ITMI970195A1 - MAGNETIC INDICATOR OF THE LEVEL OF A FLUID INSIDE A TANK - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale DESCRIPTION of the Patent for Industrial Invention
Forma oggetto del presente trovato un indicatore magnetico del livello di un fluido all'interno di un serbatoio, comprendente un galleggiante libero di scorrere coassialmente all'interno di un tubo comunicante con il serbatoio di cui indicare il livello e contenente al suo interno un magnete, una pluralità di dipoli magnetici girevoli, alloggiati all'interno di un contenitore disposto all'esterno di detto tubo e almeno un ulteriore magnete disposto in corrispondenza di una estremità della scala di indicazione costituita dai detti dipoli magnetici. The present invention relates to a magnetic indicator of the level of a fluid inside a tank, comprising a float free to slide coaxially inside a tube communicating with the tank whose level is to be indicated and containing a magnet inside it, a plurality of rotatable magnetic dipoles, housed inside a container arranged outside said tube and at least one further magnet arranged at one end of the indication scale constituted by said magnetic dipoles.
Sono noti nella tecnica di rilevazione del livello di riempimento di serbatoi e simili, gli indicatori di livello funzionanti con il principio dei vasi comunicanti, i quali, allo scopo di essere utilizzati in contatto con liquidi chimicamente aggressivi, ad alta pressione, ad alta temperatura, inquinanti per l'ambiente, dannosi o velenosi per l'uomo, infiammabili o esplosivi, oppure alla transizione fra due fasi liquide di differente peso specifico ma uguali caratteristiche ottiche, sono realizzati con un galleggiante contenente al suo interno un magnete permanente e a sua volta inserito in un tubo metallico, amagnetico, comunicante attraverso relativi raccordi con il recipiente del liquido di cui indicare il livello. In the technique of detecting the filling level of tanks and the like, level indicators operating with the principle of communicating vessels are known, which, in order to be used in contact with chemically aggressive liquids, at high pressure, at high temperature, pollutants for the environment, harmful or poisonous to humans, flammable or explosive, or the transition between two liquid phases of different specific weight but the same optical characteristics, are made with a float containing a permanent magnet inside and in turn inserted in a metal tube, non-magnetic, communicating through relative fittings with the container of the liquid whose level is to be indicated.
All'esterno del tubo, e a contatto con lo stesso, è collocata una colonnina contenente una serie di dipoli magnetici, rotanti intorno ad un asse perpendicolare a quello di magnetizzazione, i quali presentano all'osservatore due facce diversamente colorate. Outside the tube, and in contact with it, there is a column containing a series of magnetic dipoles, rotating around an axis perpendicular to the magnetization axis, which present to the observer two differently colored faces.
L'aumento o la diminuzione del livello nel serbatoio, e quindi nel tubo contenente il galleggiante, determina il movimento nei due opposti sensi del galleggiante e il conseguente passaggio del magnete, contenuto al suo interno, in prossimità dei detti dipoli, i quali sono in tal modo forzati in rotazione, rendendo visibile nella parte frontale della colonnina, realizzata in materiale trasparente, l'una o l'altra delle due facce colorate. The increase or decrease of the level in the tank, and therefore in the tube containing the float, determines the movement in the two opposite directions of the float and the consequent passage of the magnet, contained inside it, near the said dipoles, which are in thus forced into rotation, making visible in the front part of the column, made of transparent material, one or the other of the two colored faces.
E' così possibile vedere un tratto di colonnina in cui i dipoli mostrano un colore {per esempio rosso) corrispondente alla fase liquida, un tratto in cui i dipoli mostrano la faccia opposta (per esempio di colore bianco), corrispondente alla fase gassosa (o di liquido più leggero), ed un tratto corrispondente al livello della transizione tra le due fasi in cui uno o più dipoli sono in posizione di rotazione incompleta, a causa della perturbazione del campo magnetico provocata dal galleggiante contenente il magnete. It is thus possible to see a section of the column in which the dipoles show a color (for example red) corresponding to the liquid phase, a section in which the dipoles show the opposite face (for example of white color), corresponding to the gas phase (or of lighter liquid), and a section corresponding to the level of the transition between the two phases in which one or more dipoles are in a position of incomplete rotation, due to the perturbation of the magnetic field caused by the float containing the magnet.
Esempi di attuazione di detti dispositivi di indicazione di livello sono ad esempio noti da GB 2.109.111 e EP 0 298 529 a nome dello stesso Richiedente . Examples of implementation of said level indication devices are for example known from GB 2.109.111 and EP 0 298 529 in the name of the same Applicant.
Tali dispositivi noti, pur essendo perfettamente adeguati alla funzione svolta, presentano tuttavia una limitazione derivante dal fatto che per mantenere sufficientemente leggero il galleggiante al fine di permettergli un preciso galleggiamento, anche su fluidi di ridotta densità, è necessario che il magnete al suo interno sia di ridotto peso e ingombro; ciò significa che il campo magnetico che si concatena con il campo magnetico dei dipoli è relativamente ridotto. Ne deriva che il galleggiante e i dipoli devono essere mantenuti a distanza relativa sufficientemente piccola altrimenti non si verificherebbe più il concatenamento dei campi magnetici che determina la rotazione dei dipoli. Although these known devices are perfectly suited to the function performed, they nevertheless have a limitation deriving from the fact that in order to keep the float sufficiently light in order to allow it to float precisely, even on low density fluids, the magnet inside it must be reduced weight and bulk; this means that the magnetic field that concatenates with the magnetic field of the dipoles is relatively small. It follows that the float and the dipoles must be kept at a sufficiently small relative distance otherwise the chaining of the magnetic fields that determines the rotation of the dipoles would no longer occur.
Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un dispositivo indicatore di livello basato sull'impiego di un galleggiante, disposto all'interno di un tubo e portante un elemento magnetico al suo interno, e di una pluralità di dipoli magnetici colorati, disposti all'esterno di detto tubo e posti in rotazione dall'azione del galleggiante, il quale dispositivo consenta di mantenere limitata la massa complessiva galleggiante/magnete, al fine di garantirne la galleggiabilità anche su fluidi di ridotta densità, ma nel contempo risulti ugualmente efficace quando la distanza tra galleggiante e dipoli aumenta, come si verifica, ad esempio, nel caso di tubi di elevato spessore impiegati per altissima pressione. The technical problem therefore arises of providing a level indicator device based on the use of a float, arranged inside a tube and carrying a magnetic element inside it, and of a plurality of colored magnetic dipoles, arranged on the outside. of said tube and set in rotation by the action of the float, which device allows to keep the total float / magnet mass limited, in order to guarantee its buoyancy even on low density fluids, but at the same time is equally effective when the distance between float and dipoles increases, as occurs, for example, in the case of very thick tubes used for very high pressure.
Nell'ambito di tale problema costituisce ulteriore necessità che il detto dispositivo risulti di facile ed economica produzione e assemblaggio e di facile intercambiabilità con dispositivi di tipo noto al fine di ridurre i costi di installazione. Within this problem, a further need is for said device to be easy and inexpensive to produce and assemble and to be easily interchangeable with known devices in order to reduce installation costs.
Tali problemi tecnici sono risolti secondo il presente trovato da un indicatore magnetico di livello comprendente un galleggiante libero di scorrere coassialmente all'interno di un tubo comunicante con il serbatoio di cui indicare il livello e contenente al suo interno un magnete di forma allungata, ruotante attorno ad un asse parallelo all'asse longitudinale di detti tubo e galleggiante, il quale agisce su una pluralità di dipoli magnetici, alloggiati all'interno di un contenitore disposto all'esterno di detto tubo lungo una direzione parallela ad esso e girevoli attorno ad un asse di rotazione perpendicolare a detta direzione e presentanti diverse colorazioni secondo il loro orientamento, in cui è previsto almeno un ulteriore magnete disposto in corrispondenza di una estremità della scala di indicazione costituita dai detti dipoli magnetici interni al contenitore. These technical problems are solved according to the present invention by a magnetic level indicator comprising a float free to slide coaxially inside a tube communicating with the tank whose level is to be indicated and containing inside it an elongated magnet, rotating around to an axis parallel to the longitudinal axis of said tube and float, which acts on a plurality of magnetic dipoles, housed inside a container arranged outside said tube along a direction parallel to it and rotatable around an axis of rotation perpendicular to said direction and having different colors according to their orientation, in which at least one further magnet is provided arranged at one end of the indication scale constituted by said magnetic dipoles inside the container.
Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione del trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati nei quali si mostra: More details can be found from the following description of a non-limiting example of embodiment of the invention made with reference to the attached drawings which show:
in figura 1 : una vista di assieme dell'indicatore di livello, sezionato longitudinalmente in corrispondenza del galleggiante; in figure 1: an overall view of the level indicator, longitudinally sectioned in correspondence with the float;
in figura 2 : una sezione secondo il piano di traccia II-II di fig. 1, in figure 2: a section along the line II-II of fig. 1,
in figura 3 : il particolare III di fig. 2 ingrandito e in figura 4 : una sezione secondo il piano di traccia IV-IV di fig. 1. in figure 3: detail III of fig. 2 enlarged and in figure 4: a section along the plane of line IV-IV of fig. 1.
Come illustrato l'indicatore di livello è costituito essenzialmente da un involucro cilindrico, di forma sostanzialmente tubolare 1 e di spessore elevato per poter resistere a pressioni interne anche di 500 bar ed oltre. All'interno del tubo 1 può scorrere un galleggiante 2, anch'esso cilindrico, ma di diametro lievemente inferiore, il quale contiene al suo interno, in posizione corrispondente alla sua linea di galleggiamento nel liquido, un magnete permanente 3. Il detto magnete 3 è vincolato al galleggiante 2 per mezzo dei perni 12 e 13, ruotanti in apposite sedi di dischi 14 e 15 rigidamente fissati all'interno del galleggiante stesso, ed è pertanto libero di ruotare intorno ad un asse 4, sostanzialmente coincidente con l'asse longitudinale del galleggiante 2. As illustrated, the level indicator essentially consists of a cylindrical casing, of substantially tubular shape 1 and of high thickness in order to be able to withstand internal pressures of up to 500 bar and more. Inside the tube 1 can slide a float 2, also cylindrical, but with a slightly smaller diameter, which contains inside it, in a position corresponding to its waterline in the liquid, a permanent magnet 3. The said magnet 3 it is constrained to the float 2 by means of the pins 12 and 13, which rotate in special seats of discs 14 and 15 rigidly fixed inside the float itself, and is therefore free to rotate around an axis 4, substantially coinciding with the longitudinal axis float 2.
I dischi 14 e 15 presentano fori 16 per uniformare la pressione all'interno del galleggiante. The discs 14 and 15 have holes 16 to equalize the pressure inside the float.
All'esterno del tubo 1, il quale è comunicante per mezzo dei tubi 5 e 6 con il recipiente del liquido di cui indicare il livello, è posta una colonnina 7 vincolata al tubo 1 da fascette 7a e dotata di un lato trasparente 7b, al cui interno sono disposti una pluralità di cilindretti 8, ciascuno dei quali è girevole intorno ad un proprio asse longitudinale 9. I cilindretti 8 presentano due differenti colorazioni sulle due metà definite da un piano longitudinale e al loro interno è inserito un dipolo magnetico 11 asse longitudinale giacente su detto piano e perpendicolare all'asse 9 di rotazione dei cilindretti. Outside the tube 1, which communicates by means of the tubes 5 and 6 with the container of the liquid whose level is to be indicated, there is a column 7 bound to the tube 1 by clamps 7a and equipped with a transparent side 7b, at the inside which a plurality of cylinders 8 are arranged, each of which is rotatable around its own longitudinal axis 9. The cylinders 8 have two different colors on the two halves defined by a longitudinal plane and a magnetic dipole 11 longitudinal axis is inserted inside them lying on said plane and perpendicular to the rotation axis 9 of the cylinders.
In corrispondenza della estremità inferiore della colonnina 7 contenente i dipoli 11, è inoltre previsto un ulteriore magnete permanente 20 alloggiato entro una corrispondente sede 21 solidale alla colonnina 7 stessa . At the lower end of the column 7 containing the dipoles 11, there is also provided a further permanent magnet 20 housed in a corresponding seat 21 integral with the column 7 itself.
Il magnete 3 interno al galleggiante 2 e il magnete 20 associato alla colonnina 7 dei dipoli 11 sono disposti con orientamento Nord (N) / Sud (S) corrispondente, e tale da determinare un'attrazione reciproca generando un campo magnetico le cui linee di forza investono i dipoli magnetici 11 dei cilindretti colorati 8 determinandone l'orientamento, e quindi la colorazione in vista, in base al livello del liquido. The magnet 3 inside the float 2 and the magnet 20 associated with the column 7 of the dipoles 11 are arranged with a corresponding North (N) / South (S) orientation, and such as to cause mutual attraction, generating a magnetic field whose lines of force they strike the magnetic dipoles 11 of the colored cylinders 8, determining their orientation, and therefore the visible color, based on the level of the liquid.
A causa della distribuzione delle linee di forza del campo dei magneti 3 e 20, detti cilindretti 8 sono posti in rotazione dal magnete 3 del galleggiante 2 al passaggio dello stesso davanti a ciascun cilindretto colorato durante la traslazione .assiale del galleggiante dovuta alla variazione di livello nel serbatoio e conseguentemente nel tubo 1. Due to the distribution of the lines of force of the field of the magnets 3 and 20, said cylinders 8 are rotated by the magnet 3 of the float 2 as it passes in front of each colored cylinder during the axial translation of the float due to the level variation. in the tank and consequently in the tube 1.
Come visibile in fig. 1 si prevede anche l'applicazione di un secondo magnete permanente 20 disposto in corrispondenza della estremità della colonnina 7 opposta a quella in corrispondenza della quale è disposto il primo magnete 20. As can be seen in fig. 1 also provides for the application of a second permanent magnet 20 arranged at the end of the column 7 opposite to that at which the first magnet 20 is arranged.
Detto secondo magnete 20 si rende necessario nel caso in cui il magnete 3, interno al galleggiante 2, oltrepassasse, per un qualunque motivo, l'ultimo dipolo 11. in tal caso infatti rientrando nel normale campo di indicazione il magnete 3 non sarebbe più concatenato con i dipoli 11 e non potendo scendere fino al primo magnete 20 inferiore a causa della presenza del liquido su cui galleggia, non darebbe più una indicazione utile . Said second magnet 20 is necessary if the magnet 3, inside the float 2, goes beyond the last dipole 11 for any reason. with the dipoles 11 and not being able to go down to the first lower magnet 20 due to the presence of the liquid on which it floats, it would no longer give a useful indication.
Passando invece davanti al secondo magnete 20, il magnete 3 interno al galleggiante si riconcatena con i dipoli e può riprendere lae sua normale funzione. On the other hand, passing in front of the second magnet 20, the magnet 3 inside the float reconnects with the dipoles and can resume its normal function.
Più in dettaglio il funzionamento dell'indicatore di livello descritto è il seguente : More in detail, the operation of the level indicator described is as follows:
in una posizione lontana dal galleggiante 2 secondo l'asse longitudinale i dipoli magnetici 11 sono liberi di ruotare intorno all'asse 9 del cilindretto 8 che li contiene e si dispongono perciò allineati reciprocamente, in direzione parallela al campo magnetico da loro generato, affacciando cioè, ciascuno, uno dei due poli magnetici verso l'opposto polo del dipolo adiacente. in a position away from the float 2 along the longitudinal axis, the magnetic dipoles 11 are free to rotate around the axis 9 of the small cylinder 8 which contains them and are therefore arranged mutually aligned, in a direction parallel to the magnetic field generated by them, i.e. , each, one of the two magnetic poles towards the opposite pole of the adjacent dipole.
In questo modo attraverso l'elemento frontale trasparente 10 sarà visibile una catena di cilindretti 8 i quali fino ad un certo punto, in senso assiale, presentano una determinata colorazione e oltre tale punto colorazione opposta, detto punto di cambio colore essendo evidentemente determinato dall'altezza del livello di pelo libero nel serbatoio e, quindi, nel tubo 1 contenente il galleggiante. In this way, through the transparent front element 10, a chain of cylinders 8 will be visible which up to a certain point, in the axial direction, have a certain color and beyond this opposite color point, said color change point being evidently determined by height of the free surface level in the tank and, therefore, in the tube 1 containing the float.
In corrispondenza del livello di galleggiamento il magnete 3 interno al galleggiante viene attratto dal campo dei dipoli 11 ed è quindi orientato da questo campo per disporsi con il proprio asse rivolto verso i dipoli 11. At the floating level, the magnet 3 inside the float is attracted by the field of the dipoles 11 and is therefore oriented by this field to arrange itself with its axis facing the dipoles 11.
L'intensità di magnetizzazione del magnete 3 è opportunamente scelta in modo da essere in grado di far ruotare un certo numero di cilindretti adiacenti (per es. 2 o 3), ma non tale da sopraffare completamente il campo dei dipoli 11 stessi. The magnetization intensity of the magnet 3 is suitably chosen so as to be able to rotate a certain number of adjacent cylinders (for example 2 or 3), but not such as to completely overwhelm the field of the dipoles 11 themselves.
Il magnete ausiliario 20 è invece disposto con le proprie polarità orientate concordemente alle polarità del magnete 3 interno al galleggiante in modo da attrarsi reciprocamente e consentire la già descritta azione sui dipoli 11 anche quando questi sono posizionati ad una distanza, in direzione radiale, dal magnete 3 interno al galleggiante 2 tale per cui la forza magnetica di quest'ultimo non sarebbe in grado di richiamare in rotazione i detti dipoli per disporli secondo le linee di forza magnetiche. The auxiliary magnet 20, on the other hand, is arranged with its polarities oriented in accordance with the polarities of the magnet 3 inside the float so as to mutually attract each other and allow the already described action on the dipoles 11 even when these are positioned at a distance, in a radial direction, from the magnet. 3 inside the float 2 such that the magnetic force of the latter would not be able to call the said dipoles into rotation to arrange them according to the magnetic lines of force.
Con la presenza dell'ulteriore magnete permanente 20 esterno, il posizionarsi del magnete 3 davanti ai dipoli 11 provoca una rotazione di questi ultimi, i quali tendono ad abbandonare la configurazione iniziale verticale per disporsi orizzontalmente, paralleli all'asse magnetico del magnete 3. With the presence of the further external permanent magnet 20, the positioning of the magnet 3 in front of the dipoles 11 causes a rotation of the latter, which tend to abandon the initial vertical configuration to arrange themselves horizontally, parallel to the magnetic axis of the magnet 3.
Pertanto se i dipoli, nel tratto inferiore al magnete 3, sono inizialmente disposti con il polo N rivolto per es. verso il basso (fig.l), la presenza di detto magnete 3, rivolto con N verso detti dipoli, fa sì che l'elemento 11a ad esso affacciato ruoti per portarsi con il proprio asse disposto orizzontalmente, l’elemento 11b si disporrà in posizione obliqua con N verso il basso e l'elemento 11c si disporrà in posizione obliqua con N verso l'alto. Gli elementi posti superiormente al magnete 3 saranno allora tutti paralleli, orientati con N verso l'alto. Therefore, if the dipoles, in the portion lower than the magnet 3, are initially arranged with the pole N facing for example. downwards (fig. 1), the presence of said magnet 3, facing N towards said dipoles, causes the element 11a facing it to rotate to move with its own axis arranged horizontally, the element 11b will be arranged in oblique position with N downwards and the element 11c will be arranged in an oblique position with N upwards. The elements placed above the magnet 3 will then all be parallel, oriented with N upwards.
In questo modo i cilindretti 8 ai quali essi sono solidali mostreranno il lato di colore opposto, per es. bianco, a quelli della zona inferiore, per es. rosso. Una variazione del livello del liquido nel serbatoio e quindi nel cilindro 1 avrà come conseguenza lo spostamento assiale del galleggiante 2 in detto cilindro 1 e quindi lo spostamento della zona di inversione del colore. rivelando quindi la nuova posizione del livello del liquido. In this way the cylinders 8 to which they are integral will show the opposite color side, e.g. white, to those of the lower area, eg. red. A change in the level of the liquid in the tank and therefore in the cylinder 1 will have as a consequence the axial displacement of the float 2 in said cylinder 1 and therefore the displacement of the color inversion zone. thus revealing the new position of the liquid level.
Poiché, come detto, l'orientamento del magnete 3, interno al galleggiante, è dovuto agli orientamenti opposti dei campi magnetici dei dipoli 11 nel tratto inferiore e superiore rispettivamente al magnete 3, non risulta necessario alcun altro dispositivo che controlli la posizione di detto magnete. Since, as mentioned, the orientation of the magnet 3, inside the float, is due to the opposite orientations of the magnetic fields of the dipoles 11 in the lower and upper sections respectively of the magnet 3, no other device is required to control the position of said magnet. .
E' anzi prevista da una particolare forma di realizzazione dell'invenzione che i perni 12 e 13 ruotino entro sedi, ricavate nei dischi 14 e 15, realizzate con opportuni materiali a basso attrito, quale ad es. PTFE, allo scopo di permettere il migliore orientamento del magnete 3 verso la colonnina dei dipoli 11. On the contrary, a particular embodiment of the invention provides that the pins 12 and 13 rotate within seats, obtained in the discs 14 and 15, made with suitable low friction materials, such as for example. PTFE, in order to allow the best orientation of the magnet 3 towards the column of the dipoles 11.
Il galleggiante 2 può essere pressurizzato, oppure a pressione atmosferica, o a pressione ambiente, venendo in questo ultimo caso, messo in comunicazione, per mezzo dello sfiato 17, con la eventuale fase gas che si forma superiormente alla fase liquida . The float 2 can be pressurized, or at atmospheric pressure, or at ambient pressure, in the latter case being put in communication, by means of the vent 17, with the possible gas phase that forms above the liquid phase.
Detto gruppo galleggiante 2, comprensivo del magnete 3, è realizzato in modo da avere la linea di galleggiamento all'altezza dell'asse del detto magnete 3, nelle condizioni di temperatura e pressione di esercizio dell'impianto. Nel caso che si abbiano notevoli variazioni nel rapporto tra i pesi specifici relativi alla fase liquida e aeriforme (per es. acqua e vapore acqueo in vicinanza del punto critico e a temperatura e pressione,ambiente) si userà un curva di taratura per ricavare il livello reale in condizioni temporanee diverse da quelle di esercizio, basandosi sulla lettura fatta sull'indicatore di livello. Said float assembly 2, including the magnet 3, is made in such a way as to have the waterline at the height of the axis of the said magnet 3, in the operating temperature and pressure conditions of the system. In the event that there are significant variations in the ratio between the specific weights relative to the liquid and gaseous phase (e.g. water and water vapor in the vicinity of the critical point and at temperature and pressure, environment), a calibration curve will be used to derive the real level in temporary conditions other than those of operation, based on the reading made on the level indicator.
Il corpo cilindrico 1, il galleggiante 2 e la colonnina 7 potranno essere realizzati in materiali diversi che abbiano caratteristiche amagnetiche quali per es. acciaio inossidabile, alluminio, PVC e simili, rimanendo in ogni caso nell'ambito della presente invenzione. The cylindrical body 1, the float 2 and the column 7 can be made of different materials which have non-magnetic characteristics such as for example. stainless steel, aluminum, PVC and the like, remaining in any case within the scope of the present invention.
Saranno inoltre possibili, senza discostarsi da questa, numerose varianti costruttive, relative per es. alla forma della colonnina 7, dei cilindretti 8, del galleggiante 2 e del sistema di imperniamento del magnete 3 etc; sono inoltre possibili diverse modalità di collegamento del cilindro 1 al recipiente interessato, realizzate con dispositivi noti nella tecnica. It will also be possible, without departing from this, numerous constructive variants, relating for example. the shape of the column 7, the cylinders 8, the float 2 and the pivoting system of the magnet 3 etc; different ways of connecting the cylinder 1 to the vessel concerned are also possible, made with devices known in the art.
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Legal Events
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