KR20000011074A - 자기 플로트 타입 액체 레벨 게이지의 개선 - Google Patents

Abstract

비(非)-자성(磁性) 재료의 직립 원통 튜브(10)(upright cylindrical tube), 튜브에 배치되어 있고 튜브 내(內)에서 동축 방향으로 이동 가능한 제 1 원통 영구 자석(22), 그리고 튜브에 배치되어 있고 튜브 밖에서 동축 방향으로 이동 가능한 제 2 환상 영구 자석(35) 등을 결합하여 포함하는 액체 레벨 표시기(liquid level indicator)에 있어서,

상기 하나의 자석은 플로트(20)(float)에 의하여 운반되고, 자석의 자기장은 같은 방향으로 배치되고, 플로트(float)에 의하여 운반되는 자석(22)은 척력(斥力)에 의하여 다른 자석을 지탱하도록, 자석을 상대적으로 일정한 간격을 축 방향으로 유지시킨다.

Description

자기 플로트 타입 액체 레벨 게이지의 개선.

지금까지 제안되어왔던 것처럼 상기 설치에 있어서, 예를 들면 DE-A-1 139 660 또는 US-A-5 020 367 등과 같이, 레벨이 측정될 예정인 액체에 튜브를 담그던가 ; 그렇지 않으면, 예를 들면 DE-A-1 034 877 과 같이, 정반대의 설치에 있어서, 튜브는 상기 액체를 포함할 것이다. 그러므로, 플로트(float)는 제 2 자석이 설치되어있는 튜브를 에워싸는 링(ring)의 형(型)이나 고리(collar)의 형(型)이 될 수 있거나 ; 정반대의 설치에 있어서, 게이지 튜브 내(內)에 부동(浮動)하는 자석(floating magnet)을 설치할 수 있고, 게이지 튜브의 외부로 설치되어있는 종동부(從動部, follower)에 제 2 자석을 설치할 수 있다.

그러므로, 오스테나이트 스테인레스 강(austenitic stainless steel)과 같은 비(非)-자성(磁性) 재료의 밀봉된 게이지 튜브 내부에서 플로트(float)가 올라가고 내려가고, 밀봉 방식으로 게이지 튜브(gauge tube)는 탱크(tank)나 리시버(receiver)에 튜브(tube)가 연결되는 것을 특징으로 하는 게이지 시스템(gauge system)을 공급하는 것은 공지되어있다. 예를 들면 상기 탱크와 게이지는 가연성이 있거나 중독성이 있는 액체를 포함할 수 있거나, 압력을 일정하게 유지하는 시스템(pressurized system)의 일부분이 될 수 있다. 상기 타입 게이지에서 압력에 저항하면서 합체된 구조에 의하여, 상기 타입 게이지는 바다, 공정 설계 공학, 및 많은 다른 서비스 등에서 이용에 특히 안전하고 적합하다.

두 개의 자석을 결합하도록 자기력을 이용할 때, 하나는 게이지 튜브 내(內)에 설치되고, 다른 하나는 게이지 튜브의 밖에 설치되고, 제 2 자석을 따르도록 신뢰할만한 하나의 자석에 대하여 필요한 자기 결합력은 매우 강(强)하고 ; 이것은 안전하고 신뢰할만한 설계된 시스템을 갖춘 경우이며, 그래서 충격이나 떨림은 정정 위치에서 종동부 자석을 쉽게 띠어낼 수 없다.

상기 게이지에서 자기적으로 결합된 내부 자석과 외부 자석 등을 이용하는 것은 공지되어 있고, 그렇지 않으면 인력(引力)을 이용하고 척력(斥力)을 이용한다. 하지만, 인력(引力)의 강(强)-힘을 이용할 때, 결합된 자석을 서로에 대하여 끌어당기는 중요한 방사(放射)-힘은 존재한다. 이것은 자기 배열의 심각한 불안정성을 일으키고 ; 게이지 튜브의 측벽을 향하여 내부 자석이 죄어지면서, 동등하게 강(强)-힘은 튜브의 외부를 향하여 외부 자석을 끌어당긴다. 상기 방사(放射) 힘은 레벨 게이지 표시의 정확성을 크게 손상시킬 수 있는 마찰력을 일으킨다. 자기 결합이 척력의 강(强) 힘을 이용할 때, 높은 마찰력은 피하면서, 자석이 다른 자석의 움직임을 쉽사리 따르는 자기적으로 안정한 배치에 공급하는 실질적으로 상업적으로 이용 가능한 시스템을, 종래 기술(技術)은 발표하지 않았다.

본 발명은 액체 레벨 표시 게이지 장치(liquid level indicating gauge apparatus)에 관한 것으로써, 비(非)-자성(磁性) 재료의 직립 원통 튜브(upright cylindrical tube), 튜브 내(內)에서 튜브를 따라서 축 방향으로 이동 가능한 제 1 영구 자석, 제 1 자석에 자기적으로 연결되고 튜브 밭쪽을 따라서 이동 가능한 제 2 영구 자석 등을 결합하여 포함하는 형(型)의 액체 레벨 표시 게이지 장치(liquid level indicating gauge apparatus)인데 ; 상기 자석의 하나는 액체 표면에서 플로트(float)에 응용되고 설치되는 플로트(float)에 합체(合體)되고, 그래서 부동(浮動)하는 자석은 올라가고 내려가고, 제 2 자석은 그에 일치하여 올라가고 내려가고, 그것에 의하여 부동(浮動)하는 자석을 지탱하는 액체 표면 레벨을 표시한다.

도 1 은, 두 개의 자석을 게이지 튜브(gauge tube) 내(內)에 설치할 때, 두 개의 내부 자석 사이와 같은 정도로 게이지 튜브(gauge tube)를 에워싸면서 또 하나의 자석을 설치할 때, 존재하는 자기장(magnetic force field)을 보여주는 다이어그램이다.

도 2 와 도 3 등은, 게이지 튜브(gauge tube)에 설치하기 위한 두 개의 정반대 자극(磁極) 배열에서 일어나는 퍼텐셜 에너지(potential energy)를 설명하는 다이어그램이다.

도 4 는, 본 발명에 따르는 액체 레벨 게이지(liquid level gauge)의 하나의 실시예인데, 조립품은 수직 단면으로 보여지고 있다.

도 5 는, 종동부(從動部) 자석(follower magnet)을 합체(合體)하는 표시 슬리브관(indicator sleeve)의 하나의 실시예를 보여주는 확장 정면도이다.

*참조 번호 설명

10 : 게이지 튜브(gauge tube)

11 : 정상 결합관(top union)

12 : 바닥 결합관(bottom union)

13 : 탱크 벽(tank wall)

20 : 플로트(float)

23 : 피스톤봉(rod)

25 : 돌출부(protrusion)

21, 22 : 디스크 자석(disc magnet)

30 : 표시 슬리브관(indicator sleeve)

35 : 링 자석(ring magnet)

따라서, 본 발명의 주(主) 목적은, 튜브는 내부와 외부에 결합된 자석을 가지면서, 기술(記述)되는 일반적 형(型)의 액체 레벨 게이지 튜브(liquid level gauge tube)를 공급하는 것이지만, 플로트 자석과 튜브 벽 사이에서, 다른 양상으로 종동부 자석과 튜브 사이에 있게되는 마찰력을 최소화하고, 플로트 움직임을 일으키는 액체 레벨 변화에 대한 신뢰할만하고 빠르고 민감한 응답을 공급하기 위한 그러한 시스템이면서, 자기적으로 안정한 배치에 자석을 배치한다.

상기 장치의 또 하나의 선호되는 요구 사항은, 레벨의 시각 표시는 외부 종동부 시스템의 위치에서 정면에서 실질적으로 제한이 되어서는 아니 된다. 장치는 가볍고, 단순하고, 경제적이어야만 하고, 원격 신호 보내기가 그 자체로 제공되어지는 것을 선호하고 ; 높은 알람 위치와 낮은 알람 위치를 표시하는데 응용될 수 있는 것을 선호한다.

따라서, 본 발명은 제 1 선호되는 형(型)을 공급하는데, 제 1 선호되는 형(型)은 비(非)-자성(磁性) 재료의 직립 원통 튜브(upright cylindrical tube), 튜브에 배치되어 있고 튜브 내(內)에서 축 방향으로 이동 가능한 제 1 원통 영구 자석, 그리고 튜브에 배치되어 있고 튜브 밖에서 축 방향으로 이동 가능한 제 2 환상 영구 자석 등을 결합하여 포함하는 액체 레벨 표시기(liquid level indicator)인데 ; 본 발명의 상기 형(型)은 상기 하나의 자석은 플로트(float)에 의하여 운반되고, 자석의 자기장은 같은 방향으로 배치되고, 플로트(float)에 의하여 운반되는 자석은 척력(斥力)에 의하여 다른 자석을 지탱하도록, 자석을 상대적으로 일정한 간격을 축 방향으로 유지시키는 것을 특징으로 한다.

선호함에 있어서, 제 3 영구 자석을 공급하는데, 제 3 자석은 기계적으로 상기 제 1 영구 자석에 그렇지 않으면 제 2 영구 자석에 연결되고, 제 3 자석은 연결된 자석과 비슷한 형(型)을 가지고, 제 3 자석의 자기장은 제 1 자석과 제 2 자석 등과 같은 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

제 1 자석은 플로트에 의하여 운반되고, 플로트는 튜브 내(內)에 미끄럼 가능하고, 제 2 자석은 튜브의 밭쪽을 따라서 미끄럼 가능한 액체 레벨 표시기 슬리브관에 붙어있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 하나의 양상에 있어서, 비(非)-자성(磁性) 재료의 직립 원통 튜브(upright cylindrical tube), 튜브 내(內)에서 튜브를 따라서 축 방향으로 이동 가능한 디스크(disc) 모양이나 링(ring) 모양의 제 1 원통 영구 자석, 그리고 튜브를 에워싸는 환상 모양이고 튜브 밖에서 축 방향으로 이동 가능한 제 2 영구 자석 등을 결합하여 포함하는 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus)를 공급하는데 ; 튜브 축을 따라서 튜브 축에 병렬로 배치되는 자기장 자극의 방향으로 같은 극(極)을 가지게 할 목적으로, 상기 양쪽의 자석은 서로에 대하여 튜브에 대하여 상기 방향으로 자기(磁氣)를 띠고 유지하게 하고, 액체 표면에서 부동(浮動)시키는 것이 적용되고 설치되는 플로트에 상기 자석의 하나를 합체(合體)하면서, 축 요소와 방사 요소 양쪽을 가지는 상기 척력(斥力)으로 부동(浮動)하는 자석에 의하여 적용되는 상기 레벨에서 척력에 의하여 상기 다른 자석을 지탱하는 것을 특징으로 한다. 척력의 상기의 축 방향과 방사 방향 요소 때문에, 결합된 자석을 설치하는 것이 가능하고, 자기적으로 안정한 배치에 있어서, 하나의 자석은 다른 자석에 의하여 지탱되고, 방사 힘 요소는 "자동적으로 중심 맞추기(self centering)" 라는 효과에 동등한 것을 공급하면서 ; 또는 게이지 튜브의 내부 자석과 외부 자석은 튜브 축과 실질적으로 동축인 위치를 찾아내는 효과를 공급한다.

튜브는 레벨을 측정하는 액체에 담그거나, 그렇지 않으면 튜브는 상기 액체를 포함할 것이다. 부동(浮動)하는 자석은 튜브를 에워싸는 고리(collar)의 형(型)인 플로트(float)에 의하여 운반될 수 있거나 ; 게이지 튜브 내(內)에 설치된 플로트에 부동(浮動)하는 자석은 탑재될 것이다. 다른 경우에, 제 2 종동부 자석은 더 높은 레벨에서 척력에 의하여, 부동하는 자석에서 튜브의 벽의 반대쪽에서 지탱된다.

선호되는 설치에 있어서, 두 개의 자석이 있었다는 것이 기술(記述)된다면, 하나의 자석은 탑재된 플로트이고, 다른 자석은 제 1 자석의 움직임을 따르도록 설치한다. 하지만, 변이(變異) 설치에 있어서, 축 방향으로 앞으로 뒤로, 일반적으로 상기 튜브 축을 따라서 이동 가능한 상기 세 개의 영구 자석이 있고, 튜브 축을 따라서 튜브 축에 병렬인 자기장의 방향으로 같은 극성을 가지도록 상기 모든 자석을 자기를 띠게 하고 ; 상기 두 개의 자석은 서로에 대하여 고정된 거리에서 상기 축을 따라서 쌍으로 설치되면서, 상기 한 쌍의 자석 레벨 사이의 레벨에서 척력에 의하여 척력으로 제 3 자석은 일반적으로 동축으로 유지되는 것을 특징으로 한다. 상기 배치에서, 제 3 자석은 다른 두 개의 자석에서 더 낮은 자석에 의한 척력에 의하여 지탱된다.

종동부 자석이 게이지 튜브의 외부에서 설치될 때, 게이지 튜브를 에워싸는 것이 편리하다. 자석은 여러 부분으로 나누어진 링 구성을 가지고 ; 게이지 튜브를 따라서 위쪽으로 아래쪽으로 미끄러지고, 게이지에 연결되는 탱크 몸체나 리시버 등에 의하여 차폐하지 않고, 게이지 주위의 모든 방향에서 분명하게 보이는 여러 부분으로 나누어진 표시기 슬리브관에 자석은 수용된다. 분명하게 보이는 지적 사항(mark or marks)을 슬리브관에 공급하고, 종동부 링에 대하여 액체 레벨의 정정 위치를 표시하도록 위치되고 측정되고 선택된다. 예를 들면 먼저 자기 조립품의 장-강도(field strength)에 따라서, 두 번째로 게이지에서 액체의 밀도와 그러므로 액체에서 플로트의 잠금 깊에에 따라서, 상기 상대적 위치는 다양할 수 있다. 따라서, 적합하게 측정되고, 주어진 밀도에 대하여 조정되는 것처럼 각각의 액체 레벨을 표시할 수 있는 수단에 의하여, 표시기 슬리브관에서 공급되는 지적 사항의 범위에서 선택을 한다.

게이지 내부에서, 두께에 대하여 분류된 거리에 의하여 일정하게 간격을 유지하는 원형 환상 자석이나 디스크 모양의 자석의 쌍에서 합체되는 원통 플로트(cylindrical float)가 있을 수 있다. 플로트 내(內)의 자석 레벨은 조절 가능하다. 일단 디스크 자석이 레벨에 대하여 조정되고, 디스크 자석은 플로트에 고정되게 수용되고, 근접한 면은 반대의 극성(極性)을 가지도록 설치된다.

본 발명은 부속된 도면과 관련하여 보다 더 잘 이해될 것이다.

먼저, 도 4 를 참조하는데, 게이지 튜브(10)(gauge tube)는, 벽(13)(wall)을 갖춘 탱크(tank)의 내부에 있는 정상 결합관(11)(top union)과 바닥 결합관(12)(bottom union) 등에 의하여 연결된 구멍(bore)을 가진다. 탱크, 튜브(10), 및 결합관(11, 12) 등은 액체를 위한 밀봉된 압력 저항 컨테이너(sealed pressure resistant container)를 형성하는데, 액체의 새어나감을 막아야하는 것이 필요한 범위까지 상기 액체를 위한 컨테이너는 유해하다.

본 발명에 따른 튜브(10)는 비(非)-자성(磁性) 재료로 이루어진다. 예를 들면, 튜브(10)는 오스테나이트 스테인레스 강(austenitic stainless steel)으로 만들어지는데, 이와 같은 경우에 있어서 구멍에 있는 액체(liquid)와 그 표면의 레벨(level) 등은 눈에 보이지 않으며, 튜브 벽은 불투명하다. 탱크와 본 발명의 대상 등에서 액체의 레벨에 일치하는 게이지 튜브에서 상기 액체 레벨은, 튜브(10)의 불투명 때문에 상기 레벨이 보이지 않더라도, 레벨 표시를 공급할 예정이다.

본 발명의 실시예에 따라서, 튜브(10)의 구멍 내(內)에서 플라스틱 재료의 가늘고 기다란 속이 빈 원통 몸체인 플로트(20)(float)는 공급될 예정이다. 상기 예에서, 플로트의 위쪽 끝에 매달려있는 피스톤봉(23)(rod)에서 일정한 간격을 두면서 떨어진 한 쌍의 자석(21, 22)을, 플로트(20)(float)의 속이 빈 내부에 설치한다.

플로트(20)는 게이지 튜브(10)의 구멍 내(內)에서 미끄러지면서 잘 맞는데, 플로트는 그 끝의 각각에서 작은 돌출 피프(25)(small projecting pip)나 돌출부(25)(protrusion)의 링을 가진다. 돌출부(25)(protrusion)가 게이지 튜브(10)의 내부 벽에 접촉할 때, 상기 돌출부(25)(protrusion)는 점 접촉(point contact)을 만드는데, 액체의 레벨이 올라가고 내려갈 때 게이지 튜브(10)의 구멍을 따라서 플로트(20)(float)가 쉽게 움직이는 것이 가능하도록 도움이 된다. 플로트의 외부 원통 표면의 양쪽 끝의 각각에서 또는 양쪽 끝의 각각 근처에서 두 개의 일정한 간격을 유지하는 링(ring)에, 돌출부(25)(protrusion)는 설치된다.

자석(21, 22)은, 원통 디스크(cylindrical disc)나 원통 링(cylindrical ring)이 될 수 있는 강(强)-자기(磁氣)를 띠는 영구 자석이다. 자석은 자기(磁氣)를 띠게 됨으로써, 일반적으로 자석의 극(極)은 원통 플로트(20)의 축과 게이지 튜브(10)의 축에 놓인다. 양쪽 자석은 같은 극(極)을 가지도록 자기(磁氣)를 띠게 되는데 ; 예를 들면 양쪽 자석은 극성(極性)을 가지게 됨으로써, 최대의 자석 N 극을 가진다. 피스톤봉(23)을 따라서 축 방향으로 자석(21, 22)의 위치는 조절 가능하다. 액체 밀도에 대하여 조절되는 플로트(float)의 눈금을 정하도록 상기 조절은 이용된다.

표시 슬리브관(30)(indicator sleeve)은 게이지 튜브(10)의 밭쪽을 따라서 쉽게 미끄럼이 가능하도록 설치된다. 표시 슬리브관(30)(indicator sleeve)은 비(非)-자성(磁性) 재료의 프로트와 같이 만들어지고, 유리 강화된 수지(glass reinforced resin)와 같은 플라스틱 재료를 가질 수 있다. 표시 슬리브관(30)은 그 내부에서 플로트(20)의 밭쪽의 돌출부(25)와 같이 작은 돌출부를 가질 수 있고, 튜브를 따라서 슬리브관의 미끄럼 이동을 쉽사리 가능하게 하면서 접촉의 영역을 줄일 목적으로, 슬리브관 내부의 작은 돌출부는 게이지 튜브의 바깥쪽 벽과 점 접촉(point contact)을 만든다.

슬리브관(30)은 가늘고 긴 원통 모양을 가지고, 도 5 에서 보여지는 것처럼, 나사(33)(screw)에 의하여 고정되는 두 개의 반(半)-슬리브관(31, 32)(half sleeve )을 포함하는 여러 부분으로 나누어진 구조(multi-part construction)를 가진다. 두 개의 C-모양의 반(半)-링에 의하여 그 자체적으로 형성되는, 링(ring)의 모양으로 강(强)-자기(磁氣)를 띠는 영구 자석(35)은, 반(半)-슬리브관(31, 32)에 의하여 형성된 통로(gallery) 내(內)에 수용된다. 자석(21, 22)이 플로트(float)에 설치될 때, 자석(35)은 축 방향으로 같은 극(極)을 가지면서 자기(磁氣)를 띤다. 세 개의 모든 자석은 같은 방향으로 접하는 같은 극(極)을 가지고 ; 그러므로 예를 들면 세 개의 모든 자석(21, 22, 35)은 도 4 에서 보여지는 설치에서 위쪽 방향으로 접하는 N 극을 가질 수 있다. 같은 방향으로 접하는 같은 극(極)을 가지는 세 개 자석의 배열을 갖춘 게이지 튜브(10)의 설치, 그리고 결과로써 일어나는 자기장(magnetic force field) 형(型) 등은, 도 1 에서 보여진다.

도 1 의 시스템에 있어서, 이용되는 세 개의 자석은 모두 영구 자석이고, 게이지 튜브(10)의 축을 따라서 놓여있는 동일한 장(場)의 방향을 가지도록 상기 세 개의 자석은 모두 축 방향으로 자기(磁氣)를 띠고 있고, 상기 세 개의 자석은 모두 위쪽으로 접하는 N 극(極)을 가진다. 링의 면(面)에서 극성(極性)은 플로트 자석(float magnet)에서 면(面)의 극성(極性)과는 다르고 ; 그러므로 도 1 에서 링 자석(35)(ring magnet)의 정면은 정상 디스크 자석(21)(top disc magnet)의 아래쪽에서 S 극(極)을 향하는 N 극(極)이면서, 링 자석(35)(ring magnet) 바닥의 S 극(極)은 플로트(20)에 설치되어있는 바닥 디스크 자석(22)(bottom disc magnet)의 N 극(極)에 접하는 위쪽으로 향한다. 자극(磁極)이 직접적으로 또 하나의 자극(磁極)에 대하여 반대일 때, 지배되는 규칙은 같은 극(極)은 반발하면서 다른 극(極)은 끌어당긴다. 하지만, 본 경우에 있어서, 게이지 튜브(10) 내(內)에 있는 자석(21, 22)은, 게이지 튜브(10)의 밭쪽에 설치되어있는 자석(35)보다 더 작은 지름을 가지고 ; 그러므로, 극(極)은 직접적으로 반대가 아니다. 적용 가능한 자기장을 고려하는 대신에, 자기(磁氣) 척력(斥力)에 의하여 링(35)은 링(22)(ring)에 의하여 지탱된다. 상기(上記)는 처음에는 직관적으로 역(逆)인 것처럼 보이지만, 상기(上記)는 적용되는 특별한 배열과 자기장의 상호 작용에서 얻어진다. 사실상, 설치는 매우 잘 작동한다는 사실과, 두 개의 디스크 자석(21, 22) 사이의 중앙 평면에 일반적으로 설치되는, 에너지 우물(energy well)인 퍼텐셜 에너지(potential energy)의 낮은 레벨이나 최소의 레벨이 존재하는 영역이 있다는 사실을, 검사는 보여주고 있다. 중앙 위치에서 링 자석(35)(ring magnet) 또는 종단부 자석(35)(follower magnet)의 축 방향 변위(axial displacement)는, 플로트 자석(float magnet)과 종단부 링 자석(follower ring magnet)의 배열은 실질적으로 동축으로 되어있기만 하면, 다른 축 방향으로 증가하는 저항을 견디어낸다.

자석 주위에서 모든 공간을 에워싸는 자기력선의 특성과 방향에 어떤 고려가 주어진다면, 상기 시스템의 신뢰할만한 작동의 원인을 이해할 것이다. 도 1 은 배열에 있어서 자기력선 구성의 도식적인 대표를 나타내고 ; 축 방향 퍼텐셜 에너지(axial potential energy)가 최소인 에너지 우물(41)(energy well)을 또한 나타내는데, 도면의 측면에서 게이지 튜브를 따르는 축 방향으로 퍼텐셜 에너지 PE 를 플랏(plot)하는 것에 의하여 나타낸다. 자기력선은 N 극(極)에서 S 극(極)까지 뻗도록 얻어지고, 자기력선을 따라서 인력(引力)은 스스로 영향력을 행사한다.

디스크 자석(21)은 N-극 면에서 S-극 면으로 통하는 토로이드(toroid) 자기력선에 의하여 에워싸이는 것, 그리고 상기 자기력선은 디스크에서 가까운 곳에서 빽빽하게 다발로 묶이고(즉 보다 더 높은 강도), 상기 자기력선은 디스크에서 더 이동된 영역에서 점차적으로 더 약해진 힘에 의하여 빽빽하지 않게 설치되는 것 등이, 도 1 에서 나타날 것이다. 또한, 링 자석(35)(ring magnet)은 자신을 에워싸는 자기력선의 서로 닮은 토로이드 반(半)-스풀(toroidal half spool)을 가진다. 하나의 반(半)-스풀은 링의 N-극 면에서 링 내부의 S-극 면으로 통하고, 다른 반(半)-스풀도 링의 외부에서 같은 방식으로 통한다.

척력이 서로에 대하여 병렬이라면, 척력(斥力)은 자기력선 사이에서 횡단으로 일어나는 경우이다. 도 1 에서 보여지는 것처럼, 정상 디스크 자석(21)(top disc magnet)의 더 낮은 테두리에서, 링 자석(35)(ring magnet)의 위쪽 극(極) 면의 중앙으로 그려지는, 게이지 튜브 축에 대하여 30。 와 45。 사이 각도의 선(線)을 가로질러서, 디스크 자석(21)과 링 자석(35) 등 양쪽에 대한 토로이드 자기력선은 같은 병렬 방향으로 진행되고, 그러므로 척력(斥力)은 일어나고, 척력이 상기 자기력선을 따라서 스스로의 영향력을 행사한다. 상기 척력의 배치는 자석-축에 대하여 원주를 둘러싸면서 대칭이기 때문에, 화살표(37)(arrow)에 의하여 지적되는 척력이 결과적으로 있게 되는데, 축 방향으로 디스크 자석(21)에서 링 자석(35)을 분리하는 경향이 있다. 링 자석(35)의 반대-편에 있어서, 척력의 비슷한 반대 구성이 있게 되는데, 화살표(38)에 의하여 지적되는 척력이 결과적으로 있게 된다. 화살표(37, 38)에 의하여 나타난 상기 척력의 결합된 효과 때문에, (링 자석(35)의 무게는 무시하고) 링 자석(35)은 디스크 자석(21, 22) 사이의 실질적인 중간인 축 위치에 적용되는 경향이 있고 ; 그 중간 위치에서 링 자석(35)의 축 방향 변위는 다른 방향으로 증가하는 저항을 견디어내고, 상기 링 자석(35)의 축 방향 변위는 최소 퍼텐셜 에너지의 중간 위치로 다시 밀리는 경향이 있다. 링 자석(35)의 무게 때문에, 실질적으로 두 개의 내부 자석(21, 22)의 레벨 사이의 중간 위치보다 더 낮은 레벨에 링 자석(35)은 응용될 것이다.

도 1 의 설치에 있어서, 외부 링 자석(35)이 종동부(從動部) 자석이면서, 내부 자석(21, 22)이 탑재된 플로트(mounted float)인 것을 특징으로 한다. 하지만, 게이지 튜브의 밖에 설치되는 자석이 탑재된 플로트인 것을 특징으로 하는 역(逆) 설치까지 본 발명은 확장되는데, 튜브 내(內)에 설치된 자석은 외부 자석의 움직임에 응답하거나 따른다. 링 자석(35)의 위쪽으로 향하는 N-극과 디스크 자석(21)의 아래쪽으로 향하는 S-극 등의 사이에서 인력(引力)이 또한 있을 수 있지만, 상기 면(面) 사이에서 긴 축 방향 거리 때문에, 상기 힘은 약해질 것이고, 어떠한 경우에도 링 자석과 바닥 디스크 자석의 다른 면에서 반대의 인력(引力)에 의하여 상기 힘은 상호 작용한다. 상기 인력에 관하여, 디스크 자석(21, 22) 사이의 중간 위치에서 링 자석(35)의 위치는 최소 퍼텐셜 에너지의 안정된 위치가 반드시 되지 않는다는 것은 사실이지만, 인력(引力)은 낮은 강도가 되고, 디스크 자석과 링 자석 등을 에워싸는 고유의 자기력선 때문에, 척력(斥力)으로 인한 안정 평형 위치(stable equilibrium position)를 인력(引力)은 방해할 수 없다.

기술(記述)된 대로, 링 자석(35)과 디스크 자석(21, 22) 사이의 축 방향 안정 평형 위치는, 외부 표시 종동부와 게이지 튜브 사이에서, 다른 한편으로는 플로트와 게이지 튜브의 내부 벽 사이에서 마찰력을 일으키는 최소 방사-힘(minimal radial force)만을 링 자석이 경험하거나, 전혀 경험하지 않는 위치이다. 설명하였듯이, 기술(記述)된 위치는 척력 사이에서 평형 위치이고, 진짜의 동축 위치에서 방사(放射)의 상대적으로 적은 움직임은, 동축 위치로 링을 되돌리는 증가된 척력을 일으킨다. 그러므로, 디스크 자석 사이의 중간 위치에서 항상 플로트가 올라가고 내려가는 움직임에 종동부(從動部)는 고정되게 따르기 때문에, 그리고 레벨 표시 작용을 느리게 하는 마찰력을 생성시키는 방사-힘이 매우 작거나 거의 없기 때문에, 상기 설치는 자기 게이지 작용(magnetic gauge operation)을 위하여 특별한 이점(利點)이 있다. 실질적인 검사는, 기술(記述)된 대로 자기 결합이 있는 게이지 작용은 신뢰할 만하고, 매우 민감하다는 것을 보여준다.

특히, 튜브의 내부와 외부에서 자석을 중심에 모으는 튜브 축에서 방사적으로 작용하는 자기 척력에, 도 1 과 도 4 등에서 응용되는 자석의 설치를 공급한다. "자동적으로 중심 맞추기(self centering)" 라는 상기 작용은, 튜브의 축에서 일치하는 위치에서 내부 자석이 지탱된다면, 튜브 벽과 모든 자석의 접촉은 최소화될 수 있다는 중요한 효과를 가진다.

도 1 과 도 4 의 실시예에 관하여, 상기 기술(記述)은 자석 모두가 위쪽으로 향하는 N-극으로 편향된다는 가정 하(下)에 있다. 하지만, 모든 자석이 위쪽으로 향하는 S-극을 가지도록 편향되는 것을 특징으로 하는 역(逆) 설치는 동등하게 잘 작동한다는 것은 분명하다. 적합한 편향을 고려할 때, 중요한 것은 자기장의 설치, 상호 작용, 및 기능이다.

기술(記述)된 자기 결합 시스템(magnetic coupling system)의 성질에 있어서, 단 하나의 디스크 자석 효과를 고려한다면, 링 자석과 관련하여 작동하는 것은, 링 자석은 디스크 자석과 같은 축 평면에 일치하고 같은 축 평면에 놓여있는 것을 특징으로 하는 도 2 에서 도식적으로 나타나는 설치에 관하여 고려되는 또 다른 양상을 이해할 수 있다. 주어진 축 방향에서 양쪽의 자석은 같은 극(極)을 가진다면, 동축 위치에서 링을 수용하는 디스크와 링 등의 사이에서 강(强)-방사(放射) 척력이 있고 ; 또 한편으로 어떠한 방향에서 축 방향으로 작은 움직임은 같은 극(極) 사이에서 거리를 증가시키기 때문에, 축 방향 평형은 불안정할 것이다. 사실상, 위치는 퍼텐셜 에너지 최대의 하나인데, 허용된다면 퍼텐셜 에너지 최대에서 다른 축 방향으로 링이 도망갈 수 있다.

도 2 에서, 기술(記述)된 것처럼 두 개 자석의 설치를 대표하고, 종동부 링 자석의 퍼텐셜 에너지의 축 방향 분포와 방사 방향 분포 등의 도식적 표시가 주어진다. 튜브 내(內)에 위치되는 자석은 레벨이 측정되는 액체 표면의 플로트에 탑재된다면, 외부 링 자석(outer ring magnet)은 액체 레벨의 변화에 일치하여 올라가고 내려가는 종동부(從動部, follower)가 될 수 있고, 내부 자석의 레벨보다 위에 있는 레벨에서 상기 외부 링 자석은 척력(斥力)에 의하여 지탱된다. 도 2 의 구성은 플로트의 내부에 탑재되는 단 하나의 디스크 자석을 이용할 수 있고, 단 하나의 링 자석이나 종동부 자석 등은 게이지 튜브의 밭쪽에서 미끄러지는 표시 몸체 또는 슬리브관에 탑재된다. 자석이 탑재된 플로트의 위에 있는 위치를 종동부 자석이 차지하도록, 종동부 자석을 설치하는 것은 물론 필수적이다. 두 개 자석 사이의 척력(斥力)은 종동부나 표시 유닛의 무게에 의하여 균형이 맞추어진다. 액체 레벨이 올라갈 때, 자석이 탑재된 플로트는 올라가고, 종동부 금속을 위쪽으로 구동하고 ; 액체 레벨이 내려갈 때, 종동부 자석은 그 자신의 무게 효과 하(下)에서 게이지 튜브 아래쪽으로 미끄러진다.

역(逆) 배열에 있어서 종동부인 것이 내부 자석이면서 외부 자석은 액체 표면에 탑재되는 플로트라면, 튜브의 외부에 위치하는 자석이 탑재된 외부 플로트보다 높은 레벨에서, 튜브 내(內)에서 움직일 수 있는 내부 자석(inner magnet)은 자기 척력에 의하여 지탱된다.

상기(上記)가 게이지의 더 단순한 버전이지만, 플로트에 관한 높이는 정확하게 정의되지 않는다는 점에서, 그리고 오물 또는 먼지의 존재는 게이지 튜브에서 증가되는 미끄럼 마찰력을 일으킴으로써, 종동부 자석은 자석에 탑재된 플로트의 올라가는 움직임과 내려가는 움직임에 따를 수 없다는 점에서, 상기(上記)는 도 1 에 관하여 기술(記述)된 자석 설치에 탑재된 디스크 플로트나 이중의 링과 비교하여 단점(短點)을 가진다.

도 1 과 도 4 등의 자석 설치에 탑재된 이중 디스크 플로트(double disc float)로 돌아와서, 그리고 디스크 자석(21, 22)의 하나와 같은 평면에 링 자석이 놓여있다고 먼저 링 자석을 가정하여, 다른 디스크 자석을 향하는 링 자석을 대체하는 것에 의하여, 퍼텐셜 에너지가 최대인 영역에서, 다른 디스크 자석의 퍼텐셜 에너지 피크에 대한 기울기는 영향력을 행사한다는 포인트로 링 자석이 이동한다는 것을 이해할 것이다. 사실상, 퍼텐셜 에너지 최소에 대하여 축 방향 위치는 디스크 자석 사이에서 정의될 것이고 ; 퍼텐셜 에너지 최소는 동등한 강도의 디스크 자석에서, 자석에 탑재된 두 개의 플로트 사이의 레벨에 놓일 것이다. 실지로, 게이지의 수직 설치에서, 종동부 무게와 종동부에 탑재된 자석 등의 무게를 상쇄하는데 작동하는 더 낮은 디스크 자석과, 링 자석 사이의 척력(斥力)이 증가되면서, 종동부 몸체는 디스크 자석 사이의 중간 평면 아래의 레벨에서 약간 멈출 것이다. 하지만, 중간 위치에서 상기 출발은 안정될 것이고, 플로트의 올라감과 내려감의 양쪽에서 종동부 자석은 평형의 새로운 위치로 향하여 양(陽)의 방향으로 밀릴 것이다.

자석이 탑재된 플로트와 링 자석 등의 공간적 차원적 관계는, 장치의 신뢰할 만한 기능에서 중요하고, 플로트에 탑재된 디스크 자석은 12.5 mm 의 지름과 3 mm 의 두께이고, 디스크 자석은 40 mm 의 일정한 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는, 실질적인 실행을 예로써 든다. 상기 예에서 링 자석은 35 mm 의 내부 지름, 41 mm 의 외부 지름, 및 3 mm 의 두께 등을 가진다.

물론 다른 차원과 크기를 이용할 수 있지만, 디스크 자석 사이의 거리는 링 자석 두께에 관하여뿐 아니라 디스크 자석 두께에 관하여 상대적으로 길어야만 한다는 것이 중요하고, 또한 링 자석 내부 지름과 디스크 자석 내부 지름 사이의 상대적으로 긴 차이는 중요하고, 주어진 예에서 거의 3:1 에 이른다.

상기에서 기술(記述)된 자기 결합 설치(magnetic coupling arrangement)는 도 3 에서 기술(記述)된 구성을 고려한다면 이해할 것이다. 여기서 내부 플로트 자석과 외부 종동부 자석은 반대로 평향되어있다. 상기 경우에 있어서, 디스크 자석 평면에서 링 자석의 위치는 축 방향에서 퍼텐셜 에너지 최소의 하나가 될 것이다. 다른 축 방향으로 어떤 변위는 같은 극 사이에서 인력(引力)을 일으킬 수 있고, 디스크 자석 평면에서 중앙 위치로 링을 되돌리는 축 방향 요소를 인력(引力)은 가진다. 하지만, 상기 경우에서 방사 방향의 의미에서 불안정 평형이 또한 있을 수 있고, 축 위치에서 방사 방향으로 약간의 어떤 변위는, 더 작은 방사 방향 빈틈의 면(面)에서 증가되고, 더 큰 방사 방향 빈틈의 면(面)에서 감소되는 같은 극에서 인력 때문에, 상기 변위를 증가시키는 강(强)-방사(放射) 힘을 일으킨다. 보통의 경우에서처럼, 내부 자석이 탑재된 플로트일 때, 상기 설치는 종동부 슬리브관과 게이지 튜브 외부 사이에서, 따른 양상으로 플로트와 게이지 튜브 내부 사이에서 일어나는 방사 방향으로 마찰력을 일으킬 수 있다. 상기 마찰력 효과에 의하여, 레벨 표시의 기능은 느려지고 불신하게 된다.

도 1 과 도 2 등에 관하여 상기에서 기술(記述)된 자기 결합 설치(magnetic coupling arrangement)에 있어서, 플로트와 종동부 사이에서 방사 힘(radial force)은 작거나 거의 존재하지 않지만, 게이지의 가능한 중앙 위치에서 플로트을 유지시키는 이점(利點)을 가진다. 쉽게 올라가고 내려가는 게이지 구멍과 플로트 외부 지름 사이에서, 일반적으로 플로트 그 자체는 어떤 비틈을 가진다. 요구되어지는 동축 설치에서 플로트를 유지하는 게이지 튜브 벽에 접촉하는데 계산되어지는 원주 주위에서작은 돌출 피프(25)(small projecting pip)나 돌출부(25)(protrusion )을, 상기 요구 사항에서 상상되어지는 플로트에 공급하고 ; 또한 상기 돌출부는 초과 영역에서 벽과 플로트의 접촉을 방해하고, 액체 레벨의 깐닥깐닥 움직임에서 플로트를 지나가는 적합한 액체 흐름을 가능하게 하는 공간(room)을 공급할 것이다.

원통형 플로트(20)의 정상 테두리와 바닥 테두리 등에 근접한 평면에서 두 개의 링에서 돌출 피프(25)(projecting pip)나 돌출부(25)(protrusion)를 설치하는데 특별한 이점(利點)이 있다. 플로트가 회전할 때 정상 테두리나 그렇지 않으면 바닥 테두리를 갖춘 게이지 튜브의 구멍에 접촉하는 것을 플로트는 방해하도록 설치되는데, 즉 이와 같은 경우에 플로트에 대한 반구(半球) 끝이 없지만, 정상과 바닥에 용접된 리프(lip)가 있는 플로트를 구성한다. 상기 용접된 리프에 의하여 일어나는 마찰력은 초과될 수 있고, 정상 테두리와 바닥 테두리 등에 근접한 피프 링의 영역은 상기 마찰력이 생기는 것을 방해한다. 플로트와 튜브 사이에서 어떤 접촉은, 게이지 튜브 우물과의 접촉을 만드는 플로트만의 부분이 되는 피프(25)의 영역이 되는 최소 영역에 한정될 것이다.

액체의 밀도에 의존하는 높이에서 측정되는 레벨의 액체 표면에서 플로트(20)는 올라갈 것이다. 따라서 상기에 대한 측정에 대하여 공급하는 것과 ; 척력(斥力)에 대하여 상쇄되거나 가능한 측정에 대하여 공급하는 것과, 자석(35)을 갖춘 종동부 슬리브관 조립품(30)의 무게에 대하여 허용 가능한 측정에 대하여 공급하는 것이 필요하다. 이전에 기술(記述)한 것처럼, 플로트(20) 내(內)에 피스톤봉을 따라서 자석(21, 22)을 위쪽으로 아래쪽으로 움직이는 것에 의하여, 상기 측정을 위한 조정을 부분적으로 공급할 수 있다. 도 5 에서 보여지는 것처럼, 플로트(20)에 의하여 적용되는 서로 다른 레벨에 각각 일치할 수 있는 서로 다른 위치(46)의 숫자로써, 예를 들면 5 로써, 종동부 슬리브관(30)은 지적될 수 있는데, 플로트는 그를 지탱하는 액체의 밀도에 교대로 의존하고 ; (47)에서 보여지는 것처럼, 측정이 완성되었을 때, 색깔로 구별될 수 있는 지적 사항(marker)은 적합한 레벨에서 지적 사항에 분명함을 주는 적합한 선택 위치(46)에 놓일 것이다.

본 발명에 따르는 또 하나의 특징으로써, 예를 들면 해(害)와 오물에서 게이지 튜브의 외부 표면을 보호하는 투명한 플라스틱 재료의 하우징에 의하여, 자기 게이지(magnetic gauage)는 에워싸일 수 있다. 투명한 하우징은 도 4 에서 (45)로써 지적될 수 있고, 튀어나온 고무 재료나 플라스틱 재료의 스트립 윤곽을 고정하거나 클립에 의하여, 반대로 가는 세로 테두리를 따라서 고정되는 반(半) 정도 투명한 플라스틱 시트를 구성하는 것이 편리하다. 하우징의 정상 끝과 바닥 끝에서, 오물이나 기름의 들어감을 방해하는 밀폐용 수단을 또한 공급할 수 있는 게이지 연결 몸체에서 적합하게 형성된 면에 반(反)하여 시트가 봉해지는 것이 편리하다.

또한, 본 발명에 따르는 자기 레벨 게이지(magnetic level gauge)에, 게이지 튜브를 따라서 종동부 몸체에서 자기 링의 위치를 의미하는 센서(sensor)를 공급할 수 있다. 상기 센서는, 강(强)-자기장의 근사(近似)에 의하여 전자 신호를 일으키는 홀 효과 원리(Hall Effect Princeple)에 근거를 둔다. 게이지 응용에서 필요로 하는 주파수와 같은 높고 낮은 레벨의 알람 시스템에서 상기 센서를 이용하는 것이 편리하다. 알람 위치가 노멀(normal)에서 풀(full), 오버-풀(over full)에서 노멀(normal)로 가로지를 수 있는 방향을 구별할 목적으로, 더 낮은 센서를 첫 번째로 지나가고, 위쪽 센서(높은 레벨 센서)를 두 번째로 지나갈 때, 신호를 일으키는 논리 순서를 작동시키는 근접하게 일정한 간격을 유지하는 쌍에서, 홀 효과 센서는 설치될 수 있지만, 예를 들면 정상 센서가 첫 번째로 트리거하고, 더 낮은 센서가 두 번째로 트리거할 때(오버 풀 위치에서 떨어지는 레벨), 신호를 일으키지 아니한다.

기술(記述)된 형(型)의 센서는 두 개의 반(半)-하우징의 고정 테두리를 따라서 게이지에 붙을 수 있거나, 그렇기 않으면 정상 게이지 연결에서 바닥 게이지 연결까지 지나가는 하나 이상의 피스톤봉을 따라서 설치될 수 있고, 여기서 센서의 높이는 요구되어지는 위치에서 조절될 수 있다. 근접하게 유지되는 쌍에서 필요하지는 않지만, 높은 레벨 알람 위치와 낮은 레벨 알람 위치 사이에서 중간 신호 표시를 지적하기 위하여, 게이지를 따라서 다양한 불연속 위치에서 비슷한 센서는 설치될 수 있다. 전체적인 게이지 설계는 실행에서 경제적이고 튼튼하고 편리한 설치를 줄 것이고, 서비스 요구 사항의 넓은 범위를 충족시킬 수 있다.

도면에서 나타나는 시스템의 몇몇의 변환은 상상될 수 있다. 상기에서 기술(記述)된 것처럼, 탱크에 적합한 외부 게이지 튜브는 액체를 지나가는 탱크 내부의 튜브가 된다. 상기 경우에 있어서, 튜브를 에워싸는 링 자석은 액체 레벨에서, 또는 두 개의 액체 사이에서 어떤 인터페이스에서 표류하는 플로트에 합체(合體)될 수 있다. 시스템의 튜브 내부에서 플로트로써 기술(記述)된 것은, 외부 플로트에서 링 자석의 움직임에 응답하는 튜브 내부에서 올라가고 내려가는 종동부 보빈(follower bobbin)이 될 것이다. 그 다음에 튜브 내부의 보빈은 플로트 위치의 외부 표시로써 이용이 된다. 얕은 탱크에 대하여, 탱크의 정상에서 눈금에 반(反)하여 올라가고 내려가는 튀어나온 포인터의 형(型)이 될 수 있다. 깊은 탱크에 대하여, 전위차계 와이어를 따르는 접촉의 움직임과 같이 플로트 위치를 표시하는데 전기 수단 또는 전자 수단을 상상할 수 있다.

플로트에 적합하게 수용된 튜브 외부에서 두 개의 일정한 간격을 유지하는 링을 가지고, 플로트에서 올라가고 내려가고 원격의 표시 수단으로써 이용되는 튜브 내(內)에서 단 하나의 디스크 자석을 가지는 경우가 또한 있을 수 있고, 탱크에서 내부 게이지 튜브의 특별한 경우가 있을 수 있다. 단 하나의 디스크 자석의 더 낮은 무게 때문에, 외부 링 자석의 더 낮은 자석에서 척력(斥力)에 의하여, 상쇄할 수 있는 이점이 있을 수 있다. 상기 시스템을 작동시키는 방법은, 외부 게이지 튜브에 대하여 기술(記述)되는 시스테에 대하여 전체적으로 아날로그이다.

마지막으로, 팅크의 정상에 다다르는 표시 포인터를 운반하기 위하여, 게이지 튜브의 내부에 있는 디스크 자석은 구멍이 있을 수 있고, 또한 디스크 자석은 축 방향으로 자기(磁氣)를 띠는 링 자석으로써 형성될 수 있다. 상기 설치는 디스크 자석으로써 비슷한 방식으로 커질 수 있고, 디스크 자석보다 덜 빽빽하고 효과가 적다. 하지만, 요구되어지는 디스크 자석 대신에 링을 이용할 수 있는 설계에서 구성된 특징이 될 수 있다.

게이지의 자석 각각은, 튜브 내(內)를 따라서 미끄럼 가능한 원통으로써, 또는 튜브의 외부를 따라서 미끄럼 가능한 슬리브관으로써 구성되는 유사 원통형 부재에 연결되거나 합체될 수 있고 ; 상기 유사 원통 부재는 미끄러지는 튜브 면의 1.5 배 이상의 지름인 축 방향 길이를 가지는 것을 선호한다. 응답하는 부재가 진짜의 축 방향 맞추기에서 설정될 수 있는 범위까지의 제한을 강제하고, 그러므로 자유롭게 쉽사리 미끄럼 움직임을 촉진하고, 각각의 부재는 튜브에 반(反)하여 움직이지 아니하여야만 하는 성질을 줄인다.

상기 또 하나의 자석에 기계적으로 연결된 상기 제 3 의 자석을 갖춘 실시예에 있어서, 튜브의 외부 지름에 적어도 같은 거리에 의하여, 두 개의 연결된 자석은 축 방향으로 일정한 간격(중심에서 중심)을 유지한다.

Claims (12)

1. 비(非)-자성(磁性) 재료의 직립 원통 튜브(upright cylindrical tube), 튜브에 배치되어 있고 튜브 내(內)에서 축 방향으로 이동 가능한 제 1 원통 영구 자석, 그리고 튜브에 배치되어 있고 튜브 밖에서 축 방향으로 이동 가능한 제 2 환상 영구 자석 등을 결합하여 포함하는 액체 레벨 표시기(liquid level indicator)에 있어서,

   상기 하나의 자석은 플로트(float)에 의하여 운반되고, 자석의 자기장은 같은 방향으로 배치되고, 플로트(float)에 의하여 운반되는 자석은 척력(斥力)에 의하여 다른 자석을 지탱하도록, 자석을 상대적으로 일정한 간격을 축 방향으로 유지시키는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시기(liquid level indicator).
2. 제 1 항에 있어서, 제 3 영구 자석을 공급하는데, 제 3 자석은 기계적으로 상기 제 1 영구 자석에 그렇지 않으면 제 2 영구 자석에 연결되고, 제 3 자석은 연결된 자석과 비슷한 형(型)을 가지고, 제 3 자석의 자기장은 제 1 자석과 제 2 자석 등과 같은 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시기(liquid level indicator).
3. 제 1 항 또는 제 2 항 등에 있어서, 제 1 자석은 플로트에 의하여 운반되고, 플로트는 튜브 내(內)에 미끄럼 가능하고, 제 2 자석은 튜브의 밭쪽을 따라서 미끄럼 가능한 액체 레벨 표시기 슬리브관에 붙어있는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시기(liquid level indicator).
4. 제 1 항에 있어서, 비(非)-자성(磁性) 재료의 직립 원통 튜브(upright cylindrical tube), 튜브 내(內)에서 튜브를 따라서 축 방향으로 이동 가능한 디스크(disc) 모양이나 링(ring) 모양의 제 1 원통 영구 자석, 그리고 튜브를 에워싸는 환상 모양이고 튜브 밖에서 축 방향으로 이동 가능한 제 2 영구 자석 등을 결합하여 포함하고 ; 튜브 축을 따라서 튜브 축에 병렬로 배치되는 자기장 자극의 방향으로 같은 극(極)을 가지게 할 목적으로, 상기 양쪽의 자석은 서로에 대하여 튜브에 대하여 상기 방향으로 자기(磁氣)를 띠고 유지하게 하고, 액체 표면에서 부동(浮動)시키는 것이 적용되고 설치되는 플로트에 상기 자석의 하나를 합체(合體)하면서, 축 요소와 방사 요소 양쪽을 가지는 상기 척력(斥力)으로 부동(浮動)하는 자석에 의하여 적용되는 상기 레벨에서 척력에 의하여 상기 다른 자석을 지탱하는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
5. 제 4 항에 있어서, 축 방향으로 앞으로 뒤로, 일반적으로 상기 튜브 축을 따라서 이동 가능한 상기 세 개의 영구 자석이 있고, 튜브 축을 따라서 튜브 축에 병렬인 자기장의 방향으로 같은 극성을 가지도록 상기 모든 자석을 자기를 띠게 하고 ; 상기 두 개의 자석은 서로에 대하여 고정된 거리에서 상기 축을 따라서 쌍으로 설치되면서, 상기 한 쌍의 자석 레벨 사이의 레벨에서 척력에 의하여 척력으로 제 3 자석은 일반적으로 동축으로 유지되는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
6. 제 4 항 그렇지 않으면 제 5 항에 있어서, 하나 이상의 자석이 탑재된 액체 레벨 표시기 슬리브관(liquid level indicator sleeve)은, 튜브 내(內)에서 축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 상기 하나 이상의 영구 자석의 영향 하(下)에서 튜브의 외부를 따라서 미끄럼 가능하게 설치되고, 그리고 튜브 내(內)에서 축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 상기 자석을 지탱하는 플로트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
7. 제 6 항에 있어서, 튜브와 상기 액체 레벨 표시기 슬리브관은 투명한 하우징 내(內)에 에워싸이는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
8. 제 6 항에 있어서, 상기 액체 레벨 표시기 슬리브관은 다수의 레벨에서 지적 사항(marking)을 운반하고, 플로트가 부동(浮動)시키는 액체의 표면에서 플로트의 부동 레벨에 일치하게 계산되고, 상기 부동 레벨은 상기 액체의 밀도에 의존하면서 다양하고, 상기 지적 사항은 표시기 슬리브관에 설치되는 자석의 레벨에 대하여 부동으로 지탱되는 자석의 레벨을 상쇄하도록 계산되고, 상기 레벨의 선택된 하나에서 지적 사항을 나타내기 위한 표시기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
9. 제 6 항 내지 제 8 등에서 어느 하나의 항에 있어서, 표시시 슬리브관은 축 평면에서 나누어지고, 반(半)-슬리브관이 튜브를 순환하도록 조립되었을 때 고정될 수 있는 분리된 두 개의 반(半)-슬리브관에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
10. 제 6 항에 있어서, 상기 플로트는 게이지 튜브의 내부 벽을 마주보는 가늘고 긴 원통 벽을 가지고, 플로트 작은 피프(float small pip)나 돌출부(protrusion)의 원통 벽에서 공급되는 것에 의하여 플로트와 게이지 튜브 사이의 접촉은 최소화되고, 플로트 벽의 공급되는 상기 돌출부의 두 개의 일정한 간격을 유지하는 링이 있고, 두 개의 링은 게이지 튜브 벽과 접촉하는 플로트의 단 하나의 부분인 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
11. 제 3 항, 또는 제 4 항 내지 제 6 항 등의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 각각의 자석은 튜브 내(內)를 따라서 미끄럼 가능한 실린더(cylinder)로써 또는 튜브 밭쪽을 따라서 미끄럼 가능한 슬리브관(sleeve)으로써 구성되는 유사-원통 부재(quasi-cylindrical member)에 합체(合體)되거나, 연결되고 ; 상기 각각의 유사-원통 부재(quasi-cylindrical member)는 미끄러지는 튜브 면에서 적어도 1.5 배의 지름인 축 길이를 가지는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).
12. 제 2 항에 있어서, 상기 또 하나의 자석에 기계적으로 연결된 상기 제 3 의 자석을 갖춘 실시예에 있어서, 튜브의 외부 지름에 적어도 같은 거리에 의하여, 상기 두 개의 연결된 자석은 축 방향으로 일정한 간격(중심에서 중심)을 유지하는 것을 특징으로 하는, 액체 레벨 표시 장치(liquid level indicating apparatus).