DE1171631B - Vorrichtung zum UEberwachen von Durchflussmengen - Google Patents

Vorrichtung zum UEberwachen von Durchflussmengen

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DE1171631B
DE1171631B DES72310A DES0072310A DE1171631B DE 1171631 B DE1171631 B DE 1171631B DE S72310 A DES72310 A DE S72310A DE S0072310 A DES0072310 A DE S0072310A DE 1171631 B DE1171631 B DE 1171631B
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baffle plate
measuring tube
magnetic
disks
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DES72310A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Gerhard Walter Seulen
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GERHARD WALTER SEULEN DR ING
Original Assignee
GERHARD WALTER SEULEN DR ING
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/0006Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances
    • G01P13/0013Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using a solid body which is shifted by the action of the fluid
    • G01P13/002Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using a solid body which is shifted by the action of the fluid with electrical coupling to the indicating devices

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Vorrichtung zum Überwachen von Durchflußmengen Es sind in der Technik eine große Anzahl von Geräten bekannt, die zur Mengenüberwachung von flüssigen oder gasförmigen Medien dienen. Einige dieser Geräte sind mit Membranen ausgerüstet, die den vor einer fest angeordneten Stauscheibe auftretenden Druck nach außen zur Einwirkung auf einen elektrischen Schalter bringen. Je nach Durchflußmenge ist der auftretende Druck größer oder kleiner, wodurch die Auslenkung der Membranen verändert wird.
  • Der in seiner Lage einstellbare Schalter wird hierdurch bei bestimmten Durchflußmengen zum Ansprechen gebracht. Andere Geräte für den vorgenannten Zweck verwenden an Stelle von Membranen metallische Faltenbälge. Der Nachteil dieser Geräte liegt in erster Linie darin, daß der Druck vor der Stauscheibe im Verhältnis zum atmosphärischen Außendruck gemessen bzw. übertragen wird. Für Verwendung in geschlossenen Rohrsystemen mit unterschiedlichem statischem Druck sind diese Geräte nicht geeignet.
  • Es sind auch andere Ausführungsformen bekanntgeworden, bei denen ein Schleppkegel oder ein Fühist. Der Drehpunkt des Hebels befindet sich im alller über einen Hebel mit einem Schalter verbunden gemeinen in einer gas- oder flüssigkeitsdichten Lagerung, beispielsweise aus Gummi, so daß Druckänderungen vor dem Kegel oder Fühler gas- und/oder flüssigkeitsdicht auf den Schalter übertragen werden.
  • Auch diesen Geräten haftet der gleiche Nachteil an.
  • Zusätzlich neigen diese Geräte zu Fehlschaltungen bei verschmutzten Medien.
  • Weiterhin sind Einrichtungen bekanntgeworden, die nach dem Prinzip des Schwimmerkörpers arbeiten, wobei in einem konisch ausgebildeten Rohr ein Schwimmerkörper durch die von unten nach oben durch das Rohr tretende Flüssigkeit oder das Gas in der Schwebe gehalten wird. Es ist bekannt, solche Schwimmerkörper mit einem Permanentmagneten zu versehen, der eine außerhalb des Rohres befindliche Schalteinrichtung beeinflußt. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß sie nur bei genau senkrecht angeordnetem konischem Rohr verwendet werden kann.
  • Jede Abweichung von der senkrechten Lage ergibt Fehlanzeigen, da der Schwimmerkörper sich an einer Stelle der Innenwand des Rohres anlegt, wodurch unterschiedliche Reibungskräfte entstehen.
  • Außerdem haftet diesen Einrichtungen der Nachteil an, daß der Druckabfall je nach Lage des Gerätes verschieden ist. Endlich können solche Geräte nicht für stark unterschiedliche Strömungsmengen verwendet werden, da hierbei ihre axiale Länge zu groß wird. Damit ist ein großer Raum aufwand erforderlich, der bei modernen Rohrsystemen für Flüssigkeiten oder Gase in der Praxis meist nicht zur Verfügung steht. Endlich sind solche Geräte großer axialer Länge mechanisch unstabil, insbesondere hinsichtlich der Führungen für die außenliegenden Schaltorgane. Weiter treten leicht teilweise Verstopfungen ein, da die kreisringförmigen Durchströmquerschnitte nur so geringe Schlitzbreite haben, daß sich Hanfreste, Hammerschlag, Dichtungsmittel oder andere Verunreinigungen -leicht in dem engen Spalt festsetzen können.
  • Die vorliegende Erfindung vermeidet die beschriebenen Nachteile. Sie stellt eine Vorrichtung zum Überwachen der Durchflußmengen von Flüssigkeiten oder Gasen in Rohrsystemen unter Verwendung eines im Rohrsystem befindlichen Permanentmagneten und einer außerhalb des Rohrsystems angeordneten Schalteinrichtung dar. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmig ausgebildete Stauscheibe aus magnetischem Werkstoff innerhalb eines aus unmagnetischem Werkstoff hergestellten Meßrohres angeordnet ist.
  • Diese Stauscheibe ist erfindungsgemäß gegen den Druck des strömenden Mediums abgestützt. Die Lage der permanentmagnetischen Stauscheibe ergibt sich in axialer Richtung in Abhängigkeit der Durchflußmenge. Die Folge hiervon ist eine örtliche Verlegung des die unmagnetische Rohrwand durchtretenden Magnetfeldes, die zum Ansprechen der durch das Magnetfeld gesteuerten Schalteinrichtung führt. Die Stauscheibe nach der Erfindung kann in an sich bekannter Weise durch eine Feder und auswechselbare Abstandsscheiben unterschiedlicher Dicke abgestützt sein.
  • Erfindungsgemäß kann an Stelle der aus Magnetwerkstoff hergestellten Stauscheibe auch eine Stauscheibe aus magnetisch durchlässigem Werkstoff, wie Eisen, Nickel oder deren Legierungen verwendet werden und die Anordnung der Permanentmagnete innerhalb oder außerhalb des Meßrohres im Bereich der Stauscheibe erfolgen. Bei axialer Verschiebung der Scheibe wird das äußere Magnetfeld verändert und die auf diese Änderung ansprechende Schalteinrichtung betätigt. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, eine Bewegung der Stauscheibe in axialer Richtung des Meßrohres zuzulassen. Es liegt jedoch auch im Sinne der Erfindung, die Stauscheibe schwenkbar auszubilden, wobei die örtliche Lagenveränderung des Magnetfeldes durch die mengenabhängige Schwenkbewegung erfolgt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die magnetische Stauscheibe durch eine ringförmige, in gleicher Weise wie die Stauscheibe in entgegengesetzter Richtung magnetisierte Scheibe mit vorzugsweise größerem Innendurchmesser als die erste Scheibe abgestützt werden, wobei ebenfalls auswechselbare Abstandsscheiben unterschiedlicher Dicke zusätzlich eingebaut sein können.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird an Hand der A b b. l näher beschrieben. Die dort dargestellte Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem Meßrohr 1, in welches das zu überwachende Medium beispielsweise über eine Verschraubung 2 in Richtung des Pfeiles 3 eintritt. Die Stauscheibe 4 besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff, wie beispielsweise Kupfer, Eisen, Messing, Aluminium, austenitischem Stahl od. dgl. Auf ihrer Rückseite ist ein axial magnetisierter Ring 5 aufgesetzt, der sich über die Feder 6 gegen den Boden 7 des Meßrohres abstützt.
  • Zur Erzeugung des erforderlichen Druckabfalles zum Bewegen der Stauscheibe in axialer Richtung ist in die Stauscheibe das Rohr 8 eingesetzt, welches im Boden des Meßrohres bei 9 gefiihrt wird. Die Stauscheibe 4 selbst wird auf der Innenfläche des Meßrohres 1 ebenfalls geführt. Eine Eindrehung an der Stelle 10 verhindert ein Ausweichen der ringförmigen Magnetscheibe entgegen der Durchflußrichtung. Außerhalb des Meßrohres ist die Schalteinrichtung 11 angebracht, die aus einem festen Kontakt 12, einem beweglichen Kontakt 13 und den Zuführungen 14 und 15 zu diesen Kontakten besteht, Der bewegliche Kontakt 13 ist aus magnetisch durchlässigem Werkstoff hergestellt, er kann mit einem gut leitenden metallischen Überzug versehen sein. Dieser Schalter ist in einem Isoliergehäuse 16, welches in Richtung des Pfeiles 17 verschiebbar ist, angeordnet. Die Verschiebbarkeit sichert eine Einstellung des Schaltpunktes bei einer wählbaren Durchflußmenge.
  • Durch das deckelförmige Gehäuse 18 ist die Schalteinrichtung nach außen geschützt.
  • Abb. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einem Meßrohr 21, das von dem zu überwachenden Medium in Richtung des Pfeiles 23 durchströmt wird, ist wiederum eine Stauscheibe 24 angeordnet, die auf ihrer Rückseite einen permanentmagnetischen Körper25 trägt. Das Medium wird über eine Zuleitung 22 zugeführt. Auf dem Boden 27 des Meßrohres ist eine entgegengesetzt magnetisierte Lochscheibe 26 aufgesetzt, die die Stauscheibe 24 gegen den Druck des strömenden Mediums abstützt. In die Stauscheibe 24 kann ein Rohr 28 eingesetzt werden, welches im Boden des Meßrohres bei 29 geführt wird. Durch Nocken an der Stelle 30 wird verhindert, daß die Stauscheibe entgegen der Durch- flußrichtung ausweichen kann. An Stelle der Nocken können auch drei Stifte eingesetzt werden, oder es kann ein dünnwandiges Rohr in das Meßrohr auf einen Teil der Gesamtlänge eingezogen sein. Außerhalb des Meßrohres ist die Schalteinrichtung 31 vor gesehen, die in diesem Fall aus zwei in ein Glasrohr vakuumdicht eingeschmolzenen Kontakten 32 und 33 besteht. Diese Kontakte sind aus magnetisch durchlässigem Werkstoff, wie beispielsweise Eisen, Nickel od. dgl. hergestellt. Bei Auftreten eines Magnetfeldes genügender Stärke schließen diese Kontakte. Sie sind in einem Gehäuse untergebracht, oder sie können auch in eine Einfräsung des Meßrohres 36 eingeklemmt werden. Die beiden Enden der Kontakte sind über Zuleitungen 34 und 35 mit einer Anschlußklemme verbunden. Zur Einstellung des Schaltpunktes auf eine wählbare Durchflußmenge ist das Glasrohr in Achsrichtung gemäß Pfeil 37 verschiebbar.
  • Das Verschieben erfolgt einmalig beim Justieren, worauf die endgültige Lage des Glasrohres durch Klemmen, Vergießen, Kleben od. dgl. gesichert wird. Es kann jedoch auch eine nicht dargestellte Vorrichtung angebracht werden, die das Verschieben des Glasrohres während des Betriebes zur Wahl unterschiedlicher Ansprechpunkte gestattet. Das Gehäuse 36 wird auf dem Meßrohr aufgeschraubt. An Stelle der in den beiden Ausführungsbeispielen A b b. 1 und 2 gezeigten axial magnetisierten Scheiben können auch solche Scheiben verwendet werden, die in radialer Richtung magnetisiert sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens können an Stelle der ringförmig ausgebildeten Magnetscheiben Einzelmagnete verwendet werden, die beispielsweise auf den Umfang der nicht magnetischen Stauscheibe verteilt sind. In vielen Fällen genügt es auch, nur einen Kleinmagneten - vorzugsweise aus Oxit - in Form eines Butzens in die Stauscheibe an ihrer der äußeren Schalteinrichtung benachbarten Fläche einzulassen. Endlich ist es möglich, die Stauscheibe aus magnetisch durchlässigem Werkstoff herzustellen und innerhalb oder außerhalb des Meßrohres einen oder mehrere Permanentmagnete anzuordnen, dessen bzw. deren Feld durch die magnetisch durchlässige Stauscheibe ganz oder zum Teil abgeschirmt wird.
  • Bei einer Bewegung der Stauscheibe wird der Abschirmungsgrad verändert, so daß sich im Bereich der magnetisch durchlässigen Kontakte eine Feldveränderung ergibt, die zum Ansprechen oder Abfallen dieser Kontakte ausgenutzt wird.
  • An Stelle nur eines Kontaktes können auch zwei oder mehrere Kontakte angeordnet werden, die unabhängig voneinander bei unterschiedlichen Stellungen der Stauscheibe öffnen oder schließen. Diese Kontakte können aus magnetisch durchlässigem Werkstoff wie in A b b. 2 hergestellt sein, oder es können auch solche Kontakte verwendet werden, bei denen Fahnen, Bänder, Federn oder Streifen aus magnetisch durchlässigem Werkstoff die Bewegung des aus Kupfer oder Silber hergestellten Kontaktes bewirken.
  • Es hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, Kontakte zu verwenden, die unter Vakuum oder Schutzgas betrieben werden. Diese meist in Glasrohren eingeschmolzenen Kontakte haben den Vorteil, daß sie vom Verschmutzungsgrad der Umgebung und vom Feuchtigkeitsgehalt der umgebenden Atmosphäre unabhängig sind.
  • Die Wahl des Schaltpunktes für die Kontakte kann durch axiales oder radiales Verschieben erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, durch die Formgebung der magnetisch beaufschlagten Teile der Kontakte eine Unterschiedlichkeit der Einschalt- und Ausschaltpunkte herbeizuführen.
  • Um mit dem gleichen Gerät die verschiedensten Mengenbereiche überwachen zu können, ist es gemäß der Erfindung möglich, auswechselbare Abstandsscheiben unterschiedlicher Dicke hinter der Druckfeder 6 bzw. der Magnetscheibe 26 anzubringen. Hierdurch wird die Vorspannung der Stauscheibe verändert und damit ein anderer Mengenbereich eingestellt. Eine wählbare Veränderung des Mengenbereiches kann auch durch Verwendung von Rohren unterschiedlicher Innendurchmesser (8 bzw. 28) erreicht werden. Endlich ist es möglich, außerhalb des Meßrohres einen oder mehrere zusätzliche Permanentmagnete anzubringen, die vorzugsweise in Achsrichtung des Meßrohres verschoben werden können.
  • Hierdurch wird die abstützende Kraft, die auf die Stauscheibe einwirkt, verändert, und damit werden die Ansprechpunkte der Schaltkontakte bei Verschiebung der Zusatzmagnete in einen anderen Mengenbereich verlagert.
  • Um eine Beeinflussung der Schalteinrichtung durch äußere Magnetfelder zu vermeiden, kann die Einrichtung im Bereich der in oder außerhalb des Meßrohres angeordneten permanentmagnetischen Teile durch eine magnetische Abschirmung geschützt werden. Diese magnetische Abschirmung, die außerhalb des Gerätes angeordnet wird, sorgt dafür, daß permanent- oder elektromagnetische Fremdfelder die Wirkungsweise des Gerätes nicht beeinflussen können.
  • Die Erfindung ist an Hand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. An Stelle der dargestellten axial verschiebbaren Stauscheiben können auch Drosselklappen verwendet werden, die um einen innerhalb des Meßrohres befindlichen Drehpunkt schwenken. Auch hierdurch wird das permanentmagnetische Feld im Bereich der Kontakte bei Änderung der Durchflußmenge verändert, wodurch die Kontakte zum Ansprechen oder Abfallen gebracht werden. Es ist weiterhin möglich, die in den beiden dargestellten Beispielen gegebenen Lösungsformen zu kombinieren.
  • In jedem Fall liegt der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Unabhängigkeit der Ansprechpunkte vom Verhältnis des statischen Innendruckes zum atmosphärischen Außendruck, in der einfachen Wirkungsweise sowie der Unempfindlich- keit gegen Verschmutzung, Verstopfung oder sonstige Störungen.

Claims (8)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Überwachen der Durchflußmenge von Flüssigkeiten oder Gasen in Rohrsystemen, unter Verwendung eines im Rohrsystem befindlichen Permanentmagneten und einer außerhalb des Rohrsystems angeordneten Schalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmig ausgebildete Stauscheibe (5, 25) aus Magnetwerkstoff innerhalb eines aus unmagnetischem Werkstoff hergestellten Meßrohres gegen den Druck des strömenden Mediums abgestützt angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe in an sich bekannter Weise durch eine Feder (6) und auswechselbare Abstandsscheiben (4) unterschiedlicher Dicke abgestützt ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe durch eine ringförmige, in gleicher Weise wie die Stauscheibe magnetisierte Scheibe (26) mit vorzugsweise größerem Innendurchmesser als die erste Scheibe, gegebenenfalls unter Verwendung auswechselbarer Abstandsscheiben unterschiedlicher Dicke abgestützt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die ringförmig ausgebildete Stauscheibe auswechselbare Rohre (8, 28) unterschiedlichen Innendurchmessers einsetzbar sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer oder zweier axial magnetisierter Scheiben.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer oder zweier radial magnetisierter Scheiben.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (11, 31) unmittelbar an der Meßrohraußenwandung angebracht ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der im Meßrohr angeordneten permanentmagnetischen Scheibe oder Scheiben außerhalb des Gerätes eine magnetische Abschirmung (18) zur Vermeidung des Einflusses von Fremdfeldern angeordnet ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 919 506, 866557.
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