(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器において、磁気揺動ロッド（５）と、前記磁気揺動ロッド（５）の一方の側に配置される電磁石（３）と、前記磁気揺動ロッドを駆動して揺動させる際に前記電磁石（３）を制御し、前記磁気揺動ロッド（５）の揺動信号を増幅し、処理し、時間的に遅延させて出力する電子モジュール（２）とを備え、
前記揺動信号は前記電磁石（３）によって収集され、
前記磁気揺動ロッド（５）は、主ハウジング（４）の一方の側に懸架デバイスを用いて懸架され、前記電磁石（３）は、電磁石鉄心（３１）及び電磁石コイル（３２）から構成され、前記主ハウジング（４）内に配置され、
前記電子モジュール（２）は、電源回路（２１）と、パルス発生回路（２２）と、パルス駆動回路（２３）と、信号増幅回路（２４）と、信号処理回路（２５）と、信号時間遅延出力回路（２６）とを備え、全ての前記回路は前記主ハウジング（４）内に配置されるか、又は前記主ハウジング（４）から分離され、別に封入されることを特徴とする、電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【請求項２】
前記磁気揺動ロッド（５）は、永久磁石振り子（５１）及びプローブ揺動ロッド（５２）から構成され、前記永久磁石振り子（５１）は、永久磁石を有し、前記永久磁石の磁極は、上下に配列され、前記永久磁石振り子（５１）は、前記プローブ揺動ロッド（５２）に取り付けられ、前記電磁石鉄心（３１）付近に存在することを特徴とする、請求項１に記載の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【請求項３】
前記パルス発生回路（２２）は、パルス信号を生成し、前記パルス駆動回路（２３）に接続され、その後、前記電磁コイル（３２）に接続され、前記電磁コイル（３２）は、パルス電磁界を生成し、それにより、ここで永久磁石振り子（５１）として記載される、前記電磁石（３）の一方の側に配置される前記永久磁石に反発する磁界押力を生成することを特徴とする、請求項１に記載の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【請求項４】
前記永久磁石振り子（５１）は、揺動して戻る際に前記電磁石鉄心（３１）に衝突するように配置され、前記信号増幅回路（２４）は、前記電磁石コイル（３２）に接続され、前記磁気揺動ロッド（５）の揺動から誘導された電圧信号を収集し、その後、増幅し、前記信号処理回路（２５）に接続され、前記信号処理回路（２５）は、前記磁気揺動ロッド（５）の揺動に対する減衰の存否によって引き起こされた、前記収集された信号の振動振幅又は位相の変化に基づいて物体の存否を評価し、物体位置信号を前記信号時間遅延出力回路（２６）に接続し、その後、前記物体位置信号を警報に出力することを特徴とする、請求項３に記載の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【請求項５】
前記懸架デバイスは、支持体（７）と、懸架取付穴（８）と、揺動可能懸架リング（９）、揺動可能板ばね、揺動可能ばね又は揺動可能可撓コードとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【請求項６】
前記永久磁石振り子（５１）は、短い円柱体、長い円柱体、球体、錐体又は立方体であり、
前記プローブ揺動ロッド（５２）は、短管、長管、直管又は曲管であるか、或いはその基部が減衰構成要素に取り付けられる長管であり、前記減衰構成要素は、羽根、円柱体、球体又は錐体であることを特徴とする、請求項３に記載の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【請求項７】
前記主ハウジング（４）は、垂直に、又は水平に設置され、常温物体検出のために、前記電子モジュール（２）及び前記電磁石（３）が前記主ハウジング（４）内に配置されるか、又は高温物体検出のために、前記電磁石（３）及び前記磁気揺動ロッド（５）が高温高圧サイロ内に配置され、前記電子モジュール（２）が前記高温高圧サイロ外に配置されるか、又は超高温物体検出のために、前記電磁石コイル（３２）、前記電磁石鉄心（３１）の鉄心の一部及び前記電子モジュール（２）が前記サイロ外に配置され、前記電磁石鉄心（３１）の鉄心の他の部分及び前記磁気揺動ロッド（５）が前記高温高圧サイロ内に配置されるか、又は遠隔物体検出のために、前記プローブ揺動ロッド（５２）の延長部分のみが被試験物質と接触することを許され、残りの部分は前記物質が前記残りの部分と接触することができない場所に配置される、ことを特徴とする、請求項１に記載の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【請求項８】
前記電磁石（３）は、２つの機能を有する駆動／信号収集構造を与えられ、前記電磁石（３）に電圧を印加すると、電流が磁界を引き起こし、前記磁界は押力を生成し、電力を遮断すると、前記磁界は電流を生成し、前記磁気揺動ロッド（５）の揺動信号を収集し、前記信号は、独立した構成要素として以下、磁気抵抗センサ、ホール近接センサ、電気渦センサ、誘導性近接センサ、圧電素子又は加速度センサのうちのいずれかを設定することによっても収集可能であることを特徴とする、請求項１に記載の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体位置センサに関する。詳細には、本発明は、電磁プッシング及びノッキングタイプの検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
「Ｍｏｎｏ−ｐｅｎｄｕｌｕｍ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｓｗｉｔｃｈ」特許に関して出願された文献（９９２４９９６９．０）において、本出願人は単一振り子物体検出方法及びデバイスを提示した。その検出方法は、電磁石を用いて、鉄製振り子を定期的に引き寄せ、それにより振り子が単一の振り子として空中を絶えず移動する。さらに、そのスイッチは物体位置信号収集構成要素を用いて、振り子の移動状態を検出する。振り子が揺動するとき、その振り子は物質不在信号を放射する。揺動が停止するとき、振り子は物質存在信号を放射する。何年にもわたって実際に適用した後に、５つの欠陥が発見された：１．  設置中に、振り子と電磁石との間の隙間が６ｍｍから１２ｍｍの範囲内にあるのを確実にする必要がある。隙間が小さすぎる場合には、振り子の揺動の振幅が不十分になる。大きすぎる場合には、電磁石が振り子を引き寄せ、保持することができなくなる。これらの場合いずれも、正常動作に悪影響を及ぼすことがわかった。２．  振り子の揺動は電磁引力によって駆動される。引力の大きさは、２つの間の隙間の二乗に反比例する。最大限許容される隙間を大きくする唯一の方法は、電磁石のアンペア回数及び断面積を増やすことである。その結果、製品の嵩及び重量が増し、材料消費量が多くなり、電力消費が多くなり、理想的な引力よりも弱くなり、製品を小型化するのが難しくなり、製造コストが上昇し、製造及び輸送が課題となる。３．  高い電力消費は２ワイヤシステムの製造を妨げるので、２ワイヤシステム静電容量タイプの物体位置スイッチとの交換が難しくなる。さらに、単一揺動信号収集構成要素が必要とされるので、結果として、構造がさらに複雑になる。４．  電磁引力及び接着力の共通の方向が接着を容易にするので、結果として、物質接着に対する抵抗力が不十分になる。５．  高温又は高圧に対する弱い復元力。回転抵抗、音叉、静電容量、無線周波数アドミタンス及び振動ロッド物体位置スイッチなどの他の一般的な物体位置スイッチはそれぞれ限界がある。回転抵抗スイッチが長期にわたって動作しているとき、機械的に摩耗及び腐食による破損を受けやすくなり、さらには電気モータを損なう場合もあり、耐用年数が短くなる。音叉物体位置スイッチは、物質の接着効果に起因して、音叉内に物質を蓄積する傾向があり、振動しなくなるか、又は長期の振動の結果として、音叉が機械的に疲労するか、又は破壊される。それゆえ、信頼性が低い。静電容量又は無線周波数アドミタンス物体位置スイッチでは、その接着効果のために、測定電極が物質を蓄積する傾向がある。これは、誤った信号を生成し、それらの電極の感度は、温度ドリフト及び時間ドリフトによって大きく影響を及ぼされる。振動ロッド物体位置スイッチは、振動を開始するために高電圧を必要とし、長い共鳴管を必要とする。その圧電素子は、環境及び温度によって影響を受けやすく、亀裂が入りやすく、その感度は、検出される物質によって異なり、それゆえ、信頼性の問題があるという難点がある。現在、高温、高圧、高湿、高接着及び他の過酷な動作条件下で物体を検出するための理想的な製品は存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器を設計することである。その物体検出器は、部品数を削減し、コストを下げ、電力消費を下げ、設置を簡単にし、エネルギーを節約し、環境を保護するだけでなく、種々の過酷な動作条件下で物質検出を確実に実行することもできる。この電磁プッシング及びノッキングタイプの物体センサは、動作条件が、常温及び常圧又は高温及び高圧を伴うか、固体又は液体を含むか、良好な流動性を有する粒状物質又は流動性不良の粉末物質を含むか、湿った接着性の高い物質を含むか否か、及び高い衝撃下で物体位置スイッチに損傷を与えるほど大きな物質を含むか否かにかかわらず、難しい物質検出問題を実効的に解決する。さらに、電磁プッシング及びノッキングタイプの物体センサは、感度が高く、精度が高く、信頼性があり、維持管理不要であり、長い耐用年数を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は以下の技術方式によって達成される。
【０００５】
本発明は、磁気揺動ロッドと、磁気揺動ロッドの一方の側に配置される電磁石と、磁気揺動ロッドを駆動して揺動させる際に電磁石を制御し、磁気揺動ロッドの揺動信号を増幅し、処理し、時間的に遅延させて出力する電子モジュールとを備え、揺動信号は電磁石によって収集される。
【０００６】
前記磁気揺動ロッドは、主ハウジングの一方の側に懸架デバイスによって懸架され、電磁石は、電磁石鉄心及び電磁石コイルから構成され、主ハウジング内に配置される。
【０００７】
前記電子モジュールは、電源回路と、パルス発生回路と、パルス駆動回路と、信号増幅回路と、信号処理回路と、信号時間遅延出力回路とを備える。上記の全ての回路は主ハウジング内に配置されるか、又は主ハウジングから分離され、別に封入される。
【０００８】
本発明の構造的原理は以下の通りである。
【０００９】
本発明は、電磁プッシング及びノッキング物体位置センサの物体検出器である。本発明は、電磁石３を用いて電磁ロッド５を押動させる方法であり、電磁ロッドは近くに懸架され、空気中、液体中又は固体中（３つのタイプの媒質）内で揺動し、揺動状態に対応する電圧信号の振動振幅又は位相の明らかな差に基づいて、固体媒質が存在するか、液体媒質が存在するかを評価する。その方法は、磁気揺動ロッド５が電磁石鉄心３１付近に懸架されることを特徴とする。磁気揺動ロッドは全方向に自由に揺動することができる。磁気揺動ロッド５は、永久磁石振り子５１、及びプローブ揺動ロッド５２から構成される。永久磁石振り子５１は、ハウジング内に配置される永久磁石から構成される。永久磁石の磁極は上下に配列される。さらに、永久磁石振り子５１は、プローブ揺動ロッド５２に取り付けられ、電磁石鉄心３１付近に存在する。電磁石３は、２つの機能、駆動機能及び信号収集機能を有する。パルス発生回路２２及びパルス駆動回路２３は、電磁石コイル３２の中を流れるパルス電流を制御し、それにより、電磁石３はパルス電磁界を生成する。永久磁石揺動ロッド５１及び電磁界磁極方向を調整することによって、電磁石及び磁気揺動ロッドが、その間に生成される同電荷による斥力に由来する磁界押力を生成する。これは、磁気揺動ロッド５を電磁石３から或る一定の距離だけ外向きに押動させる。パルス電流が消失した後に、電磁界も直ちに消失する。磁気揺動ロッド５は直ちに揺動して戻るか、又は電磁石鉄心３１に突き当たり、再び結合する。これが何度も繰り返される。磁気揺動ロッド５が揺動して戻り、電磁石鉄心３１に突き当たるプロセスによって、電磁石コイル３２の中を通り抜ける磁束が変化し、その際、電磁誘導の結果として、磁気揺動ロッド５の揺動に対応する電圧信号を生成する。これらの誘導電圧信号の極性、振動の振幅、幅、位相、周波数及び他のそのようなパラメータが全て、磁気揺動ロッド５の揺動の方向、速度、振幅、周波数等に対応する。磁気揺動ロッド５が受ける減衰は、気体、液体及び固体の３つの媒質に応じて明らかに異なる。気体媒質では、減衰は最小であり、無視することができ、誘導される電圧信号は最も強い。液体媒質では、減衰は中間範囲である。磁気揺動ロッド５は、気体媒質内よりもゆっくりと、かつ幾分緩慢に揺動する傾向がある。その結果、誘導される電圧信号の位相は幾分遅れる。振幅、周波数、持続時間等も全て或る程度減少することになる。最大減衰は固体において生じ、おそらく、揺動が不可能になり、電圧信号が誘導されないレベルにまで達する。信号処理回路２５は、気体、液体及び固体の３つの媒質内での磁気揺動ロッド５の揺動に従って電磁石３によって誘導される電圧信号の振動振幅、位相、又は他のパラメータの明らかな差に基づいて、固体媒質が存在するか、液体媒質が存在するかを判断することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は以下の利点及び利益を有する。
【００１１】
１．  磁気揺動ロッド５が、電磁石３に対して、この２つの間の隙間が極めて小さいように結合する。その結果、電磁石３が電圧を印加された後に、電磁石３と磁気揺動ロッド５との間の同電荷による斥力に由来する押力が極めて強力である。したがって、電磁石３の体積を非常に小さくすることができ、その結果、材料が節約され、製造コスト、輸送コスト及び保管コストが下がる。さらに、これは電力消費を大きく下げ、それにより、低消費電力の２ワイヤシステム製品を製造できるようになる。それゆえ、設置及び動作中の配線コストを下げることができ、エネルギーが節約される。
【００１２】
２．  電磁石３は、２つの機能、駆動機能及び信号収集機能を有する。電磁石コイル３２に電圧が印加されると直ちに、電流が磁界を引き起こし、その駆動作用が、磁気揺動ロッド５が揺動するように押動させる。その電力が遮断されるとき、磁界が電流を引き起こし、それにより信号が収集される。磁気揺動ロッド５の揺動によって引き起こされる磁束の変化が、それに対応する電圧信号を誘導する。これは、物体位置信号収集構成要素を不要にすることができる。これは、製造プロセスを簡単にし、材料を節約し、１つの故障リンクを排除し、それゆえ、信頼性を高める。常温を伴う場所に電子モジュール２を配置したまま、高温動作条件に配置することができる耐高温永久磁石振り子５２と、耐高温電磁ワイヤが巻き付けられた電磁石コイル３２とを使用することも可能である。このようにして、モジュール式の耐高温製品を形成することができる。
【００１３】
３．  磁界は空隙及び非透磁性物質の中を通り抜けることができるので、電磁石３は、ステンレス鋼又は別の非透磁性材料によって分離されたまま、磁気揺動ロッド５の揺動を駆動し、検出することができ、それにより、駆動力の非接触伝達及び磁界の非接触検出を実現することができる。このようにして、静的に封止され、高圧に耐える製品を製造することができる。
【００１４】
４．  引力の代わりに押力によって駆動されること、並びに電磁押力及び接着力が逆方向であることに起因して、接着力への耐性が大きく高められる。磁気ロッド５の長さ及び厚みを調整することによって、又はその底部に羽根、円柱体、球体、錐体又は他の減衰構成要素を追加することによって、減衰の大きさを変更することができる。したがって、粒状物質、粉末物質及び塊状物質などの種々の物質の検出に適した製品を製造することができる。磁気揺動ロッド５を長くすることによって、物質内に形成される空洞から生じる誤った移動を回避することもできる。さらに、磁気揺動ロッド５は、ハウジング４に絶えず衝突することによって、埃除去及び自浄作用を実行する。
【００１５】
５．  磁気揺動ロッド５の揺動の減衰の変動を引き起こす任意の物質を検出することができる。固体媒質又は液体媒質の存否を検出できるだけでなく、油と水との間の界面、液体と泡との間の界面、廃水と汚泥との間の界面、及びセメント流動化と非流動化との間の界面など、層分割界面を検出することもできる。
【００１６】
それゆえ、この電磁プッシング及びノッキング物体検出器は、感度が高く、精度が高く、信頼性があり、広範な用途があるという利点を有し、維持管理不要であり、長い耐用年数を有する。
【００１７】
他の単一の磁気揺動ロッド５の揺動信号収集構成要素を使用する全ての実施形態も本発明の保護範囲内に属する。例えば、磁気抵抗センサ、ホール近接センサ、電気渦センサ、誘導性近接センサ、圧電素子及び加速度センサは、本発明の保護範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１の断面図である。
【図３】本発明の実施形態２の断面図である。
【図４】本発明の実施形態４の断面図である。
【図５】本発明の実施形態５の断面図である。
【図６】本発明の外観の第１の略図である。
【図７】本発明の外観の第２の略図である。
【図８】本発明の外観の第３の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
具体的な実施態様
本発明は、電磁揺動ロッド５と、電磁揺動ロッド５の一方の側に配置される電磁石と、電磁揺動ロッドを駆動して揺動させる際に電磁石を制御し、電磁揺動ロッド５の揺動信号を増幅し、処理し、時間的に遅延させて出力する電子モジュール２とを備え、揺動信号は電磁石によって収集される。
【００２０】
前記電磁揺動ロッド５は主ハウジング４の一方の側に懸架デバイスによって懸架され、電磁石３は、電磁石鉄心３１及び電磁石コイル３２から構成され、主ハウジング内に配置される。
【００２１】
前記電子モジュール２は、電源回路２１と、パルス発生回路２２と、パルス駆動回路２３と、信号増幅回路２４と、信号処理回路２５と、信号時間遅延出力回路２６とを備え、上記の全ての回路は主ハウジング４内に配置されるか、又は主ハウジング４から分離され、別に封入される。
【００２２】
本発明の前記磁気揺動ロッド５は、永久磁石振り子５１及びプローブ揺動ロッド５２から構成される。永久磁石振り子５１は、ハウジング内に配置される永久磁石から構成される。永久磁石の磁極は上下に配列される。さらに、永久磁石振り子５１は、プローブ揺動ロッド５２に取り付けられ、電磁石鉄心３１付近に存在する。パルス発生回路２２はパルス信号を生成し、パルス駆動回路２３に接続される。その後、パルス駆動回路は電磁石コイル３２に接続され、電磁石コイルはパルス電磁界を生成し、それにより、本明細書において永久磁石振り子５１として記載される、電磁石３の一方の側に配置される永久磁石に反発する磁界押力を生成する。前記永久磁石振り子５１は、揺動して戻る際に電磁石鉄心３１に衝突するように配置される。信号増幅回路２４は、電磁石コイル３２に接続され、磁気揺動ロッド５の揺動から誘導された電圧信号を収集し、その後、増幅する。信号増幅回路２４は、さらには、信号処理回路２５に接続される。信号処理回路２５は、磁気揺動ロッド５の揺動に対する減衰の存否によって引き起こされた、収集された信号の振動振幅又は位相の変化に基づいて、物体の存否を評価する。さらに、信号処理回路２５は、物体位置信号を信号時間遅延出力回路２６に接続し、その後、それらの信号を警報に出力する。前記懸架デバイスが、支持体７と、懸架取付穴８と、揺動可能懸架リング９、又は揺動可能板ばね、揺動可能ばね若しくは揺動可能可撓コードを備える。前記永久磁石振り子５１は、短い円柱体、長い円柱体、球体、錐体又は立方体である。前記プローブ揺動ロッド５２は、短管、長管、直管又は曲管であるか、又はその基部が減衰構成要素に取り付けられる長管とすることができ、減衰構成要素は、羽根、円柱体、球体又は錐体である。前記主ハウジング４は、垂直に、又は水平に設置される。常温物体検出のために、電子モジュール２及び電磁石３が主ハウジング４内に配置されるか、又は高温の物体検出のために、電磁石３及び電磁揺動ロッド５は高温、高圧サイロ内に配置され、電子モジュール２は高温、高圧サイロの外部に配置されるか、又は超高温物体検出のために、電磁石コイル３２、電磁石鉄心３１の鉄心の一部及び電子モジュール２がサイロの外部に配置され、電磁石鉄心３１の鉄心の他の部分及び磁気揺動ロッド５が高温、高圧サイロ内に配置されるか、又はプローブ揺動ロッド５２の延長部分のみが被試験物質と接触することを許され、残りの部分は、物質がそれらの残りの部分と接触できない場所に配置される。これは、遠隔物体検出の場合である。電磁石３は、２つの機能を有する駆動／信号収集構造を与えられる。電磁石３が電圧を印加されると直ちに、電流が磁界を引き起こし、磁界が押力を生成する。電力が遮断されると直ちに、磁界が電流を引き起こし、磁気揺動ロッド５の揺動信号が収集される。信号は、独立した構成要素として以下、磁気抵抗センサ、ホール近接センサ、電気渦センサ、誘導性近接センサ、圧電素子加速度センサのうちのいずれかを設定することによっても収集することができる。
【００２３】
本発明は添付の図面及び実施形態を踏まえてさらに説明される。
実施形態１
図１、図２、図６及び図７の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器は、垂直な上部取付モデルである。その設計は、導出ワイヤ１、電子モジュール２、電磁石３、磁気衝突アセンブリ、及びハウジング４からなる。ハウジング４の上部は、導出ワイヤインターフェース６が設けられる。導出ワイヤインターフェース６は、管用ねじを有する。ワイヤダクトの一端は、導出ワイヤインターフェース６に螺嵌される。他端は、サイロ上部のサイロボード１２に固定される。その設置高は、ワイヤダクトの長さに応じて自由に調整することができる。ワイヤダクトは、導出ワイヤ１を保護し、サイロ外部まで導くだけでなく、電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器を設置し、固定する役割も果たす。磁気衝突アセンブリは、磁気揺動ロッド５、可動懸架リング９、懸架取付穴８及び支持体７から構成される。支持体７は、ハウジング４に取り付けられ、支持体７上で、懸架取付穴８は揺動支点としての役割を果たす。磁気揺動ロッド５と懸架取付穴８との間には、移動可能に接続するための１つ又は複数のステンレス鋼可動懸架リング９が用いられ、電磁石鉄心３１付近に懸架される。可動懸架リング９は全方向に自由に揺動することができる。電磁揺動ロッド５は、永久磁石振り子５１及びプローブ揺動ロッド５２から構成される。永久磁石振り子５１は、ハウジング内に配置される永久磁石から構成される。永久磁石の磁極は、上下に配列される。さらに、永久磁石振り子５１は、プローブ揺動ロッド５２に取り付けられ、電磁石鉄心３１付近に存在する。導出ワイヤ１は、電子モジュール２から引き出される。電子モジュール２は、電磁石３に接続され、いずれもハウジング４内に取り付けられる。電子モジュール２は、電源回路２１と、パルス発生回路２２と、パルス駆動回路２３と、信号増幅回路２４と、信号処理回路２５と、信号時間遅延出力回路２６とを備える。パルス発生回路２２は、パルス駆動回路２３に接続され、パルス駆動回路２３は、電磁石コイル３２に接続される。電磁石コイル３２は、信号増幅回路２４に接続される。信号増幅回路２４は、信号処理回路２５に接続される。信号処理回路２５は、信号時間遅延出力回路２６に接続される。電源回路２１は、上記の全ての回路に接続される。導出ワイヤ１は、信号時間遅延出力回路２６及び電源回路２１に接続される。電磁石３は、２つの機能、駆動機能及び信号収集機能を有する。物質からの妨害がないとき、磁気揺動ロッド５は、電磁石鉄心３１付近から吊り下げられるか、又は電磁石鉄心３１に結合される。電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器が電圧を印加された後の第１の事象は、パルス発生回路２２がパルス信号を生成し、そのパルス信号をパルス駆動回路２３に出力し、それにより、電磁石コイル３２の中に流れる周期的なパルス電流を制御し、結果として、電磁石３がパルス電磁界を生成することである。永久磁石揺動ロッド５１及び電磁界磁極方向を調整することによって、電磁石及び永久磁石揺動ロッドが、その間に生成される同電荷による斥力に由来する磁界押力を生成する。電磁石３は、ハウジング４内に取り付けられるので、磁気揺動ロッド５は全ての方向に自由に揺動することができる。それゆえ、磁界押力だけが、磁気揺動ロッド５を電磁石３から或る一定の距離だけ外向きに押動させることができる。パルス電流が消失した後に、電磁界も直ちに消失する。磁気揺動ロッド５は直ちに揺動して戻るか、又は電磁石鉄心３１に突き当たり、再び結合する。これが何度も繰り返される。磁気揺動ロッド５が揺動して戻り、電磁石鉄心３１に衝突するプロセスによって、電磁石コイル３２の中を通り抜ける磁束が変化し、その際、電磁誘導の結果として、磁気揺動ロッド５の揺動に対応する電圧信号が生成される。これらの誘導電圧信号の極性、振動の振幅、幅、位相、周波数及び他のそのようなパラメータが全て、磁気揺動ロッド５の揺動の方向、速度、振幅、周波数等に対応する。磁気揺動ロッド５が受ける減衰は、気体、液体及び固体の３つの媒質に応じて明らかに異なる。気体媒質では、減衰は最小であり、無視することができ、誘導される電圧信号は最も強い。液体媒質では、減衰は中間範囲である。磁気揺動ロッド５は、気体媒質内よりもゆっくりと、かつ幾分緩慢に揺動する傾向がある。その結果、誘導される電圧信号の位相は幾分遅れる。振幅、周波数、持続時間等も全て或る程度減少する。最大減衰は固体において生じ、おそらく、揺動が不可能になり、電圧信号が誘導されないレベルにまで達する。信号増幅回路２４は、電磁石コイル３２から誘導された電圧信号を増幅し、その電圧信号を信号処理回路２５に入力する。信号処理回路２５は、磁気揺動ロッド５の揺動に従って、気体、液体及び固体の３つの媒質内で電磁石３によって誘導される電圧信号の振動振幅、位相、又は他のパラメータの明らかな差に基づいて、固体媒質が存在するか、液体媒質が存在するかを判断することができる。さらに、信号処理回路２５は、これらの物体位置信号を信号時間遅延出力回路２６に入力し、或る一定の遅延時間後に、それらの信号は、指示、警報、自動制御又は他のそのような目的のために、導出ワイヤ１を通して引き出される。
【００２４】
実施形態２
図１、図３及び図８の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器は、水平な側面取付モデルである。ハウジング４の一端が、磁気衝突アセンブリと接続される。他端は、設置フランジ１０を有し、設置フランジは、電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器をサイロボード１２に直接取り付けるか、又は設置スリーブのフランジ１４上に取り付けるために用いられる。設置フランジ１０は、ワイヤ出口穴が設けられる。その構造の残りの部分は実施形態１と同様に接続される。
【００２５】
実施形態３
本実施形態は、高温高圧電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器である。実施形態１及び２の電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器内の電磁石コイル３２全体が耐高温電磁ワイヤを使用する。例えば、クラスＨ電磁ワイヤは、１８０℃に耐える。クラスＣ電磁ワイヤは、２２０℃に耐える。ＰＴＦＥ絶縁電磁ワイヤは、２６０℃に耐えることができる。セラミック絶縁電磁は、５００℃に耐えることができる。磁気揺動ロッド５に取り付けられるのは永久磁石５２であり、フェライト、ネオジム、サマリウムコバルト、又はアルミニウムニッケルコバルト磁石などの耐高温磁石を常に用いる。このようにして、電磁石３及び磁気揺動ロッド５は、サイロ内の高温エリア内に配置される。高温に耐えることができない電子モジュール２は、常温エリア内に配置される。電子モジュール２は、接続ワイヤ１５を用いて電磁石コイル３２に接続され、モジュール式の耐高温構造を形成する。実施形態１及び２と同様に構造の残りの部分を接続することによって、高温高圧電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器を構成することができる。
【００２６】
実施形態４
図４では、本実施形態は、超高温高圧電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器である。鉄心はほとんど磁気抵抗を有しないので、鉄心では高い効率で磁界を伝導させることができる。電磁石鉄心３１の一端は、ステンレス鋼フランジ１０を通り抜け、或る一定の長さだけサイロの中に延在するように長くされる。鉄心３１は、ステンレス鋼フランジ１０と継ぎ目なく接続される。サイロボード１２に穴が開けられ、その穴に設置スリーブ１１が溶接される。設置スリーブ１１の他端に溶接されるのは、設置スリーブフランジ１４である。ステンレス鋼フランジ１０は、ボルトによってスリーブフランジ１４に固定される。鉄心３１の腐食を防ぐために、鉄心３１は、ステンレス鋼保護スリーブ４の１つの層によって覆われる。磁気衝突アセンブリがサイロ内の鉄心３１に、又は鉄心の外部にあるステンレス鋼保護スリーブ４に取り付けられる。磁気揺動ロッド５は、サイロ内の鉄心３１の一端に懸架される。電磁コイル３２及び鉄心３１の他の部分は、設置スリーブ１０の外部に位置する。サイロ外部の電磁石ハウジング及び鉄心３１に取り付けられるのは、放熱フィン１３である。これらの放熱フィンは、電磁石コイル３２の温度が許容範囲内にあるのを確実にするように、サイロ内の高温から電磁石コイル３２に放射及び伝導される熱の量を低減する。したがって、永久磁石５２を用いる磁気揺動ロッド５は、サマリウムコバルト、又はアルミニウムニッケルコバルト磁石などの耐高温磁石を特徴とすることができる。最大許容可能温度は、６００℃を超える。電子モジュール２は、常温エリアに配置される。電子モジュール２は、接続ワイヤ１５を用いて電磁石コイル３２に接続される。この構成の結果として、超高温高圧電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器が形成される。その構造の残りの部分は実施形態１と同様に接続される。
【００２７】
実施形態５
図５では、本実施形態は、遠隔測定電磁プッシング及びノッキングタイプの物体検出器である。電子モジュール２、電磁石３、ハウジング４及び磁気揺動ロッド５は、サイロ上部の密閉カバー１６下に配置され、プローブ揺動ロッド５２の下端が長くされる。プローブ揺動ロッド５２の下端の位置は、測定位置である。プローブ揺動ロッド５２は、直管又は曲管であるか、又はその基部に減衰構成要素が取り付けられ、減衰構成要素は、羽根、円柱体、球体又は錐体である。電磁石３及び永久磁石振り子５１の部分は、物質と常に接触できないようにされ、プローブ揺動ロッド５２の長くされた部分のみが物質と接触するのを許される。それゆえ、磁気揺動ロッド５の下端は、その通常の揺動範囲内で、被測定物質以外の任意の物質に全く触れない。それは、高い接着性及び高い腐食性の物質、又は著しい摩耗を引き起こす物質、又はその衝撃が強力な衝撃を有し、センサに損傷を与える可能性がある塊状タイプの物質に関して安全で、かつ信頼性のある遠隔検出を達成する。複数の例は、強酸及び強塩基溶液、セメントモルタル、溶けたアスファルト及び岩石を含む。それは、接触測定の信頼性を保ちながら、非接触測定の全ての利点を有する。その構造の残りの部分は実施形態１と同様に接続される。
【００２８】
本発明に関連して説明された実施形態は、本発明の実施態様の好ましい形態の単なる説明にすぎない。それらの実施形態は、本発明の概念及び範囲に限定を課すものではない。当業者は、本発明の設計概念から逸脱することなく、本発明の技術方式に対する種々の変更形態及び改善形態を実行することができる。そのような全ての変更形態及び改善形態は、本発明の保護範囲内に入るものとする。本発明によってその保護が要求される全ての技術的内容は特許請求の範囲に完全に記録されている。
【符号の説明】
【００２９】
１  導出ワイヤ
２  電子モジュール
３  電磁石
４  ハウジング
５  磁気揺動ロッド
６  導出ワイヤインターフェース
７  支持体
８  懸架取付穴
９  可動懸架リング
１０  設置フランジ
１１  設置スリーブ
１２  サイロボード
１３  放熱フィン
１４  スリーブフランジ
１５  接続ワイヤ
１６  密閉カバー
２１  電源回路
２２  パルス発生回路
２３  パルス駆動回路
２４  信号増幅回路
２５  信号処理回路
２６  信号時間遅延出力回路
３１  電磁石鉄心
３２  電磁石コイル
５１  永久磁石振り子
５２  プローブ揺動ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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