DE1765642C - Elektrische Schaltvorrichtung zum Überwachen von Strömungen - Google Patents

Description

55

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überichen von Strömungen mit einem in einem Meßrohr η der Strömung geradlinig verschiebbaren Stabigneten, mit einem außerhalb des Meßrohres im agnetfeld des Stabmagneten liegenden, von diesem tätigten und um eine Drehachse verdrehbaren •ehmagneten und mit einem von dem Drehmagnebetätigbaren Schalter.

In der französischen Patentschrift 1 251 001 wird ie Vorrichtung zum Mess:en des Füllstandes eines ihälters beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ist ein ibmagnet mit einem in dem Behälter aufschwimmenden Schwimmer verbunden und beeinflußt einen um eine Achse verdrehbaren weiteren Stabmagneten, der nach Maßgabe seiner von dem Stabmagneten bedingten Drohstellung an Kontakte eines Schalters anschlägt und damit in einen elektrischen Stromkreis

^eUAus dem Gebrauchsmuster 1 341 971 ist weiter ein Strömungsschalter bekannt, der in der Leitung eines strömenden, gasförmigen oder flüssigen Mediums gelegen ist und unter dem Einfluß des kinetischen Druckes des strömenden Mediums eine elektrische Schaltung betätigt. Der kinetische Druck des strömenden Mediums verschiebt dabei einen durch eine Druckfeder belasteten Magneten, der seinerseits einen in seinem Magnetfeld liegenden elektrischen Schalter beeinflußt. . .

Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Überwachen von Strömungen und insbesondere eine Vorrichtung, mit der festgestellt wird, ob die Geschwindigkeit der Strömung einen Sollwert erreicht oder snear unterschreitet oder überschreitet. Zum Messen der Geschwindigkeit von Strömungen sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Strömung von unten nach oben durch ein sich konisch erweiterndes Meßrohr durchgeleitet wird, in dem ein Schwimmer zwischen einer unteren und einer oberen Endstellung verschiebbar ist. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit Null oder bei geringer Strömungsgeschwindigkeit befindet sich der Schwimmer in seiner unteren Endstellung. Bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit wird er von dieser in Richtung auf seine obere Endstellung mitgenommen, und es stellt sich jeweils ein Gleichgewichtszustand ein, bei dem der den Schwimmer nach aufwärts bewegende Strömungsdruck seinem Eigengewicht das Gleichgewicht hält, das ihn in der Strömung nach unten zieht. Es ist bekannt, den Schwimmer mit einem Stabmagneten zu verbinden, der durch sein Magnetfeld durch das Meßrohr hindurch nach außen wirkt und dort weitere Magnete oder Schalter beeinflussen kann.

Es leuchtet ein, daß eine für viele Zwecke verwendbare Überwachungsvorrichtung je nach dem bestimmten Einsatzzweck auf andere Werte, d. h. andere Strömungsparameter, eingestellt werden rauß. In einem Fall soll z. B. festgestellt werden, wann die Strömung einen Wert von zehn Einheiten erreicht, während in einem anderen Fall das Erreichen eines Wertes von zwanzig Einheiten überwacht werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Überwachen von Strömungen so auszubilden, daß sie sich mit leicht durchführbaren äußeren Eingriffen oder Verstellungen mühelos auch von ungeschultem Personal auf verschiedene Werte der zu überwachenden Strömung einstellen läßt.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß ein dritter Magnet im Magnetfeld zwischen dem Drehmagneten und dem Schalter angeordnet ist.

Während der in dem Meßrohr befindliche Stabmagnet und der mit diesem magnetisch gekoppelte Drehmagnet überhaupt nicht bzw. nur unter Veränderung der magnetischen Kopplung verstellbar sind, läßt sich der dritte Magnet leicht so einstellen, daß er die magnetische Einwirkung des Drehmagneten auf den von diesem betätigbarem Schalter begünstigt oder hemmt, so daß damit die gesamte Vorrichtung einfach auf andere Werte eingestellt werden kann.

Auf diese Weise erhält man z. B. eine einfache von aaßen einstellbare Alarmvorrichtung, die die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit über oder die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit unter einen bestimmten Wert anzeigt. Ebenso erhält man einen richtungsempfindlichen Alarm, der bei Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit über einen Sollwert hinaus ausgelöst wird. Das heißt, daß die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit über den Sollwert hinaus den Alaim auslöst und dieser so lange wirksam bleibt, wie die Strömungsgeschwindigkeit über dem Sollwert liegt Die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt dagegen, daß der Alarm abgeschaltet und so lange nicht erneut ausgelöst wird, wie die Strömungsgeschwindigkeit unter dem Sollwert liegt. Mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen dritten Magneten läßt sich dieser Sollwert einfach einstellen.

Um eine leichte Einstellung der Vorricutung bzw. des Schalters zu ermöglichen, sieht die Erfindung in einer zweckmäßigen Ausgestaltung eine Einrichtung »0 zum Einstellen der Winkelstellung des dritten Magneten vor. Mit dieser Einrichtung dreht man den dritten Magneten in das magnetische Feld zwischen dem Drehmagneten und dem Schalter hinein oder dreht

Fig. 4 eine Ansicht der Halterung für den dritten Magneten und den Zungenschalter,

Fig. 5 eine Ansicht des äußeren Endes der Halterung gemäß F ig. 4, . _

Fig. 6 eine schematische Darstellung des im MeIJ-rohr befindlichen Magneten und des Drehmagneten in verschiedenen Stellungen, .

Fig.7 schematisch ein Schnitt nach der Linie 7-/

in Fig. 6, .

Fig 8 a und 8 b je ein schematischer Querschnitt, ebenfalls nach der Linie 7-7 in Fig. 6, welche Endstellungen des Drehmagneten und des dritten Magneten am Zungenschalter veranschaulichen, die der minimalen bzw. der maximalen Feldstärke entsprechen,

Fig 9 a 9 b und 9 c je eine schematische Ansicht, welche veranschaulicht, wie der Schaltpunkt (Alarmauslösung) durch Verändern der Winkelstellung des Zungenschalters und des dritten Magneten ausgewählt wird, JOU

F i g. 10 a und 10 b je eine den F1 g. 8 a und 8 D ähnliche schematische Ansicht, welche die Magnetstellungen veranschaulichen, die der minimalen bzw. der maximalen Feldstärke für eine andere axiale Anordnung das dritten Magneten relativ zum Zungen-

ihn aus diesem Feld heraus. Damit läßt sich z. B. das 25 schalter und Drehmagneten entsprechen, und Minimum des Magnetflusses bzw. die Minimalauslen- F i g. 11 ein Teilschnitt ähnlich F i g. 3 durch eine

abgeänderte Ausführungsform mit nur einer Schalteinheit.

F i g. 1 zeigt ein Strömungsmeßgerät 10 mit einem

kung des in dem Meßrohr verschiebbaren Stabmagnete η einstellen, bei dem der Schalter anspricht

undz.b. einen Alarm auslöst. - ._o- - —_o- -- - ,. . , ..

Als zweckmäßig hat sich eine Ausgestaltung her- 30 Meßrohr 11 mit einem Durchlaß 12 für die Aurwartsausgestellt, bei der der dritte Magnet auf einer Seite strömung der zu messenden Strömung und einem^m der Drehachse des Drehmagneten im Abstand von seinem Durchmesser zunehmenden Abschnitt 14, der diesem liegt und mindestens einer seiner Pole exzen- einen Durchlaß 15 umschließt. Die Flüssigkeit tritt in irisch zur Drehachse liegt. den Durchlaß durch den Einlaß 16 am unteren Ende

Zur praktischen Verwirklichung und zur Verstel- 35 ein und tritt durch den Auslaß 17 am oberen bnde lung des Drehmagnelen sieht die Erfindung ein Ge- aus. An den Enden des Meßrohres 11 sind untere häuse mit einer Einrichtung zur drehbaren Halterung und obere Flansche 18 bzw. 19 befestigt, die zum Andes Drehmagneten vor, einen Stab, der den dritten Schluß an ein Leitungssystem dienen. Magneten und den Schalter trägt, wobei der Stab im Ein Schwimmer 20 ist im Durchlaß 12 zwecks BeGehäuse durch Einwirkung einer äußeren Kraft um 40 wegung längs einer senkrechten geradlinigen Bann eine Achse drehbar ibt, die im wesentlichen mit der angeordnet. Der Schwimmer 20 hat einen scheiben-Drehachse des Drehmagneten zusammenfällt, wo- förmigen Kopf 21, dessen Durchmesser etwas Kleiner durch eine wahlweise Winkelverschiebung des dritten ist als der Durchmesser auf einem vorgewählten unte-Magneten und des Schalters um diese Achse bewirkt ren Niveau 22 a im Abschnitt 15. Der Schwimmer wird, und wobei der Stab eine mit dem Gehäuse in 45 weist ferner ein zylindrisches Teil 23 aut. uer Reibungseingriff stehende Einrichtung aufweist, um Schwimmer 20 trägt zwei senkrechte Fuhrungsstanihn in irgendeiner Winkelstellung festzuhalten. gen 25 und 26, die durch ortsfeste Führungsbacken

In einer weiteren Ausgestaltung sieht die Erfin- 27 und 28 durchtreten. Die Führungsbuchsen sind in dung vor, daß der Schalter ein ohne weitere mechani- den oberen und unteren Enden des Durchlasses iz sehe Mittel unmittelbar durch das Magnetfeld des 5° angeordnet. Sie begrenzen die Bewegung des1 Kopt.s Drehmagneten betätigter Zungenschalter ist. 21 zwischen dem unteren Niveau 22 a und einem

Schließlich sieht die Erfindung noch vor, daß zwei oberen Niveau 22 b.

Schalteinheiten an den Schalter angeschlossen sind, Der Schwimmerkopf 21 und der Abschnitt 14 wir-

von denen jede einen anderen elektrischen Stromkreis ken zusammen und begrenzen einen Ringraum tür entsprechend der Verschiebung des Stabmagneten 55 die Flüssigkeitsströmung. Infolge der nach unten geschalten kann und von denen jede unabhängig von richteten Verjüngung des Durchlasses 15 wird die

Querschnittsfläche dieses Ringraumes progressiv großer, wenn der Schwimmerkopf 21 über das Niveau 22 α angehoben wird. Beim Strömen der Flüssigkeit

der anderen einstellbar ist.

Als Beispiel für die Erfindung wird im folgenden eine Anwendung auf ein Strömungsmeßgerät be

schrieben. Dieses ist in der Zeichnung dargestellt. 60 lijrch Jen Durchlaß 12 wird der Schwimmer mitge-

Dabei ist nommen und nimmt eine Stellung ein, die durch die

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Längs- Geschwindigkeit der Strömung durch den Durchlaß

schnitt, eines Strömungsmeßgerätes mit der erfin- bestimmt wird, so daß die Schwimmerstcllung eine

dungsgemäßen Vorrichtung, Anzeige für die Strömungsgeschwindigkeit liefert.

ein

orriciuuiig, , ..,*.„.£,„ ^

Schnitt entlang der Linie 2-2 in 65 Eine Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit be-

Fig.2
Fig. 1,

F i g. 3 eine Ansicht in das Innere in Blickrichtung der Pfeile 3-3 in Fig. 1,

wirkt ein Ansteigen des Schwimmers 20, wahrend eine Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit ein Sinken des Schwimmers 20 bewirkt.

Innerhalb des Schwimmerteils 23 ist ein permanenter Stabmagnet 32 angeordnet. Dieser ist so eingestellt, daß seine magnetische Achse mit der Achse der Bewegungsbahn des Schwimmers 20 zusammenfällt. Wenn sich daher der Schwimmerkopf 21 zwischen den Niveaus 22a und 11b bewegt, wird der Stabmagnet 32 in der Richtung seiner magnetischen Achse zwischen dem oberen und unteren Niveau verschoben. Beim Zusammensetzen des Schwimmers 20 wird der Slabmagnet 32 in einer Bohrung 33 des Schwimmertcils 23 angeordnet, worauf ein Kopfteil 34 in das obere Ende der Bohrung 33 eingeschraubt wird. In der Bohrung wird zwischen dem oberen Ende des Stabmagneten 32 und dem Kopfteil 34 cine kleine Spiralfeder 35 angeordnet.

Außerhalb des Meßrohres 11 ist eine Anzeigeeinrichtung für die Stellung des Stabmagneten 32 angeordnet. Die Anzeigeeinrichtung ist in ein Gehäuse 36 eingeschlossen, das mit einem Bügel 38 am Meßrohr 11 befestigt ist.

In einem Gehäuse 40 aus unmagnetischem Material, das außerhalb des Meßrohres 11 ortsfest mit dem gleichen Bügel 38 befestigt ist, ist der Drehmagnet 42 (ζ. B. ein Alnico-Magnet) in einem Aluminiumhaltcr42a festgeklemmt. Dieser ist in Lagern 43 in einem Aluminiummantcl 45 derart angeordnet, daß eine freie Drehung des Drehmagneten 42 und des Halters 42a innerhalb des Mantels45 in einer Drehebene möglich ist, welche die magnetische Achse des Magneten enthält.

Der Mantel 45 besteht aus einem hohlen Rahmen 47 und aus Deckelplatten 48, welche die Lager 43 aufnehmen und an den gegenüberliegenden offenen Enden des Rahmens durch Schrauben 49 an ihrem Platz gehalten werden. Der Mantel ist durch Schrauben 50 auf der Innenseite des Gehäuses 40 befestigt, so daß die Drehachse des Drehmagneten 42 in einer waagerechten Ebene liegt, welche die senkrechte Bewegungsbahn des Slabmagnctcn 32 kreuzt.

Der Drehmagnet 42 ist derart angeordnet, daß er durch das Meßrohr Il hindurch mit dem Stabmagneten 32 magnetisch gekoppelt ist und infolge dieser Kopplung einer Winkclvcrschiebung um seine Drehachse unterworfen ist, die zur Bewegung des Stabmagnclen 32 im wesentlichen linear proportional ist. Der Drehmagnet 42 nimmt für jede senkrechte Stellung des Stabmagneten 32 eine bestimmte Winkelstellung ein.

Die Vorrichtung enthält ferner eine Schalteinheit 52, die auf einer Welle 54 drehbar im Gehäuse 40 gelagert ist An der Welle 54 sind ein Zungenschalter 55 und der dritte Magnet 56 befestigt Wie insbesondere die Fig. 2 und 3 zeigen, weist die Welle ein zylindrisches Stück 58 auf, das sich durch eine Bohrung 59 in einer Seitenwand des Gehäuses 40 gegen den Mantel 45 längs einer Achse erstreckt, die im wesentlichen mit der Drehachse des Magneten 42 zusammenfällt Die Welle 54 endet in einem verbreiterten Kopf 61, welcher den dritten Magneten 56 und den Zungenschalter 55 trägt

Innerhalb des Gehäuses 40 ist das Stück 58 von einer Spiralfeder 63 umgeben, die unter Druck zwischen dem Kopf 61 und einem mit der Gehäusewand aus einem Stück bestehenden Vorsprung 64 angeordnet ist Die Feder hält den Kopf 61 in unmittelbarer Nähe des Mantels 45 und übt auch auf den Kopf 61-eine Reibungskraft aus, um der Drehung der Welle 54 entgegenzuwirken. Während daher die Welle

z. B. manuell leicht verdreht werden kann, wird sie beim Fehlen einer solchen Kraft durch die Feder 63 in jeder Stellung festgehalten. Das äußere Ende 66 der Welle 54 ragt aus dem Gehäuse nach außen. Sie trägt einen Ring 66 α, der als Anschlag dient und eine Axialbewegung nach innen verhindert.

Der innerhalb des Gehäuses 40 befindliche Teil der Welle 54 trägt 'einen Anschlagzapfen 67 a. Dieser Anschlagzapfen 67 α steht mit einem von der vorderen Gehäusewand nach innen vorstehenden Ansatz 67 b in Eingriff und begrenzt die Drehung der Welle 54 auf einen bestimmten Winkelbereich. Der Zungenschalter 55 weist zwei biegsame Metallamellen 68 auf, die sich gegenüberliegen. Sie liegen im Abstand voneinander in einer Glashülse 70, die eine Wasserstoffatmosphäre enthält. Zwei Kontakte 72, die mit den beiden Lamellen 68 verbunden sind, ragen aus den beiden Enden der Hülse 70 heraus und sind an Leitungen 73 angeschlossen.

ίο Der Zungenschalter 55 spricht auf Veränderungen der Stärke des Magnetfeldes, in dem er angeordnet ist, an. Beim Fehlen eines Magnetfeldes liegen seine Lamellen 68 im Abstand voneinander. Wenn jedoch ein Magnetfeld von genügender Stärke auf den Schalter 55 einwirkt, werden die Lamellen 68 aufeinander gebogen, so daß der Stromkreis geschlossen wird und so lange geschlossen bleibt, wie die Feldstärke auf einem Sollwert oder oberhalb gehalten wird.

Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, liegt der Zungenschalter 55 in einer Bohrung 75, die sich quer durch den Kopf 61 erstreckt. Der Zungenschalter grenzt daher an den Drehmagneten 42 an. Seine Lamellen liegen im allgemeinen parallel zur Drehebene des Ma gnetcn42.

Von der Innenseite des Kopfes 61 geht eine zweiu-Bohrung 76 teilweise durch diesen hindurch. Si · kreuzt die Bohrung 75 und setzt sich über diese hinaus vom Drehmagneten weg in den Kopf fort. Dk-Bohrung 76 ist zur Drehachse der Welle 54 und dt.-Drehmagneten 42 parallel. In der Bohrung 76 ist der dritte Magnet 56 angeordnet, der ein kleiner, an seinen Enden polarisierter, permanenter Stabmagnet ist. z. B. ein Alnico-Magnet. Die magnetische Achse dc Magneten 56 ist in der Bohrung 76 parallel zu> drehachse des Magneten 42 eingestellt. Der Magnet 56 ist in der Bohrung 76 auf der von dem Magnctcr; 42 abgekehrten Seite des Schalters 55 angeordnet. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, sind daher die Pde des Magneten 56 exzentrisch zur Drehachse des Magneten 42 angeordnet

Beim Zusammensetzen der Vorrichtung wird zunächst der Magnet 56 in die Bohrung 76 eingeführt, worauf der Zungenschalter 55 in die Bohrung 75 ge schoben wird. Wenn der Zungenschalter derart angeordnet ist, blockiert er die Öffnung der Bohrung 76, so daß der Magnet 56 an seinem Platz gehalten wird. Der Zungenschalter wird in der Bohrung festgehalten, indem einer der Leitungsdrähte 73 um eine kleine Schraube 78 gewickelt wird, die auf der Seite des Kopfes 61 angeordnet ist.

Die Drähte 73 erstrecken sich von den beiden Enden der Bohrung 75 durch eine andere Querbohrung 80 in der Welle 54 zu Klemmen eines Relais 82, das ebenfalls im Gehäuse 40 angeordnet ist Das Relais 82 umfaßt eine Relaiseiriheit 84, die auf einer Klemmenleiste 85 angeordnet ist Eine nicht dargestellte Alarmeinrichtung ist an das Relais 82 durch Drähte

angeschlossen, die durch eine öffnung 86 im Boden des Gehäuses 40 hindurchgehen.

Die oben beschriebene Schaltvorrichtung betätigt das Relais 82, um bei Bewegung des Schwimmers 20 in eine bestimmte Stellung einen Alarm auszulösen. Dieser Vorgang wird durch öffnung oder Schließung des Zungenschalters bewirkt, der auf Veränderungen in dem auf ihn einwirkenden Magnetfeld anspricht, welche sich aus einer Veränderung-der Winkelstellung des Drehmagneten 42 ergeben.

Die Höhenlage des Schwimmers, bei der der Schallvorgang erfolgt, wird durch die Winkelstellung des Magneten 56 bestimmt. Diese Winkelstellung ist durch Drehung der Welle 54 einstellbar.

Wie F i g. S zeigt, ist eine Anzeigescheibe 88 auf der Außenseite des Gehäuses 40 angeordnet und mit winklig versetzten Anzeigeansätzen 89 α und 89 b versehen. Auf dem Ende 66 der Welle 54 sitzt ein Pfeil 90, der die Winkelstellung des Magneten 56 anzeigt. ·«

Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist für eine zweite und unabhängige Alarmschaltung eine zweite Schalteinheit 92 im Gehäuse 40 angeordnet. Die Wirkungsweise der Schalteinheit wird ebenfalls durch den Drehmagneten 42 gesteuert. Sie kann aber so einge- »5 stellt werden, daß sie z. B. über ein zweites Relais 92 eine Alarmvorrichtung auf einem Schwimmerniveau betätigt, das von der Einstellung der ersten Schalteinheit 52 unabhängig ist. Die Einheit 52 kann beispielsweise so eingestellt werden, daß sie bei Zunahme der Strömung über einen bestimmten Wert einen Alarm auslöst, während die Einheit 92 so eingestellt ,werden kann, daß sie bei Abnahme der Strömung unter einen Wert einen Alarm auslöst. Da die beiden Schalteinheiten auf die gleiche Weise wirken, wird nur die Wirkungsweise der Einheit 52 genauer beschrieben.

Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die F i g. 6 bis 9 c beschrieben. Diese Figuren zeigen den Zungenschal-' ter und die zugehörigen Magnete in einer Anordnung, welche einen Schalterschließvorgang bei Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit auf einen bestimmten Wert bewirken. In dem besonderen Beispiel, das in den F i g. 6 bis 9 c dargestellt ist, ist der Stabmagnet 32 so eingestellt, daß sein Nordpol nach oben gerichtet ist, während der Magnet 56 so eingestellt ist, daß sein Südpol auf den Drehmagneten 42 gerichtet ist Außerdem ist in diesen Figuren der dritte Magnet 56 so dargestellt, daß er auf der vom Magneten 32 abge-■kehrten Seite der Drehachse des Magneten 42 liegt Wenn sich daher der Magnet 42 dreht, ist der dem Magneten 56 am nächsten liegende Pol des Magneten 42 immer jener Pol, der von dem Stabmagneten 32 weg gerichtet ist

F i g. 6 veranschaulicht schematisch die Stellungen des Magneten 32 und des Magneten 42, wenn sich der Schwimmer 20 zwischen den unteren und oberen Grenzen seiner Bahn bewegt Die Stellung; des Magneten 32, welche der tiefsten Schwimmerstellung entspricht, ist in Fig. 6 bei 32a dargestellt Die Stellung des Magneten 32, welche der höchsten Schwimmerstellung entspricht, ist bei 32 6 dargestellt Wenn sich der Schwimmer 20 in der Mitte seiner Bahn befindet, nimmt der Magnet 32 die Stellung 32c ein.

Wie bereits erwähnt, ist der Drehmagnet 42 mit dem Magneten 32 magnetisch gekoppelt und daher einer Winkelverschiebung entsprechend dessen senkrechter Bewegung unterworfen. Wenn sich der Magnet 32 in seiner tiefsten Stellung 32 a befindet, ist sein dem Drehmagneten am nächsten liegender Pol der obere Pol, d. h. der Nordpol. Der Drehmagnet 42 ist daher so eingestellt, daß sein Südpol gegen den Magneten 32 gerichtet ist, und nimmt dann die mit 42 α bezeichnete Stellung ein. Wenn sich der Magnet 32 nach oben in die mittlere Stellung 32 c bewegt, dreht sich der Magnet 42 in eine senkrechte Stellung 42 c, in Welcher sein Südpol nach oben gerichtet ist, so daß die Nord- und Südpole des Magneten 32 im gleichen Abstand von den Süd- und Nordpolen des Drehmagneten 42 liegen. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Magneten 32 in seine höchste Stellung 32 b wird sein Südpol jener Pol, der dem Magneten 42 am nächsten hegt. Der Magnet 42 dreht sich daher über die senkrechte Mittelstellung 42 c hinaus in die Stellung 42 b, in welcher sein Nordpol auf den Magneten 32 gerichtet ist.

Mit anderen Worten, die senkrechte Bewegung des Magneten 32 über die ganze Länge seiner Bahn bewirkt eine Winkelverschiebung des Drehmagneten 42 um einen Gesamtwinkel m, der zwischen den Linien A (entsprechend der Magnetstellung 42 a) und B (entsprechend der Magnetstellung 42 b) liegt.

Die Stellung des Zungenschalters 55 und des dritten Magneten 56 relativ zum Magneten 32 und zum Drehmagneten 42 ist in F i g. 7 schematisch im Grundriß dargestellt. Die F i g. 8 a und 8 b zeigen schematisch in einem ähnlichen Grundriß die Wirkung der Winkelvorrichtung des Magneten 42 auf das Magnetfeld, das auf die Lamellen 68 des Zungenschalters 55 einwirkt.

Gemäß F i g. 8 a ist der Magnet 42 so eingestellt, daß seine magnetische Achse in der Ebene liegt, die durch seine Drehachse und die magnetische Achse des dritten Magneten 56 bestimmt wird. Infolge der beschriebenen exzentrischen Anordnung und Einstellung dieses Magneten liegt dessen gegen den Magneten 42 gerichteter Südpol dem einen Endpol des Magneten 42 näher als dem anderen Endpol des Magneten 42. Gemäß F i g. 8 a ist der Magnet 42 so eingestellt, daß sein Nordpol an den Magneten 56 angrenzt. Gemäß den F i g. 6 und 7 ist dies annähernd die Einstellung, in der sich der Magnet 42 in der Stellung 42 a befindet, welche der tiefsten Stellung des Schwimmers 20 und des Magneten 32 entspricht.

In der in F i g. 8 a gezeigten Einstellung weisen daher die einander naheliegenden Enden des Drehmagneten 42 und des Magneten 56 entgegengesetzte Polarität auf. Obwohl das Magnetfeld des Magneten allein Feldlinien aufweisen würde, die durch den Zungenschalter 55 hindurchgehen und auf diesen einwirken, wird durch sein Zusammenwirken mit dem Drehmagneten 42 in der Einstellung gemäß Fig. 8a bewirkt, daß sich die Feldlinien der beiden Magnete in ihrem Verlauf vereinigen, so daß sie die Lamellen 68 des Zungenschalters 55 umgehen und dadurch das auf diesen einwirkende Magnetfeld abschwächen. Infolgedessen ist das Magnetfeld am Zungenschalter nicht ausreichend, um die Lamellen zu schließen, und der Schalter bleibt daher geöffnet

Wenn der Drehmagnet 42 aus der in Fig. Sa gezeigten Stellung um 180° verdreht wird, so daß seine magnetische Achse wieder in die Ebene gebracht wird, die durch seine Drehachse und die magnetische Achse des Magneten 56 bestimmt wird, nimmt dieser

«na te* Itt

9 10

die in F i g. 8 b gezeigte Stellung ein. Der dem Ma- gnet 42 während seines Ausschlages ohne Rücksicht

gneten 56 am nächsten liegende Pol des Magneten 42 auf die Winkelstellung des Magneten 56 nur durch

ist dann der Südpol. Dies ist annähernd die Einstel- eine einzige Schaltstelle hindurchgehen,

lung, in welcher sich der Magnet 42 in der Stellung Bei der weiteren Erklärung der Wirkungsweise der

42 b befindet, was der höchsten Stellung des Magne- 5 Schaltvorrichtung soll angenommen werden, daß der

ten 32 entspricht. Da die beiden Magnete so einge- Magnet 56 (dessen Südpol auf den Drehmagneten 42

stellt sind, daß gleichnamige Pole aneinandergrenzen, gerichtet ist) anfänglich so angeordnet ist, daß seine

trachten die magnetischen Feldlinien der Magnete magnetische Achse in der waagerechten Ebene liegt,

nicht, sich in ihrem Verlauf zu vereinigen, sondern welche die Drehachse des Magneten 42 enthält,

gehen durch die Lamellen des Zungenschalters 55 io Wenn der Magnet 56 so angeordnet ist, gelangt der

hindurch. In der Einstellung gemäß F i g. 8 b ver- Drehmagnet in die der Schaltslelle entsprechende

stärkt das Magnetfeld des Drehmagneten 42 das Ma- Einstellung, wenn er sich in der senkrechten Stellung

gnetfeld des Magnelen 56. Dieses verstärkte Feld 42c befindet. Die der Schaltstelle entsprechende Stel-

reicht aus, um die Lamellen des Zungenschalters 55 lung des Drehmagneten 42 für diese Stellung des Ma-

abzubiegen und zu schließen. 15 gneten 56 ist in F i g. 9 c dargestellt.

Daraus ergibt sich, daß an einer Stelle während des Es sei daher angenommen, daß sich der Magnet 56

Winkelausschlages des Magneten 42 von 180° aus in der in F i g. 9 c gezeigten Stellung befindet. Solange

der in Fig. 8a gezeigten Stellung in die in Fig. 8 b sich der Magnet 42 im Bereich der Winkelstellung

gezeigte Stellung die Stärke des auf den Zungenschal- befindet, der zwischen der Stellung 42 a (in F i g. 9 c

ter 55 einwirkenden Feldes auf einen ausreichenden ao durch die Linie A angegeben), welche der tiefsten

Wert zunimmt, um den Schalter zu schließen. Bei Stellung des Magneten 32 entspricht, und der miltlc-

dem beschriebenen Beispiel sind die Stärken und ren Stellung 42 c liegt, ist das auf den Zungenschalter

Stellungen der Magnete so gewählt, daß die Schalt- einwirkende Magnetfeld auf einen Wert abue-

stelle erreicht wird, wenn sich der Magnet 42 unge- schwächt, der zu gering ist, um ihn zu schließen.

fähr in der Mitte zwischen den in den Fig. 8a und 45 Wenn jedoch der Magnet 32 in die Mitte seiner Bahn

iib gezeigten Stellungen befindet. ansteigt und den Drehmagneten 42 in die Stellung

Wenn der Schalter anfänglich offen ist, bleibt er 42 c bewegt, nimmt die Feldstärke auf einen Wert m,

offen, solange der Magnet 42 in eine Stellung einge- der ausreicht, um den Schalter zu schließen Oer

stellt ist, die zwischen der in Fig. 8a gezeigten Stel- Schalter bleibt dann bei weiterer Zunahme der Yo!d-

lung und der obenerwähnten Schaltstelle liegt, weil 30 stärke geschlossen, wenn sich der Magnet 42 aus ¹Cr

das Feld dann nicht ausreicht, den Schalter 55 zu der Schaltstelle entsprechenden Stellung 42c in he

schließen. Nachdem der Magnet 42 durch die Schalt- Stellung 42Λ bewegt (in Fig. 9c durch die LiPi₁ Ii

stelle hindurchgegangen ist, wird andererseits der angegeben), welche der höchsten Stellung des Mau;\r-

Schalter geschlossen bleiben, solange die Einstellung ten 32 entspricht. Bei der rückläufigen Bewegung .'^

des Magneten 42 relativ zum Magneten 56 zwischen 35 Magneten 42 durch die Schaltstelle in die Stellt π·λ

der Schaltstelle und der in Fig. 8b gezeigten Stel- 42a (bewirkt durch die Abwärtsbewegung l'

lung liegt, weil das Feld dann stärker ist als erforder- Schwimmers 20) wird der Schalter wieder geöffnei ;>■;

lieh, um den Schalter geschlossen zu halten. Bei der einer Winkelstellung des Magneten 42 die von Ac.

rückläufigen Bewegung des Magneten 42 durch die Schaiterschließstelle 42 c um eine kleine Schaltdifiv-

Schaltstelle in der Richtung der abnehmenden Feld- 40 renz entfernt ist.

stärke wird sich der Schalter wieder öffnen, d. h., Auf diese Weise wird der Schalter 55 veranlaß. wenn der Magnet 42 eine Schalteröffnungs-Winkel- sich zu schließen, wenn der Schwimmer 20 und W einstellung erreicht, die von seiner Schalterschließ- Magnet 32 bei der Bewegung in Aufwärtsrichtunc die einstellung durch eine kleine Schaltdifferenz ge- Mitte ihrer Bewegungsbahn erreichen, was für •l-.c trennt ist. Der Schalter ist somit richtungsempfind- 45 Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit auf den (νίκη. Da jedoch das Feld am Zungenschalter 55 durch sonderen Wert repräsentativ ist, weicher dem mitrl»·· das Zusammenwirken des Magneten 56 und des ren Schwimmerniveau entspricht. Die Schließung des Drehmagneten in dessen sämtlichen Stellungen be- Schalters betätigt das Relais 82, um eine Alarmvorstimmt wird, erfordert diese Richtungsempfindlich- richtung zu betätigen, welche diese Zunahme der keit nicht, daß die Feldstärke des Magneten 56 not- 5° Strömungsgeschwindigkeit anzeigt Der Schalter wendigerweise nicht ausreicht, um den Schalter zu bleibt geschlossen, und die Alarmvorrichtung bleibt schließen, oder notwendigerweise ausreicht, um den daher wirksam, solange die Strömungsgeschwindig-Schalter geschlossen zu halten. keit den Schalterschließwert übersteigt. Eine Verrin-

Wie sich aus den Fig. 8a und 8b ergibt, kann sich gerung der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt die

der Magnet 42 aus der Einstellung gemäß F i g. 8 a 55 Ausschaltung der Alarmvorrichtung,

(in welcher der Schalter 55 offen ist) in die Einstel- Wenn gewünscht wird, daß die Alarmvorrichtung

lung gemäß Fig. 8 b (in welcher er geschlossen ist) die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit auf

über eine von zwei gegenüberliegenden Bahnen von einen (höheren oder niedrigeren) Wert anzeigt, der

180° verdrehen und wird in jedem Fall durch eine von dem durch das mittlere Schwimmerniveau reprä-

Schaltstellung hindurchgehen, die in der Mitte zwi- 60 sentierten Wert verschieden ist, wird der Magnet 56

sehen diesen Einstellungen liegt Wenn daher der um die Drehachse des Magneten 42 in eine neue Stel-

Magnet 42 relativ zum Magneten 56 eine volle Um- lung verdreht. Dies geschieht einfach durch manuelle

drehung von 360° ausführen könnte, würde er durch Drehung der Welle 54.

zwei gegenüberliegende Schaltstellen hindurchgehen, Wenn beispielsweise gewünscht wird, daß der

die ungefähr 180° voneinander entfernt sind. Da je- 65 Schalter und die Alarmvorrichtung bei einem Wert

doch der Winkelausschlag m des Magneten 42, der der Strömungsgeschwindigkeit betätigt werden der

dem vollen Bereich der Bewegung des Magneten 32 niedriger ist als der dem mittleren Schwimmerniveau

entspricht, weniger als 180° beträgt, kann der Ma- entsprechende Wert, wird der Magnet 56 in Fig. 9c

im Uhrzeigersinn in die in Fig. 9a gezeigte Stellung verschoben Die der Schaltstelle entsprechende Einste ung des Magneten 42 relativ zum Magneten,56 bleibt jene Einstellung, in welcher der Magjjttm axialer Richtung zu der Ebene senkrecht steht, die duS sSne Drehachse und die ^^^f des Magneten 56 bestimmt wird. Dadiese Ebene je doch durch die Verschiebung des Magneten 56 yer-SSeS ist, gelangt der Magnet 42 nur-mehr..η ₌ zwischen seinen Stellungen 42« und «^c ''^e| ren Worten 0,75 mm betrug. Die Alarmbetätigung ist richtungsempfindlich, d. h., sie spricht nur auf eine Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit über den Sollwert an und endet bei Abnahme der Sirömungs-

geschwindigkeit unter diesen Wert. Die im wesentlichen lineare Beziehung zwischen der Bewegung des Magneten 32 und des Drehmagneten 42 über den ganzen Bereich der Schwimmerstellungen erhöht die Genauigkeit des Ansprechens der Alarmvorrich-

tung.

stelle entsprechende

an die Magnetstellung J

der Strömungsgeschwindigkeit bei

Schalter schließt ist daher niedriger als der

welctr dcmmiu.eren Schwimmerniveau entsprich.

Der Schalter 55 wird somit veranlaß t s üj ' sncr

bei zunehmender Strömungsgesd w md.gk* zu

diesen neuen, niedg
ist die Wirkungsweise der so ^ tung die gleiche, wie fürd.c »Γ?.« gncteinstellung beschrieben wurde d. η

,■inzustellen, daß sie nur bu <mungsgeschwindigkeit au or" wirksam wird, welcher hoher ι st ren h

ng.

Selbstverständlich kann auch die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit unterhalb eines Sollwertes angezeigt werden. Wenn die Schaltvorrichtung in der beschriebenen Weise angeordnet ist, kann das Relais 82 beispielsweise so verbunden werden, daß es den Alarmstromkreis beim öffnen statt beim Schließen des Schalters betätigt. Auch die Schaltvorrichtung selbst kann so angeordnet werden, daß sie bei Abnahme statt bei Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit durch den gewählten Wert der Schaltstelle schließt, beispielsweise durch Umkehrung der polaren Einstellung entweder des Magneten 56 oder des Magneten 32 oder durch Anordnung des Magneten 56 auf der anderen Seite der Drehachse des Magneten 42.

Während der Magnet 42 so dargestellt wurde, daß seine Drehachse in der waagerechten Ebene liegt, welche die Mitte des Magneten 32 kreuzt, ist diese Anordnung für die Wirkungsweise der Vorrichtung Alarm 30 nicht kritisch. Die Drehachse des Magneten 42 kann relativ zur Bahn des Magneten 32 auch auf einem höheren oder niedrigeren Niveau angeordnet werden. In diesem Fall wird der Drehmagnet die bei 42 c in F i g. 6 gezeigte senkrechte Stellung einnehmen, wenn der Magnet 32 eine Stellung erreicht, in der seine geometrische Mitte in der waagerechten Ebene liegt, welche die Drehachse des Magneten 42 enthält.

Bei der in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Vorrichtung ist die Wirkungsweise der zweiten Schalteinheit

r-

der Strö- -ählten Wert dem mittle-

ⁱ:^:^^r^^^£Z7^ ,0 92ideÄ mitder besehenen Wirkungsweise en Schwimmerniveau entsprechende W er wuü ^_{n SchaUeinheit 52}. Selbstverstand ich wirk

Magnet 56 in F i g. 9 c im ^G^^cn,f ^r^^_n F" g 9 b der Drehmagnet 42 sowohl mit dem Magneten 56 der Drehachse des Magneten 42 /. B in d.= ^^h '|_{urch Einliei}t 52 als auch mit dem entsprechenden Magnc- ^eigte Stellung verschon und ^ar^der c, ^ ^^Ä

manuelle ^"""^'^^,dic entsprechende Hin- 45 aonangig »υ» «« ^.ιΛ~. 5.-.n„....a , . .

langt dann in eine der ^"^"^dcm'v sich über ellung zum Magneten 56 erst nachd π ^ ^

die mittlere Stellung; 42 c m ■-'ΡΛ ^z. , „_unB bewegt lungen 42 c und 42 b Lege ndc VV mkel ^eu s

hat" Diese der SchaUsielk -¹P ^f ^_n, Wert kelstellung des Magneten 42; entspnt. der Ströraungsgeschwind.gke.t der hoher ^st

dem inilll«enS«^mmernn^^^_{u|ri nur} Wie vorher wird der Alarm ausf abhängig von der Einheit 52 ein Winkelstellung so eingestellt werden, daß eine den Alarm auslösende Schalterbetätigung auf irgendeinem gewünschten Schwimmerniveau bewirkt wird, das von jenem verschieden ist, auf welches die Ein-50 heil 52 anspricht.

Im allgemeinen ist die axiale Einstellung des Magneten 56 nicht kritisch, solange wenigstens einer sei ner Pole relativ zur Drehachse des Magneten 42 ex zentrisch angeordnet ist Der Magnet 56 kann bei itllt rden daß sich seine ma

ergibt

eine

wenn t'sTrömun^gSwindfgkeit ausreicht um —J^^^ werden, daß sich seine ma den Mameten 42 zu veranlassen, s.ch an die Schalt 55 sp _rf ^ _{Drehebene d} ^_M

den Magneten ** ^ ^_{mc m heweeen}. gne ^ _{erstreckt5 wie die F} i _g. 10 a und 10 b zeiger

welche den Fig. 8a und 8b entsprechen. Bei diese Anordnung sind die Pole des Magneten 56 wieder i 60 exzentrischer Beziehung zur Drehachse des Magnete 42 so daß die Winkelverschiebung des Magneten die Einstellung seiner Pole relativ zu den Polen dt Magneten 56 verändert. In der Anordnung gemä den Fig 10a und 10b ist die gegenseitige Einwi Hif 6s kung der Magnete 56 und der Drehmagnete 42 des wesentlichen die gleiche wie in der Anordnung gemi den F i g. 8 a und 8 b. Wenn sich der Drehmagnet der in Fig. 10a gezeigten Einstellung relativ zu

den Magneten 42 zu
stelle odTr über dieselbe hrnaus zu Die vorstehend bes^chr^"^C die in der angegebenen
höchst wirksame und 8^_mf S£ Verwendung ™ Verbindung m te _iriu ^

meßgerät, das fur einen ^se^^recn _{zeigt die}selbe Austritt der Flüssigkeit ausgebildet ist ,** E ₅ ^ eine Schaltdifferenz von nicht mcwa 10-/0. Bei einer beisp.elswe.sen Verwenau g Meßgerät, das einen ^^AfXLlbark wies, wurde gefunden, daß die wreo Alarmschaltvorganges «nnerhalb ±0,6^· Bewegungsbahn des Schw.mmers lag oa

Magneten 56 befindet, wobei seine magnetische Achse, in der Ebene liegt, die durch seine Drehachse und die magnetische Achse des Magneten 56 bestimmt wird, und wobei seine Pole den ungleichnamigen Polen des Magneten 56 gegenüberliegen, wird das auf den Zungenschalter 55 einwirkende Feld geschwächt, und der Schalter ist offen. Die Drehung des Magneten 42 um 180° in die in Fig. 10b gezeigte

Einstellung, in welcher seine Pole gleichnamigen Polen des Magneten 56 gegenüberliegen bewirkt die Verstärkung des Feldes am Zungenschalter 55 so daßdfeser geschlossen wird. Die Scfaatetelle hegt zwischen den in den Fig. 10a und 10b gezeigten Einstellungen, z. B- wenn sich derMagnet 42 ungefähr in der Mitte zwischen diesen Einstellungen befindet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltvorrichtung zum Überwachen von Strömungen mit einem in einem Meßrohr von der Strömung geradlinig verschiebbaren Stabmagneten, mit einem außerhalb des Meßrohres im Magnetfeld des Stabmagneten liegenden, von diesem betätigten und um eine Drehachse verdrehbaren Drehmagneten und mit einem von dem Drehmagneten betätigbaren Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Magnet (56) im Magnetfeld zwischen dem Drehmagneten (42) und dem Schalter (55) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (54, 58, 66) zum Einstellen der Winkelstellung des dritten Magneten (56).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Magnet (56) auf ao einer Seite der Drehachse des Drehmagneten (42) im Abstand von diesem liegt und mindestens einer seiner Pole exzentrisch zur Drehachse liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekenn- as zeichnet durch ein Gehäuse (40) mit einer Einrichtung (43, 45) zur drehbaren Halterung des Drehmagneten (42), durch eine Welle (54), die den dritten Magneten (56) und den Schalter (55) trägt, wobei die Welle (54) im Gehäuse (40) durch Einwirkung einer äußeren Kraft um eine Achse drehbar ist, die im wesentlichen mit der Drehachse des Drehmagneten (42). zusammenfällt, wodurch eine wahlweise Winkelverschiebung des dritten Magneten (56) und des Schalters (55) um diese Achse bewirkt wird, und wobei die Welle (54) eine mit dem Gehäuse (40) in Reibungseingriff stehende Einrichtung (58, 60) aufweist, um sie in irgendeiner Winkelstellung festzuhalten.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (55) ein Zungenschalter ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruch«;, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schalter (55) zwei Schalteinheiten (52 und 92) angeschlossen sind, von denen jede einen anderen elektrischen Stromkreis entsprechend der Verschiebung des Stabmagneten (32) schalten kann und von denen jede unabhängig von der anderen einstellbar ist.