DE19951342A1 - Filling level display; has flange with tube having float rod with giant magnetoresistance non-contact sensor opposite magnetic part of float rod joint and magnetically controlled display unit - Google Patents
Filling level display; has flange with tube having float rod with giant magnetoresistance non-contact sensor opposite magnetic part of float rod joint and magnetically controlled display unitInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Füllstandsanzeiger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a level indicator according to the preamble of claim 1.
Übliche Behälter für Flüssigkeiten und unter Druck stehendes Flüssiggas wie Propan, Butan oder Gemische davon haben Armaturen mit gesonderten Anschlüssen und Ventilen; allgemein sind Füll-, Sicherheits- und Entnahmeventile vorhanden. Außerdem benötigt man Anzeigemittel, um den Füllpegel bzw. das aktuelle Volumen erkennbar zu machen. Bei einem bewährten Gerät haltert ein am Behälter befestigter Flansch ein einwärts ragendes Rohr zur Führung eines Stabes, dessen unteres (inneres) Ende über ein Getriebe mit einem Schwimmergestänge verbunden ist und dessen oberes (äußeres) Ende eine Sichtkapsel tragen kann, in der einer drehbar gelagerten Anzeige nadel eine Ableseskala gegenübersteht.Usual containers for liquids and pressurized liquid gas such as propane, Butane or mixtures thereof have fittings with separate connections and Valves; filling, safety and dispensing valves are generally available. Moreover display means are required to detect the fill level or the current volume do. In a proven device, a flange attached to the container holds inwardly projecting tube for guiding a rod, the lower (inner) end is connected via a gearbox to a float rod and its upper one (outer) end can wear a viewing capsule in which a rotatably mounted display needle is facing a reading scale.
Man hat auch am Schwimmerschaft ein Gelenk mit einer Gelenkwelle vorgesehen, an der Magnete befestigt sind, um die Schwimmerposition auf eine magnetisch steuerbare Anzeigekapsel zu übertragen. In DE 39 04 824 A1 ist eine Vorrichtung dieser Art be schrieben, die zusätzlich einen elektronischen Standaufnehmer oder einen Ultraschall sensor und ein Höchststand-Peilrohr aufweist, um mechanische Störungen weitest gehend zu unterdrücken und notfalls eine Befüllung abzubrechen bzw. nicht erst in Gang zu setzen. Zur Inhalts-Fernanzeige wurden lange Meßsonden eingesetzt, z. B. gemäß DE 12 65 444 B1 und DE 14 73 132 A1. A joint with a propeller shaft has also been provided on the float shaft the magnets are attached to the float position on a magnetically controllable Transfer display capsule. DE 39 04 824 A1 discloses a device of this type wrote that additionally an electronic level sensor or an ultrasound Sensor and a high-level dipstick to the greatest mechanical interference to suppress and if necessary cancel a filling or not only in Gear. Long measuring probes were used for remote content display, e.g. B. according to DE 12 65 444 B1 and DE 14 73 132 A1.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist es nachteilig, daß der Schwimmer mit dem Halte rohr über ein Getriebe verbunden ist, das nicht bloß ein unvermeidliches Bewegungs spiel hat, sondern auch verschmutzungsanfällig ist. Dadurch entstehen zwangsläufig Meßunsicherheiten; irreguläre Abweichungen lassen sich nicht ausschließen.In the known devices, it is disadvantageous that the float with the holder pipe is connected via a gearbox that is not just an inevitable movement has play, but is also prone to contamination. This inevitably arises Measurement uncertainties; irregular deviations cannot be excluded.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen verbesserten Füllstandsanzeiger zu schaffen, der bei einfachem Aufbau, wirtschaftlicher Herstellbarkeit und bequemer Montage eine zu verlässige Pegelanzeige leistet. Das Gerät soll in Behältern für die verschiedensten Strömungsmedien einsetzbar und frei von den Mängeln eines Getriebes sein.It is an important object of the invention to overcome these and other disadvantages of the prior art Overcoming technology and creating an improved level indicator that with a simple structure, economical manufacturability and easy installation reliable level indicator. The device is said to be in containers for various purposes Flow media can be used and be free from the defects of a gearbox.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angege ben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10. Auf eine spezielle Bauelement-Verwendung ist Anspruch 11 gerichtet.Main features of the invention are set out in the characterizing part of claim 1 ben. Refinements are the subject of claims 2 to 10. To a special Component use is directed to claim 11.
Bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art mit einem Flansch, an dem ein in den Behälter ragendes Rohr angebracht ist, das einen Stab führt, dessen unteres bzw. inneres Ende mit einem Schwimmergestänge gelenkverbunden ist und dem eine magnetisch steuerbare Anzeigeeinrichtung zugeordnet ist, sieht die Erfindung gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 vor, daß der Stab einen GMR-Sensor auf weist, der einem magnetisch polarisierten Lagerteil des Schwimmergestänges berüh rungslos gegenübersteht. Mit dieser Anordnung erzielt man eine problemlos montier bare, von mechanischen Störeinflüssen weitestgehend freie Füllstandsanzeige. Das herkömmliche Schwimmergetriebe ist durch eine einfache Schwenklagerung ersetzt; das geht mit deutlich verringerten Reibungsverlusten einher. Zugleich gewährleistet die berührungslose Magnetfeld-Koppelung eine hinreichend genaue, jedenfalls zuverlässi ge Transformation des Schwimmerhebel-Winkels in einen Pegelwert, der analog und/ oder digital angezeigt werden kann, was wiederum neue Anwendungs-Möglichkeiten eröffnet.In a device of the type specified at the outset with a flange on which an in the container projecting tube is attached, which guides a rod, the lower or inner end is articulated with a float rod and one is assigned to a magnetically controllable display device, the invention provides the characterizing part of claim 1 that the rod has a GMR sensor points that touches a magnetically polarized bearing part of the float linkage faces without hesitation. With this arrangement you can achieve a problem-free assembly Clear level indicator that is largely free of mechanical interference. The conventional float gear is replaced by a simple swivel bearing; this goes hand in hand with significantly reduced friction losses. At the same time, the contactless magnetic field coupling a sufficiently accurate, at least reliable transformation of the float lever angle into a level value that is analog and / or can be displayed digitally, which in turn opens up new application possibilities opened.
Gemäß Anspruch 2 ist der GMR-Sensor am Umfang des unteren (inneren) Stab-Endes befestigt und der Stab in Bezug auf das Rohr drehfest so angeordnet ist, daß der GMR-Sensor das Magnetfeld des Lagerteils erfaßt. Der mechanische Aufbau ist mithin ebenso einfach wie störungssicher, namentlich wenn er laut Anspruch 3 am Rohr als Verdrehsicherung eine Nase hat, z. B. eine Einkerbung, die in eine Aussparung des Stabes eingreift. Das Lagerteil kann gemäß Anspruch 4 zwei einander zugeordnete Dauermagnete aufweisen, die einander insbesondere diametral gegenüberliegen, so daß der GMR-Sensor das dazwischen bestehende Magnetfeld voll erfaßt, wozu An spruch 5 zweckmäßig vorsieht, daß der Abstand zwischen den Dauermagneten in der Größenordnung mit einer Breitenabmessung an einem Sondenansatz des GMR-Sen sors übereinstimmt.According to claim 2, the GMR sensor is on the circumference of the lower (inner) rod end attached and the rod is rotatably arranged with respect to the tube so that the GMR sensor detects the magnetic field of the bearing part. The mechanical structure is therefore just as simple as fail-safe, especially if it is on the pipe according to claim 3 Anti-rotation lock has a nose, e.g. B. a notch in a recess of the Rod engages. The bearing part can be assigned to one another according to claim 4 Have permanent magnets that are diametrically opposed to each other, so that the GMR sensor fully detects the magnetic field in between, which is why Say 5 appropriately provides that the distance between the permanent magnets in the Size with a width dimension on a probe attachment of the GMR-Sen sors matches.
Im Einklang mit Anspruch 6 ist das Lagerteil mit einem Schwenkwinkel-Begrenzer ver sehen, der nach Anspruch 7 speziell als mit dem Lagerteil einstückiger Bogen, Seg ment, Winkel o. dgl. ausgebildet ist, das durch Anschlag an dem Rohr den Maximal- Ausschlag des Schwimmergestänges bestimmt. Dadurch ist ein Überschreiten der unteren und oberen Grenz-Ausschläge auf einfachste Weise ausgeschlossen.In accordance with claim 6, the bearing part is ver with a swivel angle limiter see the according to claim 7 specifically as a one-piece with the bearing part sheet, Seg ment, angle or the like is formed, which by the stop on the pipe the maximum Rash of the float linkage determined. This means that the lower and upper limit ripples in the simplest way excluded.
Laut Anspruch 8 ist eine Kombination mit einer Überfüllsicherung vorgesehen, bei spielsweise indem am Rohr ein Durchgangskanal sowie eine Ringdichtung und am Stab ein gegebenenfalls lösbares Verschlußelement vorhanden ist, das sich in den Durchgangskanal zur Anlage an der Ringdichtung bewegen läßt.According to claim 8, a combination with an overfill protection is provided for for example by adding a through channel and a ring seal on the pipe and Rod a possibly releasable closure element is present, which is in the Moving the passage channel to the system on the ring seal.
Sehr vorteilhaft ist die Weiterbildung von Anspruch 9, wonach mit der Anzeigeeinrich tung Mittel zur Fernübertragung und Fernablesung gekoppelt sind, wahlweise per Kabel und/oder über eine Funkstrecke, so daß die Füllstandsanzeige nicht wie her kömmlich ortsgebunden ist. Gemäß Anspruch 10 ist dazu eine Auswerteelektronik vor gesehen, die in einem mit dem Flansch verbundenen Gehäuse oder separat unterge bracht und nach Bedarf in vorgebbaren Zeitabständen oder manuell aktivierbar und/ oder abrufbar ist.The further development of claim 9, according to which the display device is used, is very advantageous means for remote transmission and remote reading are coupled, optionally by Cable and / or over a radio link, so that the level indicator is not as forth is conveniently local. For this purpose, evaluation electronics are provided seen in a housing connected to the flange or separately brings and can be activated as required at predefinable time intervals or manually and / or is available.
Für Anspruch 11 wird selbständiger Schutz geltend gemacht. Er sieht ganz allgemein zum Erfassen des Füllstandes in Flüssigkeits- oder Flüssiggas-Behältern die neuartige Verwendung eines GMR-Sensors vor, was im Stand der Technik weder in Betracht gezogen noch gar verwirklicht worden war.Independent protection is claimed for claim 11. He sees in general the new type for detecting the fill level in liquid or liquid gas containers Using a GMR sensor before, which is not considered in the prior art pulled had even been realized.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungs beispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen: Further features, details and advantages of the invention result from the Wording of the claims and from the following description of execution examples using the drawings. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht - teilweise im Schnitt - eines Füllstandsanzeige-Geräts, Fig. 1 is a side view - partly in section - of a level indicator device,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gerät von Fig. 1 und Fig. 2 is a plan view of the device of Fig. 1 and
Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht des unteren Geräteendes. Fig. 3 is a partial sectional view of the lower end of the device.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, hat ein allgemein mit 10 bezeichneter Füllstands anzeiger einen Flansch 11, welcher kopfseitig mit einem Deckel 12 unter Zwischenlage eines Dichtringes 13 verschraubbar ist und welcher ein Rohr 14 haltert, das nach Anbringung des Flansches 11 an einem (nicht gezeichneten) Behälter in diesen ragt. In dem Rohr 14 ist ein Stab 16 geführt, dessen unteres Ende 18 über ein Gelenk 24 mit einem Schwimmergestänge 22 verbunden ist. Letzteres hat eine auf die Behältergröße abgestimmte Länge und trägt an einem Lagerteil 26 einerseits einen Schwimmer 20, andererseits ein Gegengewicht 27.As can be seen from FIGS. 1 and 2, a level indicator generally designated 10 has a flange 11 which can be screwed on the head side to a cover 12 with the interposition of a sealing ring 13 and which holds a tube 14 which, after the flange 11 has been attached to a ( not drawn) container protrudes into this. A rod 16 is guided in the tube 14 , the lower end 18 of which is connected to a float linkage 22 via a joint 24 . The latter has a length matched to the size of the container and carries a float 20 on a bearing part 26 and a counterweight 27 on the one hand.
Das Gelenk 24 weist eine Achse 25 mit einem von dieser koaxial abstehenden Lager bolzen 28 auf, auf dem das Lagerteil 26 drehbeweglich sitzt und z. B. durch eine Ring scheibe 29 am Gelenk 24 axial gesichert ist. Das Lagerteil 26 ist einstückig oder starr verbunden mit wenigstens einem zur Achse 25 konzentrisch angeordneten Bogen segment 55 oder einem sonstigen Begrenzer-Element, das durch Anschlag am Rohr 14 die Maximal-Ausschläge des Schwimmergestänges 22 bestimmt.The joint 24 has an axis 25 with a coaxially projecting bearing pin 28 on which the bearing part 26 is rotatably seated and z. B. is axially secured by a ring disc 29 on the joint 24 . The bearing part 26 is integrally or rigidly connected to at least one arc segment 55 arranged concentrically to the axis 25 or another limiter element which determines the maximum deflections of the float linkage 22 by a stop on the tube 14 .
Beiderseits des Lagerbolzens 28 sind im Lagerteil 26 Dauermagnete 50 vorhanden, namentlich Ring- oder Stabmagnete, die in einer Querbohrung des Lagerteils 26 ver ankert - beispielsweise eingeklebt - sein können und stirnseitig voneinander einen Abstand a haben. Dieser entspricht einem Breitenmaß b eines Sondenansatzes 42 an einem Sensor 40, der auf einer Abflachung 48 am unteren Ende 18 des Stabes 16 angebracht ist. Damit der Sensor 40 das zwischen den Magneten 50 vorhandene Magnetfeld optimal abtasten kann, ist zur Sicherung der Parallelität der Elemente 40/48/50 eine Verdrehsicherung vorgesehen. Sie besteht im einfachsten Falle aus einer quer zur Abflachung 48 angeordneten Nase oder Einkerbung 44 am Rohr 14, die in einen zugeordneten Schlitz 46 des Stabes 16 längsverschieblich eingreift.On both sides of the bearing pin 28 26 permanent magnets 50 are present in the bearing part, namely ring or bar magnets, which are anchored in a transverse bore of the bearing part 26 , for example glued in, and have a distance a from one another at the end. This corresponds to a width dimension b of a probe attachment 42 on a sensor 40 , which is attached to a flat 48 at the lower end 18 of the rod 16 . Thus, the sensor 40 can scan the existing between the magnets 50 magnetic field optimum for securing the parallelism of the elements is 40/48/50, an anti-rotation device is provided. In the simplest case, it consists of a nose or indentation 44 on the tube 14 which is arranged transversely to the flattened portion 48 and which engages in an associated slot 46 of the rod 16 so as to be longitudinally displaceable.
Als Sensor 40 dient ein GMR-Sensor, nämlich ein mit dem Sondenansatz 42 versehe ner "Giant Magneto Resistor" an sich bekannter Art, der einen Stapel aus magneti schen und unmagnetischen Metallschichten aufweist und mittels einer Brücken- oder Halbbrücken-Schaltung in Abhängigkeit von der schwimmerbedingten Richtung des vom Sensor 40 erfaßten Feldes zwischen den Magneten 50 elektrische Signale liefert, die weitgehend unabhängig von der Magnetfeldstärke und von vorhandenen Luft spalten sind. (Nicht gezeichnete) Stromversorgungs- und Signalleitungen sind durch eine Kabel-Ausführung 30 geführt. Eine (ebenfalls nicht dargestellte) Auswerteelektro nik bewirkt mit den Signalen die Füllstandsanzeige. Sie ist nicht wie herkömmlich nur ortsgebunden, sondern wahlweise auch über Kabel und/oder per Funkstrecke weiter leitbar, so daß eine Fernablesung nach Bedarf in vorgebbaren Zeitabständen automa tisch oder manuell abrufbar ist. Die Auswerteelektronik kann separat oder in einem mit dem Flansch 11 verbundenen Gehäuse, z. B. im Deckel 12 untergebracht sein. Auch ist es möglich, am Flansch 11 für Batterien bzw. für eine externe Stromversorgung ein (nicht gezeichnetes) Behältnis vorzusehen, in oder an dem sich ferner ein (gleichfalls nicht dargestelltes) Display für eine analoge und/oder digitale Anzeige befinden kann.As a sensor 40 is a GMR sensor, namely a "Giant Magneto Resistor" provided with the probe attachment 42 known per se, which has a stack of magnetic and non-magnetic metal layers and by means of a bridge or half-bridge circuit depending on the direction caused by the float of the field detected by the sensor 40 between the magnets 50 supplies electrical signals which are largely independent of the magnetic field strength and of the air present. Power supply and signal lines (not shown) are led through a cable version 30 . An evaluation electronics (also not shown) effects the level indication with the signals. It is not, as is conventional, only local, but can also be passed on via cable and / or radio link, so that a remote reading can be called up automatically or manually as required at predefinable time intervals. The evaluation electronics can be separately or in a housing connected to the flange 11 , e.g. B. housed in the lid 12 . It is also possible to provide a container (not shown) on the flange 11 for batteries or for an external power supply, in or on which there can also be a display (also not shown) for an analog and / or digital display.
Wesentliche Vorteile der Erfindung beruhen darauf, daß die Elemente 20/22 zum Er fassen des Füllstandes mit dem Sensor 40 nicht mechanisch verbunden, sondern ma gnetisch gekoppelt sind. Die Elektronik ist also räumlich von der Mechanik trennbar. Wenn der Füllstandsanzeiger 10 gewartet oder z. B. sein elektronischer Teil ausge wechselt wird, muß man infolgedessen einen unter Druck stehenden Behälter nicht entleeren, wodurch erheblich an Zeit und Kosten gespart wird. In den Rahmen der Er findung fällt es auch, das Rohr 14 unter Atmosphärendruck abzuschließen, z. B. durch Hartverlöten an beiden Enden. Bei Kombination mit einer an sich bekannten Überfüll sicherung ist es ferner möglich, am Rohr 14 einen Durchgangskanal sowie eine Ring dichtung und am Stab 16 ein gegebenenfalls lösbares Verschlußelement vorzusehen, das sich in den Durchgangskanal zur Anlage an der Ringdichtung bewegen läßt.Significant advantages of the invention based on the fact that the elements 20/22 He to the level with the sensor 40 grasp not mechanically connected, but are ma gnetisch coupled. The electronics can therefore be spatially separated from the mechanics. If the level indicator 10 has been serviced or z. B. his electronic part is changed out, consequently you do not have to empty a pressurized container, which saves considerable time and money. In the context of the invention, it also falls to complete the tube 14 under atmospheric pressure, for. B. by brazing at both ends. In combination with a known overfill protection, it is also possible to provide a through-channel and a ring seal on the tube 14 and on the rod 16 an optionally releasable closure element which can be moved into the through-channel to abut the ring seal.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Man erkennt jedoch, daß bei einer bevor zugten Gestaltung zur Pegelanzeige an Flüssigkeits- oder Flüssiggas-Behältern ein Gerät (10) mit einem GMR-Sensor (40) ausgestattet ist, der eine Magnetfeldrichtung berührungslos erfaßt, die an bzw. in einem Lagerteil (26) eines Schwimmergestänges (22) dessen Winkelposition je nach Füllstand entspricht. Der GMR-Sensor (40) sitzt am Ende eines Stabes (16), der drehfest in einem mittels eines Flansches (11) an einem Behälter befestigten Rohr (14) geführt ist. Daran ist am unteren Ende für das Schwim mergestänge (22) eine Achse (25) mit einem Lagerbolzen (28) zwischen z. B. zwei Ma gneten (50), die sich an/in dem Lagerteil (26) befinden. Vom GMR-Sensor (40) erzeug te elektrische Signale sind an einem Display als Nah- oder Fernanzeige darstellbar. The invention is not limited to one of the above-described embodiments, but can be modified in many ways. However, it can be seen that a device ( 10 ) is equipped with a GMR sensor ( 40 ) which detects a magnetic field direction without contact, which is on or in a bearing part ( 26 ) a float rod ( 22 ) whose angular position corresponds to the level. The GMR sensor ( 40 ) is located at the end of a rod ( 16 ) which is guided in a tube ( 14 ) attached to a container by means of a flange ( 11 ) in a rotationally fixed manner. There is at the lower end for the float rod ( 22 ) an axis ( 25 ) with a bearing pin ( 28 ) between z. B. two Ma gneten ( 50 ), which are located on / in the bearing part ( 26 ). Electrical signals generated by the GMR sensor ( 40 ) can be shown on a display as a near or far display.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnun gen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.All arising from the claims, the description and the drawing Features and advantages, including structural details, spatial arrangement conditions and process steps can be used both individually and in a wide variety of ways Combinations be essential to the invention.
a Abstand
b Breitenmaß
a distance
b width dimension
1010th
Füllstandsanzeiger
Level indicator
1111
Flansch
flange
1212th
Deckel
cover
1313
Dichtungsringe
Sealing rings
1414
Rohr
pipe
1616
Stab
Rod
1818th
unteres Ende
lower end
1919th
oberes Ende
top end
2020th
Schwimmer
swimmer
2222
Schwimmergestänge
Float rods
2424th
Gelenk
joint
2525th
Achse
axis
2626
Lagerteil
Bearing part
2727
Gegengewicht
Counterweight
2828
Lagerbolzen
Bearing bolt
2929
Axialsicherung / Ringscheibe
Axial lock / washer
3030th
Kabel-Ausführung
Cable version
4040
GMR-Sensor
GMR sensor
4242
Sondenansatz
Probe approach
4444
Nase/Einkerbung
Nose / notch
4646
Schlitz
slot
4848
Abflachung
Flattening
5050
Dauermagnete
Permanent magnets
5555
Segment/Begrenzer
Segment / delimiter
Claims (11)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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