DE3433061A1 - Anzeiger fuer die position eines magnetischen elementes entlang einer messstrecke - Google Patents

Description

- 4 - P 35 967" 6Γ9Τ8-4Τ

Anzeiger für die Position eines magnetischen Elementes entlang einer Meßstrecke

Die Erfindung betrifft einen Anzeiger für die Position eines magnetischen Elementes entlang einer Meßstrecke mit einer Vielzahl von unter sich gleich geformten 'kreiszylindrischen Walzen, die beidseitig herausragende, zur Walzenachse koaxiale Achsstummel aufweisen, mit einer U-Profilschiene, die sich entlang der Meßstrecke erstreckt und an deren beiden Schenkeln paarweise einander gegenüberstehend äquidistant Lagerlöcher aufgereiht sind, in die die Achsstummel passen und in denen die Walzen achsparallel mit Toleranzabstand aufgereiht drehbar gelagert sind.

Aus dem DE-GM 83 11 354 ist ein solcher Anzeiger vorbekannt, bei dem die Lagerlöcher in die Schenkel der U-Profilschiene gebohrt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines solchen Anzeigers zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Schenkel der Profilschiene auf ihrer Innenseite je eine offene Lagernut aufweisen,

daß für jedes Lagerloch eine Lagerscheibe vorgesehen ist, daß die Lagerscheiben unter sich gleich geformt sind, daß die Lagerscheiben formschlüssig einzeln hintereinander aufgereiht in die Lagernuten passen, und daß die Lagerscheiben paarweise mit zusammenfallenden Lochachsen einander gegenüberstehend und in die Nuten gesteckt sind.

- 5 - P 35 967 6.9.84.

Durch die Erfindung spart man es sich, die Lagerlöcher in die U-Profilschiene einzubohren, und man erleichtert sich die Montage, indem man die bereits auf die Achsstummel der Walzen aufgesteckten Lagerscheiben in die U-Profilschiene hineinschiebt, wodurch dann gleichzeitig auch die Walzen in die richtige Position geschoben werden können.

Vorteilhaft sind die Lagerscheiben kreisrund. Man kann durch eine entsprechende Bemessung der Lagerscheiben auch sehr einfach den exakten Abstand der Walzen festlegen, indem der Durchmesser der Lagerscheiben entsprechend dem Toleranzabstand zwischen den Walzen größer ist als der Durchmesser der Walzen, und indem die Lagerscheiben mit Berührungskontakt sich gegenseitig aufeinanderabstützend in den Lagernuten stecken.

Eine weitere Vereinfachung der Herstellung erzielt die Erfindung bei der Anfertigung und Ausgestaltung der Walzen, die Gegenstand der Ansprüche 5 und 6 ist. Die beiden Walzenhälften werden dann, da von jeder Walzenhälfte auf jeder Seite zwangsläufig ein halber Achsstummel in das zugehörige Lagerloch greift, auch durch diese Lagerung zusammengehalten. Wenn dieser Zusammenhalt nicht ausreicht, kann man ihn durch Klemmverbindungen oder Klebverbindungen unterstützen. Die jeweils halbseitige Markierung·und die Unterbringung eines Permanentmagneten läßt sich bei den aus zwei Walzenhälften bestehenden Walzen sehr leicht bewerkstelligen, wie dies Gegenstand der Ansprüche 7 und 8 ist.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

P 35 967 6.9.84.

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

Figur 2 Figur 3 Figur 4

Figur 5 Figur 6 Figur 7 Figur 8 Figur 9 Figur 10

Figur 11 Figur 12

das Bypaßrohr eines Flüssigkeitsbehälters mit einem Schwimmer, einem mit Walzen ausgestatteten Anzeiger und einem elektrischen Meßwertgeber,

die Teilansicht gemäß Pfeil II aus Figur 1, den Teilschnitt gemäß Pfeil III aus Figur im Teilschnitt IV die U-Profilschiene für den Anzeiger,

den Schnitt V aus Figur IV, eine Lagerscheibe in Draufsicht, die eine Hälfte einer Walze des Anzeigers, die Ansicht gemäß Pfeil VIII aus Figur 7, den Schnitt IX aus Figur 7, den Schaltungsstreifen des Meßwertgebers aus Figur 3, gesehen in Richtung des Pfeils X,

den Schaltungsstreifen aus Figur 3, gesehen gegen die Richtung des Pfeils XI, und ein zweites Ausführungsbeispiel eines Magnetniveaustandsanzeigers, bei dem der Schwimmer in einem innerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordneten Tauchrohr geführt ist.

Gemäß Figur 1 ist mit 1 ein Bypaßrohr bezeichnet, das mit zwei Flanschstutzen 2, 3 an einen nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter angeflanscht ist. Innerhalb des Flüssigkeitsbehälters befindet sich eine Flüssigkeit, deren Niveau zwischen den beiden Flanschstutzen gemessen beziehungsweise angezeigt werden soll. Das Bypaßrohr 1 und gegebenenfalls auch die Flanschstutzen 2,3 sind aus nicht magnetisierbarem Material, vorzugsweise aus Edelstahl. Das Bypaßrohr erstreckt sich mit seiner Achse 23 vertikal und parallel zur Meßstrecke

- 7 - P 35 967 6.9.84.

Innerhalb des Bypaßrohres, das kreisrunden Innenquerschnitt mit einem Durchmesser gemäß Doppelpfeil 4 hat, schwimmt ein Schwimmer 5, der die Grundform eines langgestreckten Kreiszylinders hat und dessen Außendurchmesser gemäß Doppelpfeil 6 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser gemäß Doppelpfeil 4. Der Schwimmer 5 ist hohl, an seinen beiden Enden kugelförmig abgerundet und weist auf die Länge verteilt insgesamt vier sich jeweils über den ganzen Umfang erstreckende, eingedrückte Sicken 7, 8, 9, 10 auf. Der Schwimmer 5 besteht aus nicht magnetisierbarer! Material, vorzugsweise aus Edelstahl.

Innerhalb des Schwimmers 5 ist eine Eisenplatte 11 senkrecht zu der Schwimmerachse 12 angeordnet. Die Schwimmerachse 12 fällt mit der ZylinderSymmetrieachse der Schwimmerform zusammen. Diese Eisenplatte 11 stößt mit ihrem ganzen Rand innen an die Wandung des Schwimmers und ist mit dieser auf dem ganzen Umfang verschweißt. Beidseitig sind an der Eisenplatte Permanentmagnete 13, 14 befestigt, die koaxial zur Schwimmerachse 12 angeordnet, ausgebildet und magnetisch polarisiert sind. Die Polarisationen der beiden Permanentmagneten sind, wie durch die in Figur 1 eingezeichneten Polungen N, S angedeutet, einander entgegengerichtet. Beide Permanentmagneten haben auf ihrer der Eisenplatte 11 zugekehrten Stirnfläche ihren Süd-Pol und auf der der Eisenplatte abgekehrten Stirnfläche ihren Nord-Pol (oder umgekehrt). Die Folge ist ein stramm gebündeltes radiales Magnetfeld 22 in radialer Verlängerung des Randes der Eisenplatte 11, das auch noch stramm gebündelt den außen am Bypaßrohr 1 montierten Anzeiger 20 und Meßwertgeber 21 durchsetzt und daran anschließend mit schwächerer Bündelung sich fortsetzt, wie es beispielsweise durch einzelne Kraftlinien, die in Figur 1 eingezeichnet sind, angedeutet ist.

- 8 - P 35 967 6.9.84.

Der Schwimmer ist kopflastig, das heißt er ist oben schwerer als unten, so daß die Schwimmerachse 12 zu der vertikalen Achse 23 des Bypaßrohrs 1 im sehr kleinen spitzen Winkel 16 steht. Der Schwimmer findet nur mit seinem unteren Rand einen ersten tangentialen, punktförmigen Berührungskontakt 24 und mit seinem oberen Rand einen zweiten tangentialen, punktförmigen Berührungskontakt 25 mit der Innenwand des Schwimmers. In der Zeichnung nimmt der Schwimmer eine Stellung ein, die dem niedrigsten anzuzeigenden Flüssigkeitsniveau 26 entspricht.

Der Schwimmer ist gewichtsmäßig so austariert mit Bezug auf das spezifische Gewicht der zu vermessenden Flüssigkeit, daß die Eisenplatte 11 jeweils exakt auf dem Niveau 24 der Flüssigkeit steht.

Der Anzeiger 20 besteht aus einer in einem langgestreckten Schutzkasten 30 untergebrachten U-Profilschiene 31, zwischen deren beiden Schenkeln aufgereiht mit horizontalen Walzenachsen drehbar eine Reihe von Walzen 33, 34, 35, 36, 37 gelagert sind. Die Walzen sind sämtlichst unter sich gleich ausgebildet.

Jede der Walzen besteht aus zwei Walzenhälften aus Kunststoff. Eine solche Walzenhälfte 40 ist in Figur 7, 8 und dargestellt.' Diese Walzenhälfte 40 gehört zu der Walze 33, vergleiche auch Figur 4, deren andere Walzenhälfte mit 41 bezeichnet ist. Die beiden Walzenhälften 40 und 41 sind identisch geformt und passen entlang einer durch die Walzenachse 4 4 gehenden Trennebene 45 aufeinander. Jede Walzenhälfte weist einen Vorsprung 46 und eine entsprechend geformte Aussparung 47 auf. Der dem Vorsprung 46 entsprechende Vorsprung der Walzenhälfte 41 paßt in die Aussparung 47 und umgekehrt.

Jede Walze weist an beiden Enden achsparallele Achsstummel

- 9 - P 35 967 6.9.84.

50, 51 auf, die jeweils zur Hälfte zu den beiden Walzenhälften gehören. Beide Walzenhälften weisen mittig zur Trennebene 4 5 offene Aussparungen 52 auf, in die ein kreiszylinderförmiger, stabförmiger Permanentmagnet 54 mit seiner Längsrichtung quer zur Walzenachse 44 formschlüssig passend eingesetzt ist. Die Achsstummel 50, 51 stecken jeweils in einem zentralen, kreisrunden Lagerloch 56 ... einer zugehörigen, kreisrunden Lagerscheibe 57 ... . Für jede Walze sind zwei Lagerscheiben vorgesehen und die Lagerscheiben sind unter sich gleich und zylindersymmetrisch ausgebildet, vorzugsweise als Automatendrehteil aus Teflon.

Die beiden Walzenhälften einer Walze werden zusammengehalten durch die in dem Lagerloch 56 steckenden Achsstummel 50, 51 und gegebenenfalls zusätzlich dadurch, daß die Steckverbindungen, an denen der Vorsprung 46 und die Aussparung 47 beteiligt sind, als Klemmverbindung ausgestaltet ist oder durch Klebung. Die jeweils eine Walzenhälfte, zum Beispiel die Walzenhälfte 40, der Walze 33 ist auf ihrem Umfang mit einer ersten Markierung, zum Beispiel einer Rot-Färbung, ausgestattet, während die andere zugehörige Walzenhälfte 41 der gleichen Walze 33 mit einer anderen Markierung, zum Beispiel einer Weiß-Färbung, ausgestattet ist. Diese unterschiedliche Markierung ist in den Figuren 1, 2, 3 und 12 durch Schwärzung beziehungsweise Weißlassen angedeutet.

Die beiden Schenkel 60, 61 der U-Profilschiene 62 weisen nach innen offene, T-förmige, also hinterschnittene, Lagernuten 63, 64 auf, in die die Lagerscheiben 69, 70, 71... formschlüssig mit Spiel, wie aus Figur 4 und 5 ersichtlich, passen. Die Lagerscheiben sind mit Berührungskontakt in den Lagernuten aufgereiht und stützen sich dadurch gegenseitig ab, mit dem Ergebnis, daß die Lagerlöcher entsprechend der exakt identischen

- 10 - P 35 96

Ausgestaltung der Lagerscheiben exakt gleichen Abstand haben. Die jeweils untersten Lagerscheiben, also die Lagerscheibe 70 aus Figur 5, stützt sich mit der gegenüberstehenden Lagerscheibe auf einer an der U-Profilschiene 62 befestigten Sperre ab, so daß sich sämtliche Lagerscheiben paarweise koaxial gegenüberstehen.

Der Durchmesser gemäß Doppelpfeil 72 einer Lagerscheibe ist etwas größer als der Außendurchmesser 73 einer Walze. Der Durchmesserunterschied entspricht dem gewünschten Toleranzabstand zwischen den Walzen, der erforderlich ist, damit sich die Walzen unbehindert voneinander drehen können.

Der Permanentmagnet 54 ist in Längsrichtung permanentmagnetisch magnetisiert, so daß also dem Beschauer von Figur 7 der eine Pol zugekehrt ist und der andere Pol abgekehrt ist.

Die Walzen und die Lagerscheiben sind unter sich gleich ausgebildet, wie im Text zu Figur 4 bis 8 beschrieben. Wenn sich der Schwimmer mit den Permanentmagneten 13 und 14 in dem Bypaßrohr 1 auf- und abbewegt, dann nehmen die Walzen oberhalb der Eisenplatte 11, also oberhalb des Niveaus 26, eine Stellung mit vertikal orientiertem Permanentmagneten' 54 ein, wobei die dunkel markierte Walzenhälfte zum Schwimmer zeigt, und unterhalb des Niveaus 26 eine um 180 Grad verdrehte Stellung, wobei die hell markierte Walzenhälfte zum Schwimmer zeigt. Nur drei Walzen nehmen eine Zwischenstellung ein. Diejenige, die exakt auf der Höhe des Niveaus 26 liegt, steht mit horizontal orientiertem Permanentmagnet, also mit der einen Walzenhälfte nach oben und der anderen nach unten, und die beiden benachbarten Walzen haben schräge Zwischenlagen.

Die Walzen sind nach außen durch eine durchsichtige

- 11 - P 35 967 6.9.84.

Scheibe 80 abgedeckt, die in entsprechenden Nuten 81, 82 der Schenkel der Profilschiene steckt. Durch diese Scheibe 80 sind die Walzen und deren Markierung mit Blickrichtung gemäß Pfeil 84 sichtbar.

Parallel neben dem Anzeiger und damit auch entlang der Meßstrecke erstreckt sich der Meßwertgeber 21. Der Meßwertgeber weist ein Vierkantrohr 100 aus nicht magnetisierbarem Material, zum Beispiel Edelstahl oder Kunststoff, auf, innerhalb dessen ein Schaltungsstreifen 101 steckt, der sich über die ganze Meßstrecke erstreckt. Der Schaltungsstreifen 101 weist eine Reihe von Widerständen

102, 103, 104, 105 auf, die in Reihe elektrisch hintereinandergeschaltet sind und auf der Rückseite des Schaltungsstreifens 101 montiert sind. Auf der Vorderseite des Schaltungsstreifens sind elektrisch betätigbare Kontaktschalter 106 bis 108 montiert, deren Kontakte 109, 110 achsparallel an beiden Enden einander gegenüberstehend jeweils in ein evakuiertes Glasröhrchen 1Γ1 eingesetzt sind. Die Kontaktschalter sind magnetisch betätigbar durch magnetisierte Ausgestaltung des einen oder beider Kontakte 109, 110. Die Kontaktschalter sind als Kurzschlußabgriffe zwischen je zwei Widerstände geschaltet, so daß je nachdem welcher der Kontaktschalter geschlossen wird, ein mehr oder weniger langes Stück der durch die Widerstände 102,

103, 104, 105 gebildeten Widerstandskette unterbrochen ist. Diese Unterbrechung und die dadurch hervorgerufene Änderung des Widerstandswertes der gesamten Widerstandsreihe steht in einer eindeutigen Beziehung zu dem Höhenniveau des jeweils geschlossenen Kontaktschalters und verursacht ein davon abhängiges elektrisches Anzeige- oder Steuersignal.

Der Schaltungsstreifen 101 ist am umfang des Bypaßrohrs 1 im Bereich der engen Bündelung des Magnetfeldes 22 angeordnet, so daß jeweils derjenige Kontaktschalter betätigt

- 12 - P 35 967 6.9.84.

wird, der sich auf der jeweiligen Höhenlage der Eisenplatte 11 und damit des Flüssigkeitsniveaus 26 befindet.

Für eine möglichst exakte Betätigung der dem Flüssigkeitsniveau entsprechenden Walze beziehungsweise des Kontaktschalters ist der Anzeiger 20 und der Meßwertgeber 21 dicht am Umfang des Bypaßrohrs 1, also möglichst dicht an dem Permanentmagneten 13 beziehungsweise 14 gelagert. Der Anzeiger 20 und der Meßwertgeber 21 sind aus diesem Grunde in verschiedenen Umfangsbereichen 120, 121 angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel aneinandergrenzen.

Das in Figur 12 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen nur dadurch, daß statt des Bypaßrohrs 1 als Führung für den Schwimmer ein Tauchrohr 130 vorgesehen ist, das in dem Flüssigkeitsbehälter 131 angeordnet ist, unten eine Öffnung 132 und oben eine Entlüftungsöffnung 134 aufweist. Innerhalb des Tauchrohrs 130 ist der dem Schwimmer 5 entsprechende Schwimmer 133 angeordnet und möglichst dicht daneben, aber außerhalb des Flüssigkeitsbehälters ist der dem Anzeiger 20 entsprechende Anzeiger 136 angeordnet, vorzugsweise aber nicht unbedingt zusammen mit einem in Figur 12 nicht sichtbaren Meßwertgeber.

In Abänderung der dargestellten Ausführungsbeispiele können anstelle des Meßwertgebers oder zusätzlich zu dem Meßwertgeber magnetisch betätigbare Grenzwertschalter vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in Figur 12 unter den Positionen 140 und 141 angedeutet sind. Die Grenzwertschalter können Kontaktschalter, die in evakuierten Glasröhrchen untergebracht sind, wie im Text zu Figur 10 und 11 beschrieben, aufweisen.

- Leerseite -

Claims (10)

-JL- P 35 967 6.9.84. Patentansprüche:

1. Anzeiger für die Position eines magnetischen Elementes entlang einer Meßstrecke mit einer Vielzahl von unter sich gleich geformten kreiszylindrischen Walzen, die beidseitig herausragende, zur Walzenachse koaxiale Achsstummel aufweisen

mit einer U-Profilschiene, die sich entlang der Meßstrecke erstreckt und an deren beiden Schenkeln paarweise einander gegenüberstehend äquidistant Lagerlöcher aufgereiht sind, in die die Achsstummel passen und in denen die Walzen achsparallel mit Toleranzabstand aufgereiht drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel ( 60, 61 ) der Profilschiene ( 62 ) auf ihrer Innenseite je eine offene Lagernut ( 63, 64 ) aufweisen, daß für jedes Lagerloch eine Lagerscheibe ( 70 ) vorgesehen ist,

daß die Lagerscheiben unter sich gleich geformt sind, daß die Lagerscheiben formschlüssig einzeln hintereinander aufgereiht in die Lagernuten passen, und daß die Lagerscheiben paarweise mit zusammenfallenden Lochachsen ( 44 ) einander gegenüberstehen und in die Lagernuten gesteckt sind.

2. Anzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheiben ( 70, 57 ) kreisrund sind und die Lagerlöcher ( 56 ) im Zentrum der betreffenden Lagerscheibe angeordnet sind.

3. Anzeiger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser ( 72 ) der Lagerscheiben ( 57 ) entsprechend dem Toleranzabstand zwischen den Walzen (33...) größer ist als der Durchmesser ( 73 ) der Walzen, und daß die Lagerscheiben mit Berührungskontakt sich gegen-

- 2 - P 35 967 6.9.84.

seitig aufeinanderabstützend in den Lagernuten ( 63, 64 ) stecken.

4. Anzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Permanentmagnet ( 13 ) als magnetisches Element koaxial zu einer zur vertikalen Meßstrecke ( 15 ) fast parallelen Symmetrieachse ( 12 ) magnetisiert ist,

daß die Walzen ( 33, 34 ...) mit horizontaler Walzenachse C 44 ) dicht neben der Bahn des Permanentmagneten angeordnet sind, und

daß die Walzen mit einer Feldrichtung senkrecht zur Walzenachse magnetisiert sind.

5. Anzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Walze ( 33 ) aus zwei Kunststoffteilen besteht, von denen jedes eine Walzenhälfte ( 40, 41 ) umfaßt,

daß die beiden Walzenhälften entlang einer, durch die Walzenachse ( 44 ) gehenden Trennebene ( 45 ) aneinanderliegen und durch formschlüssig ineinanderpassende Vorsprünge ( 46 ) und Aussparungen ( 47 ) gegeneinander justiert sind.

6. Anzeiger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprürige und Ausnehmungen stramm ineinanderpassen und eine Klemmverbindung bilden.

7. Anzeiger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils eine Walzenhälfte ( 40 ) einer Walze ( 33 ) die erste Markierung, und die jeweils andere Walzenhälfte ( 41 ) die zweite Markierung aufweist.

8. Anzeiger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Walzenhälften ( 40, 41 ) mittig Aussparungen ( 52 ) für einen Permanentmagneten (

- 3 - P 35 967 6.9.84.

54 ) vorgesehen sind, in die ein stabförmiger Permanentmagnet quer zur Walzenachse ( 44 ) formschlüssig paßt.

9. Anzeiger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenhälften ( 40, 41 ) unter sich gleich geformt sind.

10. Anzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheiben ( 57 ) aus Teflon bestehende, zylindersymmetrische Automatendrehteile sind.