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Strömungswächter für flüssige oder gasförmige Medien Die Erfindung
bezieht sich auf Vorrichtungen, mit denen das Strömen von flüssigen oder gasförmigen
Medien in Leitungen angezeigt und elektrisch überwacht werden kann Für die Überwachung
der Strömung flüssiger oder gasförmiger Medien sind schon eine Reihe unter schiedlich
arbeitender Geräte bekanntgeworden. Die am häufigsten verwendeten Geräte weisen
eine im Strom des fließenden Mediums angeordnete und bei Strömung eine Auslenkung
in Strömungsrichtung erfahrende Scheibe auf, wobei die Auslenkung über Metallbälge,
Stopfbuchsen od. dgl. nach außen übertragen wird und dort beispielsweise die Schaltung
eines Mikroschalters bewirkt. Dabei wird vielfach durch die Hebelübertragung auch
eine optische Anzeige der Strömungsmenge herbeigeführt. Allerdings ist eine solche
Anzeige ungenau, da sie von den betriebsbedingten Unterschieden der Reibungskoeffizienten
des Übertragungssystems beeinflußt wird.
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Es sind weiter Strömungswächter bekannt, bei denen der Differenzdruck
an einer Stauscheibe oder Venturidüse gemessen und für die Anzeige der Strömungsmenge
oder für die Übermittlung eines Schaltimpulses verwendet wird. Schließlich sind
auch Geräte bekannt, bei denen ein meist in einem Glasrohr angeordneter Schwebekörper
von der Strömung angehoben wird und die strömende Menge des gasförmigen oder flüssigen
Mediums an einer Eichung, die am Glasrohr angebracht ist, anzeigt. Solche Geräte
können zusätzlich auch mit einem fest mit dem Schwebekörper verbundenen Permanentmagneten
ausgerüstet sein, der in bestimmter Stellung einen Schaltimpuls auf einen außerhalb
des Glasrohres angeordneten Schutzkontakt hervorruft und somit das Durchströmen
einer bestimmten Menge anzeigt.
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Außerdem sind Strömungswächter bekanntgeworden (deutsche Patentschrift
1 171 631), bei denen ein als Düsenrohr ausgebildeter geschlossener axial magnetisierter
Dauermagnetring gegen den Druck einer Feder durch das strömende Medium in Strömungsrichtung
verschoben wird. Ein außerhalb des Strömungsrohres angeordneter Schutzkontakt, ein
sogenannter Reed-Kontakt, wird betätigt, wenn sich die Lage des Dauermagnetringes
am Düsenrohr auf Grund einer Änderung der Strömungsmenge verschiebt.
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Zur sicheren optischen Anzeige des Strömungszustandes sind Geräte
bekanntgeworden, bei denen ein Kunststoffball oder eine Kunststoffkugel auf einem
meist senkrecht nach oben gerichteten Mundstück aufliegt. Die Kugel wird durch das
aus dem Mundstück ausströmende Medium angehoben und
tanzt in einem durchsichtigen,
oberhalb der Austrittsstelle befindlichen Dom aus Hartglas oder Kunststoff so lange,
wie eine bestimmte Strömungsmenge pro Zeiteinheit aus dem Mundstück austritt. Die
letztgenannte Einrichtung ist für eine genaue Anzeige der Strömungsmenge pro Zeiteinheit
oder für die Übermittlung von Schalt- oder Warnimpulsen in Abhängigkeit von der
Strömungsmenge nicht geeignet, sie dient lediglich dazu, den Ruhe- und den Strömungszustand
optisch zu kennzeichnen.
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Die bekannten Vorrichtungen zur Strömungsüberwachung von in Rohrleitungssystemen
strömenden Flüssigkeiten oder Gasen weisen den Nachteil auf, daß bei längerem Gebrauch
durch Ansatz von Kesselstein oder Ablagerung sonstiger Verunreinigungen ein Defektwerden
der Geräte unvermeidlich ist. Dieses gilt insbesondere für solche Geräte, die mit
komplizierten und empfindlichen Übertragungssystemen, wie Hebeln, Metallbälgen,
Stopfbuchsen od. dgl. ausgerüstet sind; es gilt jedoch auch für solche Geräte, welche
mit dauermagnetbestückten Düsenrohren versehen sind, die über Kolbenringe gelagert
sich im eigentlichen Strömungsrohr bewegen. Lediglich die Geräte mit Kunststoffkugeln,
die ausschließlich zur optischen Anzeige der Strömung dienen, sind gegen Verunreinigung,
Kalkablagerung, Algenansatz, Kesselsteinbildung u. dgl. weitgehend unempfindlich.
Sie haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß durch sie eine von der Durchströmmenge
abhängige Anzeige oder eine impulsgesteuerte Fernanzeige nicht möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Strömungswächter anzugeben,
bei dem die genannten Nachteile vermieden sind. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Überwachen und Anzeigen der Strömung von flüssigen oder gasförmigen Medien
in
Rohrsystemen, unter Verwendung eines im Zuge des Durchströmkanals angeordneten Dauermagneten
und einer außerhalb angeordneten, mittels Magnetkraft zu betätigenden Schalteinrichtung.
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Erfindungsgemäß ist der Durchströmkanal von einem feststehenden,
geschlitzten Dauermagnetring umgeben, sind ein in den Durchströmkanal eingebrachter
aus weichmagnetischem Werkstoff bestehender Loskörper in- und außerhalb des Dauermagnetinnenraumes
beweglich geführt und die Schalteinrichtung, vorzugsweise ein oder mehrere Reed-Kontakte
nahe dem Schlitz im Dauermagnetring außerhalb des Strömungsraumes angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der geschlitzte
Dauermagnetring in einen mit axialen Sackbohrungen versehenen Strömungskörper, ein
auf die Zuflußöffnung aufgesetztes Führungsrohr mit dem darin enthaltenen Loskörper
umfassend, eingesetzt und beide sowie die Abströmöffnung, sind überdeckt von einer
glockenförmigen Kuppel, welche nach außen abdichtend mit dem Strömungskörper verschraubt
ist. Diese Kuppel kann aus durchsichtigem Werkstoff zwecks optischer Anzeige durch
die Kugel ausgeführt sein.
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Bei dem neuen Strömungswächter ist insbesondere durch die Einfachheit
des Aufbaues dafür Sorge getragen, daß auch bei der Überwachung verschmutzter Medien
keine Störung am Gerät eintreten kann. Die Gefahr der Störanfälligkeit durch Algen,
Kalk oder Kesselsteinansatz ist vollständig vermieden. Die neue Vorrichtung besteht
aus einem Strömungskörper und einem in diesen Strömungskörper eingebauten Dauermagneten.
Ein aus weichmagnetischem Werkstoff, beispielsweise Eisen, hergestelltes Losteil,
vorzugsweise in Form einer Kugel oder eines Zylinders, sorgt in Ruhestellung für
einen Kurzschluß oder zumindest Teilkurzschluß der magnetischen Feldlinien des eingebauten
Dauermagneten. Beim Auftreten einer Strömung wird das Losteil vom eingebauten Dauermagneten
fortbewegt, wodurch der magnetische Kurzschluß bzw. Teilkurzschluß aufgehoben wird.
Das sich bei geschlitzten Dauermagneten insbesondere in der Nähe des Ringschlitzes
ausbildende magnetische Streufeld betätigt einen oder mehrere außerhalb des die
Strömung enthaltenen Raumes angeordnete Schutzkontakte. Die Betätigung dieser wird
so lange aufrechterhalten, bis die Strömung einen Grenzwert unterschreitet und das
weichmagnetische Losteil wieder in den Feldlinienstreubereich des eingebauten Dauermagneten
eintritt. Hierdurch wird der magnetische Kurzschluß für den eingebauten Dauermagneten
eingeleitet und bei weiterer Annäherung des Losteiles hergestellt, so daß das äußere
Magnetfeld am Schlitz des Dauermagnetnnges verschwindet bzw. so stark geschwächt
wird, daß die Betätigung des außen angeordneten Schutzgaskontaktes aufgehoben wird.
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Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll diese
nachstehend an Hand der A b b. 1 bis 4 näher erläutert werden. Die Abbildungen zeigen
schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ganz oder teilweise geschnitten
in Seitenansicht (A b b. 1), Vertikalschnitt (A b b. 2) und Horizontalschnitt (A
b b. 3) entlang der LinieA-B gemäß Ab b. 1. Ab b. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform
mit verbesserter optischer Anzeige.
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Nach A b b. 1 ist in einem Strömungskörper 1 ein praktisch in Axialrichtung
verlaufender ZufLußkanal 2
vorgesehen, der an der Stelle 3 mit einer zur Zuflußrichtung
rechtwinklig eingebrachten Bohrung 4 versehen ist. Oberhalb der Bohrung ist das
weichmagnetische Losteil 6 zu erkennen, welches in diesem Fall als Kugel aus weichmagnetischem
Werkstoff ausgebildet ist.
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Zur Führung der Kugel ist zentrisch zur Bohrung 4 ein aus nichtmagnetischem
Werkstoff, wie beispielsweise Messing, Kunststoff od. dgl. hergestellter Hohlzylinder
5 angeordnet. Dieser Hohlzylinder ist von einem geschlitzten Dauermagnetring 7 umgeben,
der einen mit nichtmagnetischem Werkstoff ausgefüllten Schlitz 7' (A b b. 3) aufweist.
Der Dauermagnetring soll in Umfangrichtung derart magnetisiert sein, daß Nord- und
Südpol an den beiden einander zugewandten Stirnflächen des Schlitzes auftreten,
wie dies in A b b. 3 durch N und S angedeutet ist. Das im dargestellten Beispiel
als Kugel ausgebildete Losteil kann auf einem Sitz so aufliegen, daß der Zuflußkanal
praktisch gasdicht bzw. flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Wird nun durch die
Bohrung 4 eine Strömung hindurchgeleitet, so hebt diese die Kugel, welche in dem
Hohlzylinder 5 geführt ist, so weit nach oben (Stellung6') bis das Gas oder die
Flüssigkeit am oberen Zylinderrand ausströmen kann.
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Der Dauermagnet 7, der Führungshohlzylinder 5 und gleichzeitig auch
die Abströmöffnung9, die in die AbströmbohrunglO führt, sind von einem aus Metall,
Kunststoff oder Glas hergestellten Dom 8 überdeckt. Dieser Dom ist durch eine mit
Außengewinde versehene Ringmutterll über Dichtungen flüssigkeits- bzw. gasdicht
an den Strömungskörper 1 angedrückt. Er kann auch mit einem Außengewinde zum Einschrauben
in den Strömungskörper versehen sein. Wird die Strömung geringer oder hört ganz
auf, so sinkt die Kugel in dem Hohlzylinder in ihre Ruhelage zurück und schließt
dabei das Magnetfeld kurz.
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Außerhalb des Strömungsraumes ist (wie aus A b b. 2 ersichtlich) der
Schutzgaskontaktl2 angeordnet, der als Ruhekontakt, Arbeitskontakt oder Umschaltkontakt
ausgebildet sein kann. An Stelle des aus der Abbildung ersichtlichen einen Kontaktes
12 können auch mehrere Schutzgaskontakte angeordnet sein. Diese werden in dem Augenblick
betätigt, in dem die Kugel den Innenraum des Magneten 7 auf Grund der Strömung verläßt.
Die Betätigung wird aufgehoben, wenn die Kugel in den Innenraum des Magneten zurückkehrt.
Um eine Abschirmung der Kontakte gegen äußere Magnetfelder, wie sie durch in der
Nähe des Strömungswächters angeordnete Schweißmaschinen, Induktionsöfen, Härtemaschinen
od. dgl. hervorgerufen werden können, zu gewährleisten, sind die Reed-Kontakte durch
eine Abdeckung 13 aus weichmagnetischem Werkstoff geeigneter Stärke versehen. In
vielen Fällen kann ein gegossenes Teil hierfür Verwendung finden, das gleichzeitig
einen mechanischen Schutz für den empfindlichen Schutzgaskontakt darstellt.
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Das neue Gerät erfüllt bei Ausbildung des Domes aus durchsichtigem
Werkstoff zwei Funktionen. Einmal erfolgt die optische Anzeige einer Strömung nach
Ab b. 1 und 2 durch die Kugel 6', wenn diese aus dem Hohlzylinder herausgestiegen
ist. Die Kugel kann aber zur Verbesserung der optischen Anzeige noch mit einer Verlängerung
an ihrem oberen Ende versehen sein, wie beispielsweise in A b b. 4 dargestellt.
Dort ist auf der Kugel 6 mit einem Kunststoffstiel 17 eine Kunststoffplatte 18 angebracht,
die
in eine entsprechende Aussparung 19 des Domes 20 eintritt. Andererseits
ist über die Schutzgaskontakte die elektrische Fernanzeige der Tatsache, daß eine
bestimmte Strömung aufrechterhalten ist, möglich.
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Endlich kann bei Unterschreitung eines Grenzwertes der Strömung ein
Warn- oder Schaltsignal ausgelöst werden.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist es ohne weiteres möglich,
den Schaltpunkt der Schutzgaskontakte in Abhängigkeit von der Strömungsmenge beliebig
zu wählen. Dieses kann durch eine Abstimmung des Außendurchmessers der Kugel auf
den Innendurchmesser des Hohlzylinders 5 erfolgen.
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Je größer die Differenz zwischen beiden Durchmessern ist, desto größer
ist die Menge, die erforderlich ist, um die Schutzgaskontakte zum Ansprechen zu
bringen. Weiterhin kann die Ansprechmenge für die Ein- und Ausschaltung dadurch
beeinflußt werden, daß in die Auflagefläche für den Loskörper ein oder mehrere Nuten
unterschiedlicher Breite und/oder Tiefe durch Fräsen od. dgl. eingebracht sind.
Je mehr Nuten vorhanden sind, um so größer ist die zum Anheben des Loskörpers erforderliche
Strömungsmenge. In gleichem Sinne wirkt sich auch die Zunahme der Breite und/oder
der Tiefe dieser Nuten aus.
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Die gleiche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß der Loskörper,
der in den Abbildungen in Kugelform dargestellt ist, auf seiner Außenfläche mit
Einkerbungen oder einer Mittelbohrung unterschiedlichen Durchmessers versehen ist.
Gegebenenfalls kann mit Vorteil auch ein Loskörper zylindrischer Gestalt verwendet
werden. Schließlich kann auch der Durchmesser der Bohrung 4 verändert werden, um
die Ansprechmenge zu beeinflussen. Ebenso ist ein Nebenschluß für das strömende
Medium, wie dies bei 4' punktiert dargestellt ist, denkbar, wodurch die Ansprechmenge
gleichfalls beeinflußbar ist. Bei größerem Durchmesser der Öffnung 4' ist eine größere
Menge erforderlich, um das Losteil aus dem Ringmagneten anzuheben. Wird der Durchmesser
4' kleiner gewählt, so spricht das Gerät bei kleinerer Menge an. Zur Vereinfachung
der Mengeneinstellung kann die Bohrung2, 10 durchgehend ausgeführt sein. In diese
wird etwa bei 4' ein Zylinder geringer Länge eingesetzt, der auswechselbar ist.
Zur Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck kann dann ein mit einer Bohrung
bestimmter Größe versehener Zylinder die Funktion der Bohrung 4' übernehmen. Das
Festlegen des Zylinders kann in einfacher Weise durch eine Klemmschraube erfolgen.
Der zur Führung des Losteils bestimmte Hohlzylinder kann in seiner Wandung auch
Öffnungen aufweisen, die ein Austreten der Flüssigkeit an verschiedenen Stellen
bezogen auf die Hohlzylinderachse und den Umfang gestatten.
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In manchen Fällen muß auch die Schalthysterese, d. h. der Unterschied
zwischen Einschalt- und Ausschaltmenge berücksichtigt werden. Dieses kann dadurch
erfolgen, daß der Loskörper 6 in Ruhestellung bereits angehoben ist und sich nicht
mehr vollständig im magnetischen Streufeld des geschlitzten Dauermagneten 7 befindet.
Das Anheben kann dadurch erfolgen, daß oberhalb der Bohrung 4 ein Ring aus nichtmagnetischem
Werkstoff eingelegt ist. Hierdurch ist die Kugel 6 bereits in Ruhestellung angehoben.
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Die für das Anheben des Ringes erforderlichen Kräfte sind dadurch
geringer, wodurch gleichzeitig auch die Hysterese zwischen Ein- und Ausschaltpunkt
ge-
ringer wird. Unterstützt wird dieser Effekt durch einen Hohlzylinder mit konisch
nach oben weiter werdendem Durchmesser.
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Das in den Abbildungen dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die
senkrechte Anordnung des Hohlzylinders. Bei einer möglicherweise erforderlich werdenden
waagerechten oder hängenden Anordnung des Zylinders ist das Losteil durch eine Feder
abzustützen. Die Feder sorgt dafür, daß in Ruhestellung der Fußpunkt des Losteils
sich stets in dem Magneten befindet. Die Wirkungsweise der Vorrichtung bleibt jedoch
die gleiche.