DE2000104A1

DE2000104A1 - Einrichtung zur Feststellung von Differenzdrucken

Info

Publication number: DE2000104A1
Application number: DE19702000104
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Seulen Gerhard Walter
Original assignee: Seulen gerhard Walter dr-Ing
Current assignee: Seulen gerhard Walter dr-Ing
Priority date: 1970-01-02
Filing date: 1970-01-02
Publication date: 1971-07-08
Also published as: GB1254815A

Description

Einrichtung zur Feststellung von Differenzdrucken

Es sind bereits eine große Anzahl Differenzdruckwächter bekannt, die bei Überschreitung oder Unterschreitung eines bestimmten, vielfach einstellbaren Differenzdruckes einen elektrischen Kontakt betätigen. Diese Einrichtungen werden zur Feststellung von Differenzdrucken oder auch für die Überwachung von Strömungsmengen verwendet, da in Strömungswächtern der auftretende Differenzdruck in einem bestimmten Verhältnis zur Strömungsmenge steht.

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Besonders bewährt haben sich Einrichtungen zur Feststellung von Differenzdrucken, bei denen von einem Permanentmagneten, der sich innerhalb des Druckraumes befindet ein Schutzgasmagnetschalter geschaltet wird, der außerhalb des Druckraumes angeordnet ist. Besonders als Strömungswächter sind eine große Anzahl entsprechender Geräte im Gebrauch, die sich in der Praxis als zuverlässig erwiesen haben. Sie weinen ein im Druckraum des Mediums axial bewegliches Drosselelement auf, das den Permanentmagneten trägt und in Abhängikeit des von der Strömung erzeugten Differenzdruckes axial verschoben wird.

Nachteilig bei diesen Geräten ist dabei festzustellen, daß die Schalthysterese zwischen Hin- und Rückschaltpunkt des eingebauten Schaltelementes relativ groß ist. Dieser Unterschied zwischen Hin- und Rückschaltpunkt ist einmal durch die Art, beispielsweise die Federvorspannung des verwendeten Schutzgas-Magnetschalters bedingt, andererseits durch die Ausbildung des Permanentmagnetfeldes, welches sich um den im Druckraum befindlichen Permanentmagneten aufbaut, der bei seiner Lageveränderung das Schaltelement schaltet. Je enger die Kraftlinien dieses Magnetfeldes benachbart sind, desto geringer .wird die zu erwartende Schalthysterese. Je weiter die Kraftlinien voneinander entfernt sind, desto geringer wird die räumliche Änderung des Permanentmagnetfeldes und damit nimmt die Schalthysterese zu.

Eine große Schalthysterese ist jedoch in vielen Anwendungsfällen der Einrichtungen zur Ermittlung von Differenzdrucken unerwünscht, da hierdurch beispielsweise bei Strömungswächtern die Mengenunterschiede zwischen Einschalt- und Ausschaltmenge groß sind, oder bei Druckwächtern die Druckunterschiede zwischen dem Einschalt- und Ausschaltsignal ebenfalle zu große Werte annehmen.

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Zur Abstellung dieses vorbeschriebenen Mangels und zur Erreichung einer besonders kleinen Schalthysterese wird vorgeschlagen, daß zusätzlich zu dem im Druckraum des Mediums angeordneten, beweglichen, vom Differenzdruck beaufschlagten und einen axial magnetisierten Permanentmagneten tragenden Drosselelement ein Zweitmagnet mit entgegengesetzter Magnetisierung zur Verstärkung der in Abhängigkeit der Bewegung des Drosselelementes eintretenden Feldstärkenveränderung im Bereich der Schaltstelle vorgesehen ist. Durch diesen entgegengesetzt magnetiaierten Permanentmagneten wird eine starke Konaentration der Feldlinien im Bereich der Schaltstelle des Schaltelementes, beispielsweise des Schutzgas-Magnetschalters erzwungen.

Diese Feldlinienverdichtung führt dazu, daß bereits bei sehr kleinen Weglängen des den Schaltmagneten tragenden Drosselelementes ein llin- bzw. RUckschalten des Schaltelementes eintritt. Da die Hysterese zwischen den beiden Schaltpunkten eine Funktion der Weglänge ist, wird der erfindungsgemäße Effekt erzielt.

Das Schaltelement, das als Magnetschutzschalter (Reed-Kontakt) ausgebildet sein kann, jedoch auch durch eine Feldplatte, einen Hall-Generator oder einen quecksilber-benetzten Magnetschalter Rebildet werden kann ι wird in an sich bekannter Weise außerhalb des Druckraumes, beispielsweise in einem zentral zum Schaltmagneten liegenden Rohr, angeordnet. Dieses Rohr kann jedoch auch außerhalb des Magneten in Achsrichtung zu demselben angeordnet werden. Endlich kann das Schaltelement auch in einer im Gehäuse außerhalb des Druckraumes angebrachten Längsnut untergebracht sein.

Das Drosselelement wird zweckmäßig durch ein kolbenartiges auf einem Führungsrohr gleitendes Organ mit konzentrischem Magnetring gebildet, wobei der zur Erhöhung der Feldstärkenveränderung angeordnete Zweitmagnet entgegengesetzter Polung ebenfalls konzentrisch zum Führungsrohr angeordnet ist. Dieser Zweitmagnet ist gleitend auf dem Führungsrohr des Drosselelementes angeordnet, wobei er durch eine Druckfeder im Druckraum abgestützt ist.

Gemäß einer anderen Ausbildungsform des Erfindungsgedankens kann der Zweitmagnet im Bereich der Schaltetelle zur zusätzlichen Erzeugung einer Richtkraft auf das Drosselelement ortsfest angeordnet sein.

Hierdurch wird die Anbringung einer Druckfeder unnötig, der Zweitmagnet

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übt eine Doppelfunktion zur Erzeugung einer Feldlinienkonzentration und zur Erzeugung einer Richtkraft aus.

Während der Schaltnagnet stets im Druckraum angeordnet ist, sieht eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens die Anordnung des Zweitmagneten außerhalb des Druckraumes vor. Diese Ausführungsfοrm ist besonders vorteilhaft für solche Einrichtungen zur Feststellung von D'if ferenzdrucken, bei denen der Zweitmagnet zur willkürlichen Beeinflussung der Schaltpunkte in Achsrichtung stetig oder sprunghaft versetzbar angeordnet ist· Eine solche Schaltpunktverstellung ist in vielen Fällen sowohl bei Druckwächtern als auch bei Strömungswächtern erforderlich, um Geräte einer Type für die unterschiedlichsten Verwendungszwecke einsetzen zu können.

Das in den nachfolgenden Abbildungen als Magnetschutzschalter (Reed-Kontakt) ausgebildete Schaltelement kann auch durch ein von einen Magnetfeld in seinem Leitzustand beeinflussbares Halbleiter-Element ersetzt werden. Solche Halbleiter-Elemente sind als Feldplatten bekannt. Es kann jedoch auch anstelle des Magnetschutzschalters ein sogenannter Hall-Generator verwendet werden» Endlich kann auch ein quecksilber benetzter Magnetschalter! der den Vorteil besonders kleiner Bauart hat, in den erfindungsgemäßen Einrichtungen eingebaut sein.

Die Abbildungen zeigen verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgedankens, bei denen in jedem Falle im Bereich der Schaltstelle der erfindungsgemäße Zweitpermanentraagnet mit entgegengesetzter Magnetisierung zur. Verstärkung der Feldstärkenveränderung vorhanden ist.

Die Abbildungen zeigen dabei den Erfindungsgedanken in Verbindung mit Einrichtungen zur Feststellung von Differenzdrucken für Strömungswächter. Es ist darauf verzichtet worden, die Erfindung als Druckwächter darzustellen. Ein solcher Druckwächter ergibt sich bekanntlich, wenn der Durchtritt des flüssigen und gasförmigen Mediums durch Einbau einer Membrane.eines Faltenbalges oder dergleichen anstelle des Drosselelementes verhindert wird.

Abb. 1 zeigt den Längsschnitt durch ein Gerät gemäß der Erfindung zur Feststellung der Differenzdrucke in Strömungswächtern.

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Es ist 1 ein druckdichtes Gehäuse ,das in Richtung des Pfeiles 2 mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium beaufschlagt wird. Ein in das Gehäuse 1 eingeschraubtes Kopfstück 3 trägt das Drosselelement 4_t welches an seiner Vorderseite mit dem Strömungsring 5 versehen ist. Durchmesser und Länge bzw· Form des Strömungeringes 5 bestimmen die Lage der Schaltpunkte des in den FUhrungsbolzen 6 eingebauten Schaltelementes 7« das im vorliegenden Ausführungsbeispiels des Erfindungsgedankens als Reed-Kontakt dargestellt ist. Das kolbenartige Drosselelement 4 trägt an seiner rückwärtigen Seite den Schaltmagneten 8, der sich in Ruhestellung vor der Schaltstelle l4 des Magnetschutzschalters befindet. Der erfindungsgemäße Zweitmagnet 10 ist im Bereich der Schaltstelle 14 auf der Hülse

^ 9 befestigt und gleitet mit dieser Hülse auf dem FUhrungsbolzen

6* Eine Druckfeder 11 stutzt auf dem Einschraubteil 12 den entgegengesetzt polarisierten Zweitmagneten 10 und die Hülse ab.

In einer Kappe 13 ist eine Signallampe 16 vorgesehen und außerdem eine Kabelverschraubung ISfdurch die das Steuerknbel in das Gerät eingeführt wird. Der Magnetschutzschalter 7 kann dabei an dieser Kappe 13 befestigt sein und mittels derselben in Richtung des Pfeiles 17 auf und ab bewegt werden, um die Schaltpunktwege zu verändern. Die Auf- und Ab-Bewegung kann durch ein Längeschlitz in der Kappe 13, der nicht dargestellt ist, begrenzt werden. Anstelle des LängsscMitzeR kann auch ein schraubenförmig verlaufender Schlitz zur Einstellung der

ψ Lage des Schalters 7 angeordnet sein.

Wird das Gerät in Richtung des Pfeiles 2 beaufschlagt, so hebt sich das Drosselelement 4 nach oben, der Abstand zwischen den beiden Magneten 8 und 10 verringert sich, wodurch der erfindungsgemäße Effekt dör Frhb'hung der Felddirchte und der sich hieraus ergebenden Verkleinerung der Schalthysterese erreicht wird·

Abbb?2 zeigt ein ähnliches Gerät, ,jedoch in diesem Pail in Kunststoff-Ausführung praktisch aller Teile. ^r,s ist 20 ein Kunstetoff-Vent i 1-Gehäuse, (Jas in Richtung des Pfeiles 21 von einer Flüssigkeit oder einem fias beaufschlagt wird.

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Das Gehäuse 20 ist nach oben durch ein Kopfteil 23 abgeschlossen, welches durch ein Schraubteil 33 dichtend auf das Gehäuse 20 gedrück wird. Das Drosselelement 24 trägt an seinem Vorderteil wiederum den Strömungszapfen 25 und rückwärtig den Magnetring 28. Das Drosselelement 24 gleitet auf dem Führungsbolzen 26. in den der Magnetschalter 27 eingebaut ist. Eine von einer Druckfeder 31 abgestützte Hülse 29 trägt den entgegengesetzt gepolten Magneten 30, der ebenfalls auf dem Führungsbolzen gleitet. Wird das Gerät nunmehr beaufschlagt, so ergibt sich eine bewegung des Magneten 28 in Richtung des Führungsbolzen 26. Die Erhöhung der Felddiehfce im Bereich der Schaltstelle verringert die Schalthysterese des Gerätes. Der Führungsbolzen 26 kann mittels einer Mutter 32 im Teil 23 befestigt sein. Eine Bohrung 35 dient zur Zuführung des Steuerkabels in die Kappe 33.

Das in Abbildung 2 dargestellte Gerät ist besonders vorteilhaft für aggressive Medien, da es praktisch nur aus nichtmetallischen Werkstoffen besteht. Die vorzugsweise aus Barium·» Ferrit hergestellten Magnete ^r?8 und 30,s»wie die Feder 31 können durch Wirbelsintern mit einem Kunststoffüberzeug versehen

Abb. 3 zeigt pine andere Vusführungsform des Erfindungsgedankens. Durch dan !{ohr 41 strömt das zu überwachende Medium in Richtung Pfpiles 42. ίϊκ bemifschlagt die .Scheibe 43, die in ihrem rückwärtigen Teil das kolbenartige Drosselelement 44 hat. An der Scheibe 43 bildet sich durch Strömung-des Mediums ein Differenzdruck, der das DroKselelement 44, dfis gleichzeitig auch den .Schaltmagneten 45 trägt, in Richtung des Pfeiles 42 bewegt. Dabei verringert sich der Abstand zwischen dem Schaltmagnet und dom Zweitmafrneten ΐψ, dor wiederum auf einer Büchse 40 auf dem Führungshüllen 46 gleitend angebracht ist. Die Feder <φφ stützt den Zweitmagneten ab. Über ein Ansatzstück 51, das mit einem Flansch 56 versehen ist, wird das Gerät in das Rohr 41 eingebracht. Die Zuführung der Steuerleitungen erfolgt durch die Bohrung 52. Die Kappe 53 beinhaltet eine Signallampe 55 sowie die Verschraubung 54 zur Zuführung des Steuerknbels. Die Prallplatte 4j kann fest mit dem Droseelelement 44 verbunden sein, nie kann ,jedoch auch auswechselbar zur Anpassung

„ . an die verschiedenen BetriebsverhaltnisB« ausgebildet werden.

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BAD ORIGINAL

Abb. 4 zeigt den Längsschnitt eines Gerätes, welches sich als Weiterbildung des Erfindungsgedankens des Gerätes nach Abb« I ergibt. Es ist wiederum 61 das Gehäuse, das in Hichtung des Pfeiles

62 vom flüssigen oder gasförmigen Medium beaufschlagt wird.

63 ist der druckdicht eingeschraubte Kopfteil. 64 das kolbenartige Drosselelement mit seinem Strömungszapfen 65. 66 stellt den Führungsbolzen dar mit dem eingebauten Magnetschalter 67. Der Kolben 64 trägt den Magneten 68. Der entgegengesetzt magnetisierte Ringmagnet 69 ist fest in Bereich der .Schaltstelle 73 angeordnet, er stützt sich gegen das Kopfteil 70 ab, das die Kappe 74 trägt, in der wiederum die Kabelzuführung 71 und eine Signallampe 72 untergebracht ist. Der entgegengesetzt magnetisierte Magnet 69 erfüllt die Doppelfunktion der Erhöhung der Feldliniendichte im Bereich der Schaltstelle 73 und der Erzeugung einer Richtkraft auf den Magneten 68 bzw. den Kolben 64.

Abb. 5 zeigt endlich eine erfindungsgemäße Weiterbildung des in Ahb. 2 dargestellten derates.

Es ist 81 ein aus Kunststoff gepreßtes Gehäuse, daß in Richtung des Pfeiles 82 von der Strömung beaufschlagt wird. 83 ist ein druckdichtes Kopfteil, das mittels des Überwurfes 84 auf 'em Gehäuse 81 befestigt ist. In dieses Kopfteil ist der Fiihrunfrsholzen 85, der im Innern den Magnetschalter 86 beherbergt, dmickdicht eingefügt. Der Kolben 88 mit seinem stirnseitigen Strömungszapfen 93 und dem Schaltmagneten 89 bewegt sich bei Beaufschlagung mit flüssigem oder gasförmigem Medium in Achsrichtung des Fiihrungsbolzen 85, wodurch sichfKeldliniendichte zwischen dem Schaltraagnet 89 und dem Festmagnet 90 im Bereich der Schaltstelle 94 in starkem Maße vergrößert. Der Festmagnet OO übt dabei gleichzeitig eine Richtkraft auf den Magneten 89 und damit auf den Kolben 88 aus. Mittels dem Kopftteil 91 kann der Magnet 90 verstellt werden, so daß die Schaltpunkte willkürlich zu verändern sind. Der Magnetschutzschalter 86 kann dabei ortsfest belassen bleiben oder aber mit der Kappe und dem Festmagneten 90 auf und ab verstellt werden, um die Schaltpunktlage zu beeinflussen.

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Der Stecker 92 führt über eine Flanschsteckdose die Steuerspannung zu.

Die 5 Abbildungen zeigen einige Ausbildungsformen dee Erfindungsgedankens, wobei die einzelnen dargestellten Lösungsformen miteinander kombiniert werden können. Außerdem kann die erfinderische Lösung auch für Druck- oder Differenzdruckschalter Anwendung finden, insbesondere wenn anstelle der Reed-Kontakte Halbleiter-Elemente zum Einsatz gebracht werden.

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Claims

Patentansprüche

Einrichtung zur Feststellung von Differenzdrucken, insbesondere Strömungswächter, bei welcher im Druckraum des Mediums ein bewegliches vom Differenzdruck beaufschlagtes, einen axial magnetisierten Permanentmagneten tragendes Drosselelement und drucklos ein von diesem Permanentmagneten beeinflußtes Schaltelement angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Permanentmagnet mit entgegengesetzter Magnetisierung zur Verstärkung der in Abhängigkeit der Bewegung des Drosselelementes eintretenden Feldstarkenveränderung im Bereich der Schaltstelle vorgesehen ist.

2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement in an sich bekannter Weise außerhalb des Druckraumes, beispielsweise in einem zentral zum oder neben dem Magneten liegenden.Rohr oder in einer im Gehäuse angebrachten Längsnut angeordnet ist.

3·) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement durch ein kolbenartiges, auf einem Führungsrohr gleitenden Organ mit konzentrischem Magnetring gebildet wird, und der zur Erhöhung der Feldstarkenveränderung angeordnete Zweitmagnet bei entgegengesetzter Polung konzentrisch zum Führungsrohr angeordnet ist.

4.) Einrichtung nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß der Zweitmagnet auf dem Führungsrohr des Drosselelementes gleitend und durch eine Druckfeder abgestützt angeordnet ist.

5·) Einrichtung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß dor Z.weitmagnet im Dereich der Schaltstrllo zur zusätzlichen Erzeugung einer Richtkraft auf das Drosselelement ortsfest angeordnet ist.

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6.) Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,daß der Zweitmagnet außerhalb des Druckraumes angeordnet ist.

7«) Einrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der im Druckraum oder außerhalb desselben angeordnete Zweitmagnet zur Verstellung der Schaltpunkte in Achsrichtung stetig oder sprunghaft versetzbar angeordnet ist.

8.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement auf an sich bekannte Weise durch einen Reedkontakt gebildet wird.

9.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch ein von einem Magnetfeld in seinem Leitzustand beeinflußbares Halbleiterelement gebildet wird.

10.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch einen Hallgenerator gebildet wird.

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Abb. 2

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