DE2100289C3 - Strömungsfühler - Google Patents
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Description
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 ZufluQseite liegende Druckfeder noch eine Vorspannung
hat, wenn den: Meßkörper sich maximal in Richtung auf die Abflußseite hin bewegt hat Das
bedeutet, daß dar 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
ίο Erzeugung der richtigen Vorspannung als auch zur
Zentrierung des Staukörpers in der Nullstellung. Ferner ist der Meßkörper rdlativ schwer, so daß er nicht nur
relativ schwer auf Dnjckänderungen anspricht sondern
auch Fehlereinflüssen durch Beschleunigungen ausgesetzt ist, wenn beispielsweise der Strömungsfühler in
sinem Fahrzeug eingebaut ist Daher reagiert der bekannte Strömungslfühler nicht sehr empfindlich auf
Druckänderungen, sein Arbeitsbereich, d.h. das Verhältnis
der maximallen und minimalen angezeigten Strömungsgeschwindigkeit, ist gering und in diesem
Arbeitsbereich herrscht keine Proportionalität
Es ist ferner aus der ,US-PS 1087 890 ein automatisches
Druckregeiventii 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 ztucmmenwirkt 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 eitne einzige Feder, so daß seine
so Baulänge gegenüber idler 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 Elenutzung einer einzigen Feder ist
es, daß die Federbclastung in beiden Richtungen unabhängig von einer fustage stets gleich ist Die Feder
benötigt keine Vorspannung. Nach Einsetzen des vormontierten Bauteil« in das Gehäuse braucht nur über
eine einzige Schraube die Nullage eingestellt zu werden.
ren. Dies verringert die Empfindlichkeit gegen Beschleunigungen oder Verzögerungen des gesamten
Systems und verbessert das leichte und verzögerungsfreie Ansprechen des Strömungsfühlers nach der
Erfindung, Auch die Reibungsverluste werden durch das
Vorhandensein einer Feder verringert. Es kann also ein
Meßfühler geschaffen werden, dessen Ausganjgsdruck
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 Strömungsmittelwiderstand
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 362,364 gelagert
ist, die eine Feder 368 abstützen und die ihrerseits auf einer Stange 366 verschiebbar sind. Die Feder .168 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 Ringwuist 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 Strömungsfühler 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 396, 398 bzw. 396a und 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 Staukörper^ zwischen der Kante des Ringwulstes 380
und der zylindrischen inneren Fläche 400. Um sicherzustellen, daß das Innere der. itaukörpers 358
stets dem höheren der beiden in den Karrmern 388 und 390 herrschenden Drücken unterworfen ist, ist eine Nut
402 in der Stange 366 zwischen den Anschlägen 370 und 372 vorgesehen. Solange die beiden Ringe 362 und 364,
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
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 Steuerkolben
verschobenen Ringes 362 bzw. 364. Dadurch wird auch verhindert, daß Strömungsmittel im Inneren des
Staukörpers eingeschlossen wird, wodurch die Bewegung der Ringe 362 und 36t behindert würde.
Das Profil der gewölbten Fläche 384 der Wand der
öffnung 360 ist im Verhältnis zum Querschnitt des Staukörpers 358 und der Kennlinie der Feder 3€£ 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
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 Airprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stange (366) zwischen den Anschlägen (370,372) eine Entlüftungsnut (402) vorgesehen ist
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