195577. lajstromszámú szabadalom • Készülék erő hatására létrejövő elmozdulások érzékelésére, különösen úszóval ellátott folyadékszint érzékelőhöz
1 195 577 2 A találmány tárgya készülék erő hatására létrejövő elmozdulások érzékelésére, különösen úszóval ellátott folyadékszint érzékelőhöz, amely készülékben érzékelő szerv kapcsolókaron keresztül kapcsoló szervre, előnyösen mikrokapcsolóra csatlakozik. Mint ismeretes, a különböző folyadékok adott szinten történő szintérzékelését ún. mágneskuplungos műszerekkel végezték. Ilyen például a MOBREY Magnetic Level Switches S... /F műszercsalád, illetve hazai viszonylatban a Puskás Tivadar ISZ által gyártott MB típusú szintérzékelő. A mágneskuplungos műszerek több tekintetben nem felelnek meg a korszerű követelményeknek. Így pl.: — nagy kapcsolási hiszterizisük miatt pontatlanok, — a csapágyazás nincs az érzékelendő folyadéktól elkülönítve, így a csapágy korrodál, vegyi elváltozás, szennyeződés alakul ki és így a mérés megbízhatatlanná válik, — Rccd, vagy más mágnes hatására működő kapcsolók alkalmazása miatt a hőmérséklettűrés korlátozott, — a mágneses tér hatására a tartályfalról vagy a csővezetékből levált fémszemcsék a mágneskuplungra tapadnak, és ezzel akadályozzák a műszer helyes működését. A találmány célja, hogy a fenti hiányosságokat csökkentse, és egy olyan szintkapcsolót hozzon létre, amely csapágyat, illetve mágneskuplungot nem tartalmaz, továbbá a kapcsolóteret különválasztja a mérendő folyadék terétől, és ezzel lehetővé teszi a műszer alkalmazását nagyobb nyomás- valamint magasabb hőmérséklettartományokban is. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy egy egyik végén befogott rugalmas tartót a másik végén a rugalmas alakváltozás határán belül egy erővel terhelünk, a terhelési pont lehajlást szenved és a terhelési ponthoz rögzített másik, szabadon elmozduló merev rúd szabad vége az erőtől függő mértékben mozdul el, és így kapcsolásra felhasználható. A találmánynak az a lényege, hogy a kapcsolókar egymással párhuzamos merev karrészből és rugalmas karrészből áll, amely karrészek egyik, az érzékelő szerv irányába eső végei egymással mereven össze vannak erősítve, míg a rugalmas karrész másik vége a készülék házához van rögzítve, és a merev karrész másik vége a kapcsoló szerv működtetésére alkalmasan van kiképezve, továbbá a kapcsolókar közvetlenül vagy közvetve csatlakozik az érzékelő szervre. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével ismertetjük, az 1. ábráit a rugalmas szál lehajlására vonatkozó levezetés magyarázó ábráját szemléltetjük, a 2. ábrán a találmány egy kiviteli példája szerinti készülék látható egypontos kapcsolás esetén úszós megoldással, a 3. ábra a találmány egy másik kiviteli példáját mutatja be kétpontos úszós kapcsolással, míg a 4. ábra a találmány egy további kiviteli példáját szemlélteti torlótárcsás érzékelővel. Az 1. ábrán egy egyik végén befogott, csőalakú tartót mutatunk be, amely tartó a másik végén a rugalmas alakváltozás határán belüli erővel terhelve lehajlik ugyan, de az erőt megszüntetve eredeti helyzetbe tér vissza. A tartó 2 tehát maradandó alakváltozást nem szenved. Ennek feltétele a következőképpen számítható: A rugalmasszál egyenlete az egyik végén befogott és a szabad végén koncentrált erővel az 1. ábrán látható 5 vízszintes rúdra: d^v ahol y(x) a lehajlás mértéke x helyen. Az x helyhez 10 tartozó hajlítónyomaték: M(x) = -F(l - x) = -FI + Fx — Fx - FI 15 Beírva a rugalmasszál differenciál egyenletébe lEy"= M(x) 20 IEy" = -(Fx-FI) - FI-Fx mindkét oldalt kétszer integrálva: 25 30 IEy ~ FI F -- i ClX + C2 6 A rúd végére jellemző peremfeltételekből meghatározhatók a Ct, C2 integrálási állandók. Befogás helyén y = 0 ÿ = 0 (iránytangens = 0) x = 0, így C, = 0; C2 = 0. így a rugalmas szál egyenlete a konstansok behelyettesítése után / I - F (bc2 x3. y(X Æ( 2 6 * 35 a rúd végén így y(V és y(x) =/, / = 40 FF 31E 45 A képletben szereplő „I” másodrendű nyomaték meghatározása a 2. ábrán látható csőkeresztmetszet jelölésével U-W-A) ~ Esetünkben,ha E =21000 kg/m3 1 = 210 mm D = 6 mm dx = 5 m es F = 2,8 N, ekkor f=l mm, mely elmozdulás elegendő a kapcsolás biztosítására. 55 Ha ezt az erőt megfelelően méretezett érzékelő szerv (az erő annak tömegéből adódik) szolgáltatja, akkor az a rugalmas csövet egyik irányban 1 mm-rel kitéríti. Ila erre az érzékelő szervre ugyanakkora felhajtóerő hat, akkor ezt a lehajlást megszünteti, ha a felhajtóerő annak 00 duplája, akkor a felhajtóerő hatására a rugalmas cső ellenkező irányban mozdul el 1 nun-t. Ennek alapján nagy pontossággal szolgáltathat információt a tartályban levő folyadékszintről. A 2. ábra szerinti készülékben az 1 érzékelő szervhez, (Î5 a továbbiakban úszóhoz mereven csatlakozó kapcsoló-
