte (1), ett luftrum (2), en propp (3), en ljus- fiber (4), ett monteringsstöd (5), en kula (6, 9) och ett viloplan (7), kännetecknad : av att 20. ythöjdsinformation förmedlas frän en detektor (10) tili styrenhetens (12) mot- tagare (14) längs en ljuskabel (11), - intensiteten av en atervändande ljussträle motsvarar ythöjdsinformationen, ; ; och - intensiteten hos den atervändande ljussträlen styrs med en glaskula (6, 9).

2. Nivävakt enligt patentkrav 1, kännetecknad av att ljussträlen äterspeglas frän ; / en spegel (8).

, | 3. Nivävakt enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknad av att dä ljus strälen som ätervänder tili styrenheten (12) bryts ges ett larm tili användaren.