DE2100289B2 - Strömungsfühler - Google Patents

Description

Erfindung. Auch die Reibungsverluste werden durch das Vorhandensein einer Feder verringert. Es kann also ein Meßfühler geschaffen werden, dessen Ausgangsdruck genau proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist. Der Arbeitsbereich kann beim Strömungsfühler nach der Erfindung sehr groß sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann in der Stange zwischen den Anschlägen eine Entlüftungsnut vorgesehen sein. Dies stellt sicher, daß die Ringe sich ohne störenden Strömungsnuttelwiderstand bewegen können.

Die Erfindung wird mit einem Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.

Der in der Zeichnung dargestellte Strömungsfühler 322 besitzt ein Gehäuse 328, das zweckmäßigerweise aus zwei Teilen 352 und 354 besteht, die durch Schrauben zusammengehalten werden, und zwischen denen eine Düsenplatte 356 angeordnet ist. Ein bewegliches Stauteil 326 umfaßt einen Staukörper 358, der sich durch eine öffnung 360 in der Düsenplatte 356 erstreckt und verschiebbar auf Ringen 362, ?64 gelagert ist, die eine Feder 368 abstutzen und die ihrerseits auf einer Stange 366 verschiebbar sind. Die Feder 368 wirkt zwischen den Ringen 362 und 364 und drängt sie gegen einen vorher einstellbaren Anschlag 370 bzw. gegen einen feststehenden Anschlag 372 auf der Stange 366. Ein Federring oder Sprengring 374 auf einem Ende des Staukörpers 358 wirkt mit dem Ring 362 zusammen. Eine in das andere Ende des Staukörper 358 eingeschraubte Buchse wirkt mit dem Ring 364 zusammen. Während der Anschlag 370 herausgeschraubt ist, wird die Buchse 376 so weit hineingeschraubt, bis die Feder 368 ohne Spiel zwischen dem Sprengring 374 und der Buchse 376 liegt, wobei sie aber noch nicht zusammengedrückt wird. Der Anschlag 370 wird dann hineingeschraubt, bis er den Ring 362 gerade berührt, wobei die Feder 368 immer noch nicht zusammengedrückt ist und der Ring 364 den Anschlag 372 berührt, d. h. bis der Abstand zwischen den Anschlägen 370 und 372 gleich dem Abstand zwischen dem Federring 374 und der Buchse 376 ist. Eine Kontermutter 378 sichert den einstellbaren Anschlag 370 in dieser Stellung.

Der Steuerkolben 358 weist einen Ringwulst 380 mit einer scharfen Kante auf, der mit der Wandung der öffnung 360 in der Düsenplatte 356 zusammenwirkt. Eine Einstellschraube 386 in dem Gehäuseteil 354 ist vorher so eingestellt worden, daß die Kante des Ringwulstes 380 mit einem Grat 382 in der Wandung der öffnung 360 ausgerichtet ist. Die Düsenplatte 356 unterteilt das Innere des Gehäuses 328 in zwei Druckkammern 388 und 390, die öffnungen 392 und 394 aufweisen, über die der Strömungrfühler angeschlossen ist. Jede Druckkammer 388 und 390 hat verschiedene Druckkanäle 396, 396a, 398 bzw. 398a. Die Anschlußleitungen sind mit den beiden am leichtesten erreichbaren

ίο Drucköffnungen 3%, 398 bzw. 396a unü 398a verbunden, während die anderen öffnungen abgeschlossen werden.

Der Strömungsmittelstrom durch den Strömungsfühler in die eine oder die andere Richtung zwischen den

beiden öffnungen 392 und 394 verschiebt den Staukörper 358 aus seiner dargestellten zentralen Position gegen die Kraft der Feder 368 in die eine oder die andere Richtung. Die Druckdifferenz zwischen den Kammern 388 und 390 wirkt auf den Querschnitt des Staukörpers zwischen der Kante des Ringwulstes 380 und der zylindrischen inneren Fläche 400. Um sicherzustellen, daß das Innere des .Staukörpers J58 stets dem höheren der beiden in den Kammern 188 und 390 herrschenden Drücken unterworfen ist, ist eine Nut

2) 402 in der Stange 366 zwischen den Anschlägen 370 und 372 vorgesehen. Solange die beiden Ringe 362 und J64, die als federndes Widerlager dienen, an den Anschlägen 370 bzw. 372 anliegen, wird das Ende der Nut 402 abgeschlossen. Sobald einer der Ringe 362 oder 364 von

in dem ihm benachbarten Anschlag verschoben wird, wird die Nut 402 geöffnet und bildet einen Stromweg durch die Dichtung und verbindet das Innere des Steuerkolbens 358 mit der Außenseite des durch den Steuerkoiben verschobenen Ringes 362 bzw. 364. Dadurch wird

r> auch verhindert, daß Strömungsmittel im Inneren des Staukörpers eingeschlossen wird, wodurch die Bewegung der Ringe 362 und 364 behindert würde.

Das Profil der gewölbten Fläche 384 der Wand der öffnung 360 ist im Verhältnis zum Querschnitt des

M) Staukörpers 358 und der Kennlinie der Feder 368 und dem Strömungsmittelstrom durch den Strömungsfühler so bemessen, daß die Druckdifferenz zwischen den Kammern 388 und 390 der Menge des strömenden Strömungsmittels direkt proportional ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der oben beschriebene Strömungsfühler in dem Gehäuse eines Hauptventils eingebaut.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Strömungsfühler, insbesondere zur Erzeugung eines geschwindigkeitsabhängigen Rückkopplungssignals für eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit einer hydraulischen Stellvorrichtung in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal, mit einem von der Strömung beaufschlagten beweglichen Staukörper, der in einem Gehäuse auf einer Stange von einer Nullposition entgegen Federkraft in einander entgegengesetzten Richtungen axial verschiebbar ist, wobei der bewegliche Staukörper und das Gehäuse miteinander zusammenwirkende Flächen haben, von denen eine profiliert und die andere ein Ringwulst ist, und die in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit einen variablen Durchflußquerschnitt begrenzen, an dem eine der Strömungsgeschwindigkeit entsprechende Druckdifferenz auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der hohl ausgebildete Staukörper (358) gegenüber in seinem Inneren angeordneten Ringen (362, 364) axial verschiebbar ist, die ihrerseits auf der Stange (366) axial verschiebbar sind und zwischen denen eine Feder (368) angeordnet ist, daß jeder Ring (362, 364) an seiner Außenseite mit je einem Anschlag (370, 372) auf der Stange und am Staukörper (358) zusammenwirkt, daß der scharfkantige Ringwulst (380) sich am Außenumfang des Staukörpers (358) und die profilierten Flächen (384) sich an dem Gehäuse (328) des Strömungsfühlers (322) befinden und so ausgebildet sind, daß die Druckdifferenz in beiden Strömungsrichtungen der Geschwindigkeit der Strömung (Q₀) direkt proportional ist.

2. Strömungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stange (366) zwischen den Anschlägen (370, 372) eine Entlüftungsnut (402) vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft einen Strömungsfühler, insbesondere zur Erzeugung eines geschwindigkeitsabhängigen Rückkopplungssignals für eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit einer hydraulischen Stellvorrichtung in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal, mit einem von der Strömung beaufschlagten beweglichen Staukörper, der in einem Gehäuse auf einer Stange von einer Nullposition entgegen Federkraft in einander entgegengesetzten Richtungen axial verschiebbar ist, wobei der bewegliche Staukörper und das Gehäuse miteinander zusammenwirkende Flächen haben, von denen eine profiliert und die andere ein Ringwulst ist, und die in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit einen variablen Durchflußquerschnitt begrenzen, an dem eine der Strömungsgeschwindigkeit entsprechende Druckdifferenz auftritt.

Ein derartiger Strömungsfühler ist aus der US-PS 38 498 bekannt geworden. Der bewegliche Staukörper ist dabei in zwei einander entgegengesetzten Richtungen entgegen der Kraft von zwei Federn beweglich, die zwischen dem Staukörper und dem jeweiligen Ende der Meßkammern abgestützt sind und gegeneinander wirken. Um eine einigermaßen lineare Charakteristik zu bekommen, müssen die Federn jeweils

so stark vorgespannt sein, daß auch die auf der Zuflußseite liegende Druckfeder noch eine Vorspannung hat, wenn der Meßkörper sich maximal in Richtung auf die Abflußseite hin bewegt hat. Das bedeutet, daß der Strömungsfühler sehr große axiale Dimensionen benötigt, die die Baulänge vergrößern und es schwierig machen, ihn in einem Ventilblock oder einer Montageplatte unterzubringen. Die beiden Federn müssen einzeln justiert werden, und zwar sowohl zur Erzeugung der richtigen Vorspannung als auch zur Zentrierung des Staukörpers in der Nullstellung. Ferner ist der Meßkörper relativ schwer, so daß er nicht nur relativ schwer auf Druckänderungen anspricht, sondern auch Fehlereinflüssen durch Beschleunigungen ausgesetzt ist, wenn beispielsweise der Strömungsfühler in einem Fahrzeug eingebaut ist. Daher reagiert der bekannte Strömungsfühler nicht sehr empfindlich auf Druckänderungen, sein Arbeitsbereich, d. h. das Verhältnis der maximalen und minimalen angezeigten Strömungsgeschwindigkeit, ist gering und in diesem Arbeitsbereich herrscht keine Proportionalität.

Es ist ferner aus der US-PS 10 87 890 ein automatisches Druckregelventil bekannt geworden, das eine Platte und eine damit zusammenwirkende Profilierung in der Wandgestaltung aufweist. Auch hier ist die Platte zwischen zwei Druckfedern beweglich. Es handelt sich jedoch nicht um einen Strömungsfühler und die Nachteile sind im übrigen ähnlich wie bei der zuvor genannten bekannten Ausführung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungsfühler zu schaffen, der bei einfachen und raumsparendem Aufbau und geringer Fehler- und Störungsanfälligkeit eine große Ansprechempfindlichkeit und Proportionalität über einen großen Arbeitsbereich hat.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der hohl ausgebildete Staukörper gegenüber in seinem Inneren angeordneten Ringen axial verschiebbar ist, die ihrerseits auf der Stange axial verschiebbar sind und zwischen denen eine Feder angeordnet ist, daß jeder Ring an seiner Außenseite mit je einem Anschlag auf der Stange und am Staukörper zusammenwirkt, daß der scharfkantige Ringwulst sich am Außenumfang des Staukörpers und die profilierten Flächen sich am Gehäuse des Strömungsfühlers befinden und so ausgebildet sind, daß die Druckdifferenz in beiden Strömungsrichtungen der Geschwindigkeit der Strömung direkt proportional ist.

Der durch die Erfindung geschaffene Strömungsfühler benötigt nur eine einzige Feder, so daß seine Baulänge gegenüber der bekannten Ausführung geringer sein kann. Die notwendige Länge des Meßraumes braucht bei gleichem Durchflußquerschnitt etwa nur die Hälfte von dem der bekannten Ausführung zu betragen. Durch die problemlose Vormontage des Meßkörpers ist dieser leichter in dem Gehäuse anzubringen. Ein weiterer Vorteil der Benutzung einer einzigen Feder ist es, daß die Federbelastung in beiden Richtungen unabhängig von einer Justage stets gleich ist. Die Feder benötigt keine Vorspannung. Nach Einsetzen des vormontierten Bauteils in das Gehäuse braucht nur über eine einzige Schraube die Nullage eingestellt zu werden.

Dadurch, daß die Profilierung in der Wandung der Meßkammer vorgesehen ist, ist es möglich, den Meßkörper sehr dünnwandig und damit leicht auszuführen. Dies verringert die Empfindlichkeit gegen Beschleunigungen oder Verzögerungen des gesamten Systems und verbessert das leichte und verzögerungsfreie Ansprechen des Strömungsfühlers nach der