DE2146115B2 - Stroemungswaechter fuer fluessige oder gasfoermige medien - Google Patents

Description

Es sind bereits Strömungswächter bekannt, bei denen ein im Strömungsraum angeordneter verschiebbarer Permanentmagnet auf einen außerhalb des Strömungsraumes angeordneten Magnetschalter (Reedkontakt) einwirkt. Bei diesen Geräten werden die Permanentmagneten bzw. die sie tragenden Körper von einem Differenzdruck beaufschlagt, der sich durch den Druckabfall an diesem Meßglied innerhalb des Strömungsraumes ergibt. Dieses Meßglied trägt im allgemeinen den Permanentmagneten. Der sich ergebende Druckabfall verursacht eine Verschiebung des den Permanetmagneten tragenden Meßgliedes, wobei dieses von einer Druckfeder abgestützt ist und sich so weit in Druckrichtung verlagert, wie dem Differenzdruck und dem Gegendruck der Feder entspricht.

Entsprechende Einrichtungen sind bekannt, sowohl mit Anordnung der Magnetschalter (Reed-Kontakt) in der Zentralachse des Meßgliedes als auch mit Anordnung des oder der Reed-Kontakte außerhalb des Strömungsraumes auf der Oberfläche des Gehäuses des Strömungswächters angeordnet sein, oder es können in einer oder in mehreren Ni;ten der oder die Reed-Kontakte auf der Außenseite des Gehäuses untergebracht sein. Endlich können der oder die Reed-Kontakte auch in druckdichten Rohren innerhalb des Strömungsraumes angeordnet sein, wobei sie von den Außenflächen der ebenfalls im Strömungsraum angeordneten Magnete beaufschlagt werden.

Die bekannten Einrichtungen der Strömungsüberwachung haben sich in der Praxis bewährt, allerdings ergeben sich dann Schwierigkeiten, wenn solche Geräte für Medien eingesetzt werden, die nicht vollständig rein sind. Solche gasförmigen oder flüssigen Medien neigen dazi", Fremdstoffe abzusetzen, die zu einem Verklemmen der bewegten Teile in den Strömungswächtern führen.

Bei den bekannten Geräten wurde versucht, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß die Lagerung des Meßteiles im Strömungsschatten des zu überwachenden strömenden Mediums angeordnet wurde. Bei Ausbildung der Strömungswächter unter Verwendung eines Geradsitz-Ventilgehäuses wird dabei die Lagerung in der Zentralachse des Ventilsitzes untergebracht, und zwar in geeignetem Abstand oberhalb des Ventilsitzes, wo praktisch keine Strömungsbeeinflussung mehr erfolgt.

Ausgedehnte Versuche haben zu dem überraschenden Ergebnis geführt, daß gerade diese Lagerung im Strömungsschatten die Ablagerung von Fremdstoffen an den Lagerstellen besonders begünstigt. Dieses gilt

M sowohl für lose mitgeführte Fremdkörper, wie Staubpartikel, Rost- Hammerschlag, Hanf oder sonstige bei der Montage der Rohrleitung anfallende Fremdkörper als auch für solche Fremdstoffe, die aus dem zu überwachenden Medium selbst anfallen. Bei diesen Fremdstoffen handelt es sich um solche, die entweder in dem Medium in Lösung vorhanden sind, oder aber, um solche, die aus Emulsionen an den gefährdeten Lagerstellen ausfallen. Als Beispiel sind dabei die Kesselsteinbildung erwähnt, bei der Kalium-, Natrium- oder Kalzium-Verbindungen, insbesondere bei höheren Temperaturen aus Kühlwässern, die überwacht werden sollen, ausgefällt werden.

Die Versuche zeigen, daß das Ausfallen solcher Kesselsteinüberzüge in wesentlich stärkerem Maße an solchen Stellen der Oberflächen im Strömungsraum geschieht, an denen keine genügende Strömung für eine laufende Selbstreinigung der Oberfläche sorgt, während nämlich auf solchen Oberflächen, an denen eine große Strömung des strömenden Mediums herrscht, Ablagerungen nur in geringer Schichtdicke auftreten, stellen sich im Gebiet geringer öder gänzlich fehlender Strömungsbewegung dicke Ablagerungsschichten ein.

Es sind auch Strömungswächter bekannt, bei denen über einem Ventilsitz ein Ventilteller angeordnet ist, der von einer Druckfeder gestützt wird, die an ihrem rückwertigen Ende auf einer elektrischen Druckmeßdose aufsitzt. Bei zunehmender Strömung nimmt der Druck auf die Druckmeßdose zu und gestattet eine Registrierung der Menge durch die unterschiedliche

so Druckbelastung auf dieser Druckmeßdose.

Neben der Schwierigkeit, elektrische Druck.i.eßdosen im Strömungsraum gas- oder flüssigkeitsdicht, gegebenenfalls bei hohen Mediendrücken anzubringen, zeigt die Praxis die Mängel dieser Einrichtungen. Die Druckmeßdose reagiert nicht nur durch den von der Feder auf die Druckmeßdose vermittelten Druck, sondern auch auf die unterschiedlichen statischen Drücke, die sich bei unterschiedlichen Betriebszuständen ergeben. So ergibt sich naturgemäß eine Anzeige oder ein Schaltpunkt für eine wesentlich kleinere Menge, wenn der statische Druck des Systems höher ist. Wird eine solche Einrichtung beispielsweise bei 6 bar betrieben und ist der durch die Feder vermittelte Druck 1 bar, so wird eine höhere Menge angezeigt bzw. das

b5 Schalten tritt bei einer höheren Menge ein, als wenn der Betriebsdruck bei gleicher Strömungsmenge 60 bar beträgt. Aus diesem Grunde ist eine echte Mengenanzeige oder Mengenüberwachung mit solchen Einrich-

tungen nicht möglich.

Zusätzlich tritt nachteilig in Erscheinung, daß der Anzeigebereich für die Menge bzw. der Einstellbereich für den Mengenschaltpunkt bei solchen Anordnungen äußerst beschränkt ist. Wenn sich der Ventilteller nämlich 1,5—2 mm von dem Ventilsitz abgehoben hat, bewirkt eine Zunahme der Strömungsmenge keineswegs eine lineare weitere Anhebung des Ventiltellers. Wird beispielsweise bei einer Strömungsmenge von 10 l/min, der Ventilteller um 1,5 mm angehoben, so ergibt sich bei einer Strömungsmenge von 201 etwa ein Weg von 1,8 mm, bei einer Strömungsmenge von 30 l/min, weicht der Ventilteller nur noch unwesentlich auf 1,95 bis 2,0 mn; aus. Dieses ist darauf zurückzuführen, daß der Abströmquerschnitt mit der Zylinderaußenfläche zunimmt, die sehr schnell größere Flächenwerte annimmt, als der Durchströmquerschnitt im Ventilsatz.

Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wird bei einem Strömungswächter für flüssige und gasförmige Medien mit einem Strömungsraum wendel-gefedert verschiebbaren, mit einem dauermagnetischen Meßgeber versehenen kolbenartigen Meßkörper und einer außerhalb des Strömungsraumes angeordneten, auf den Meßgeber ansprechenden, als Reedkontakt ausgebildeten Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dem den Meßgeber tragenden zylindrischen Meßkörper ausschließlich am konischen Stirnende im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit eine der Führung dienende Auf- und Anlage zu geben und ihn am anderen Ende fest mit einer Wendelfeder zu verbinden, die an einem Teil des Deckels oder Gehäuses befestigt ist. Es wird auf diese Weise eine schwebesitzartige Halterung für den im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit freibeweglichen Meßkörper gebildet. Hierdurch wird sichergestellt, daß Ablagerungen in strömungsschwächeren Bereichen des Wächters nicht mehr zu einem Verklemmen oder Festsetzen des Meßkörpers im Gehäuse des Strömungswächters führen können. Die einseitige, vorzugsweise punktförmige An- oder Auflage erfolgt im Bereich höchster Strömungsgeschwindigkeit und damit geringster Gefahr einer Bildung von Überzügen oder eines Absetzens von Feststoffen. Auf der rückwärtigen Seite wird der Meßkörper durch die fest mit ihm verbundene Wendelfeder schwebesitzartig gehalten; er kann sich praktisch in diesem Bereich frei in drei Dimensionen bewegen, ohne von irgendwelchen Ablagerungen oder Überzügen an Gehäuseteilen in der Bewegungsfreiheit beeinträchtigt zu werden. Die Wendelfeder kann als Druckfeder oder Zugfeder den Schwebesitz herbeiführen.

Im Nachfolgenden wird der Erfindungsgedanke in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In axialem Längsschnitt zeigt

F i g. 1 einen Strömungswächter mit in der unteren Stirnfläche vorgesehenem Einlaß und seitlichem Auslaß und Meßkörper unter Federdruck,

F i g. 2 einen Strömungswächter mit Geradsitzgehäuse, bei dem Einlaß und Auslaß in der gleichen Höhe liegen, und Meßkörper unter Federdruck,

F i g. 3 einen Strömungswächter, bei dem der Geber in einem nichtmagnetischen Rohr mit zylindrischem Innendurchmesser und runder oder kantiger Außenfläche untergebracht ist, und Meßkörper unter Federdruck.

In F i g. 1 ist 1 ein vornehmlich aus Metall, wie Gußeisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Messing, Rotguß od. dgl. hergestellter Körper, in den bei 2 das flüssige oder gasförmige Medium, welches überwacht werden soll, eintritt und bei 3 austreten kann. Dc- Meßkörper 5 ist an seiner Vorderseite mit einem konischen Strömungszapfen 4 versehen; durch den am Strömungszapfen entstehenden Druckabfall wird der Meßkörper5 in Richtung des Pfeiles 14 nach oben gedrückt. Der Meßkörper 5 trägt den Magneten 7, der im dargestellten

ίο Beispiel als Ringmagnet ausgebildet ist. Aus dem Meßkörptr ist an der Stelle 11 die als Druckfeder wirkende Wendelfeder 6 befestigt, die an ihrem anderen Ende an der Stelle 12 im Gehäuse selbst fest eingeklemmt ist. Durch den Druckabfall am Strömungszapfen 4 wird der Meßkörper 5 mit dem Magneten 7 gegen den Druck der Wendelfeder 6 in Richtung des Pfeiles 14 bewegt, und zwar so weit, bis zwischen dem Druckabfall und der Federkraft ein Ausgleich stattgefunden hat. Ist der Weg genügend groß, so schaltet der Magnet 7 den Reed-Kontakt 9. Dieser befindet sich innerhalb des als Hohlkörper hergestellten Körpers 1 in einem druckdichten Rohr 8, das in seinem Außendurchmesser so ausgelegt ist, daß es die Innenflächen des Meßkörpers nicht berührt. Dieses Rohr dient also nicht als Führungszapfen, sondern lediglich als druckdichte Aufnahme des Reed-Kontaktes. Der Reed-Kontakt selbst ist frei in einem Plastikrohr 13 untergebracht, das beispielsweise mit der Kappe 10 fest verbunden ist Über geeignete Flanschsteckdosen und Stecker wird die elektrische Verbindung mit dem Reed-Schalter hergestellt. Anstelle von Steckdose und Stecker kann auch eine Kabelverbindung dienen. Die Verstellung des Mengenschaltpunktes erfolgt durch Verschiebung des Reed-Kontaktes in Richtung oder gegen die Richtung des Pfeiles 14.

Bei dieser Ausführungsform wird erreicht, daß der Meßkörper 5 lediglich mit seinem Strömungszapfen 4 die innere Wandung des Strömungskörpers 1 berührt. Sowohl in dem druckdichten Rohr 8 als auch gegenüber den sonstigen inneren Wandungen des Strömungskörpers 1 besteht in jedem Fall genug Freiheit, daß sich der Meßkörper 5 in drei Dimensionen schwebesitzartig praktisch frei bewegen kann. Er wird lediglich durch die bei 11 auf ihm befestigte Wendelfeder gehalten, wobei diese Wendelfeder bei 12 mit ihrem anderen Ende fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Die Verbindung der Wendelfeder mit dem Gehäuse erfolgt dabei durch eine in ihrem Innendurchmesser schließend auf den Außendurchmesser der Feder abgestimmte Gehäusebohrung.

F i g. 2 zeigt ein sogenanntes Gerad-Sitzgehäuse 1 als Strömungswächtergehäuse. Der Eintritt des Mediums erfolgt bei 2, der Austritt bei 3. Der kolbenartige Meßkörper 5 ist mit dem Strömungszapfen 4 versehen und trägt an seinem rückwärtigen Teil in diesem Fall zwei Magnete 7, die auf den Reed-Kontakt 9 einwirken, der in dem druckdichten Rohr 8 untergebracht ist. Der Meßkörper 5 ist an der Stelle 11 fest mit der als Druckfeder wirkenden Wendelfeder 6 verbunden. Diese Wendelfeder überdeckt die Außenflächen der beiden Magnete. An der Stelle 12 ist in diesem Fall die Wendelfeder 6 mit ihrem anderen Ende auf einem inneren Ansatz des Deckels schließend befestigt, so daß auch hier der Meßkörper sich in drei Dimensionen praktisch frei bewegen kann, da er durch den

bi Strömungszapfen 4 nur eine gewisse Anlage hat. Auch in diesem Fall ist das druckdichte Rohr 8 für den zentrisch angeordneten Reed-Kontakt 9 mit so geringem Außendurchmesser ausgeführt, daß zwischen

dem Innendurchmesser des Meßkörpers 5 und dem Außendurchmesser des druckfesten Rohres 8 für den Reed-Kontakt 9 genügend Spiel vorhanden ist, daß sich an keiner Stelle eine Berührung ergibt.

In den Beispielen gemäß Fig. 1 und 2 ist der Meßgeber jeweils als Magnetring dargestellt. Da der Reed-Kontakt zentrisch angeordnet ist, ist es ohne weiteres möglich, anstelle des oder der Magnetringe Stäbe, Quadern oder sonstwie geformte Permanentmagnete anzubringen.

Fig.3 zeigt einen Strömungswächter, bei dem der Meßgeber in einem Rohr mit zylindrischem Innendurchmesser angeordnet ist. 40 ist das Gehäuse des Strömungswächters, das eine zylindrische Bohrung 41 aufweist. An seiner Außenfläche 42 kann das Gehäuse zylindrisch oder kantig ausgebildet sein, beispielsweise 4-, 6- oder 8-kantig. Das zu überwachende Medium tritt in Richtung des Pfeiles 43 in die Vorrichtung ein und verläßt in Richtung des Pfeiles 44. Auf der Eintrittsseite befindet sich das Einschraubstück 45, welches mit dem Innengewinde 46 zum Anschluß an die Rohrleitung bestimmt ist. In dem rohrförmigen Stutzen 47 bewegt sich der Meßkörper 48, der an seinem Vorderteil mit einer Dreipunktauflage 49 versehen ist. Die Scheibe für die Dreipunktauflage kann auch bei Herstellung des Meßkörpers 48 als Preßteil direkt aufgepreßt sein. Der kegelförmige Teil 50 dient zur Verringerung des Druckverlustes, wenn der Meßkörper 48 sich in Richtung des Pfeiles 43 bis zu seinem hinteren Anschlag. 5t bewegt hat. Der Meßkörper 48 hat bei 52 zwei bis vier Durchlaßöffnungen, die das zu überwachende Medium aus dem ringförmigen Raum 53 in den Innenraum 54 treten lassen, durch den das Medium sodann in Richtung des Pfeiles 44 abströmt. Das Innengewinde 55 dient zum Einschrauben der Rohrleitung auf der Abströmseite. Der oder die Magnete 56 beaufschlagen bei Bewegung des Meßkörpers in Richtung des Pfeiles 43 den Reed-Kontakt 57, der außerhalb des Gehäuses 40 beispielsweise in einer Nut 58 untergebracht ist. Zur Einstellung auf gewünschte Schaltmengen ist der Reed-Kontakt 57 in Richtung des Doppel-Pfeiles 59 verschiebbar, wobei eine Verschiebung in Gegenrichtung des Pfeiles 43 eine Herabsetzung der Schaltmenge und eine Verschiebung in Richtung des Pfeiles 43 eine Heraufsetzung der Schaltmenge bedeutet. Die als Druckfeder wirkende Wendelfeder 60 ist vor dem Magneten 56 auf dem Ansatz 61 des Meßkörpers befestigt, wobei sie gleichzeitig für eine Festlegung der Magnete 56 sorgt, indem beispielsweise ein Ansatz 62 senkrecht abgewinkelt in ein Loch des Kragens 61 faßt. Die Feder 60 ist auf ihrem anderen Ende in dem Gehäuseteil 63, das einen entsprechenden Innendurchmesser aufweist, eingeklemmt. In Strömungsrichtung ist sie durch den vorstehenden ringförmigen Ansatz 64 gesichert.

Auch bei dieser Ausführungsform wird der durch die Erfindung gewährleistete Vorteil erzielt, weil die Dreipunktauflage 49 des Meßkörpers 48 im Strömungsraum erreicht ist, wobei diese Anlage im Gebiet höchster Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Der Meßkörper 48 ist an keiner anderen Stelle zusätzlich gelagert, er wird durch die Feder 60 schwebesitzartig und in drei Dimensionen praktisch frei beweglich gehalten. Zum Abschirmen äußerer Felder ist über den Reed-Kontakt eine Kappe 65 aus ferritischem Werkstoff gestülpt, diese verhindert, daß äußere Magnetfelder die Schaltfunktion des Reed-Kontaktes beeinflussen können.

Es sei wiederholt, daß anstelle der Magnetringe 56 auch in diesem Fall Stab- oder Quadermagnete oder auch Magnete sonstiger Form verwendet werden können, da der Meßkörper 48 durch die auf ihm festgeklemmte Feder 60, die wiederum im Gehäuse bei 63 festgeklemmt ist, praktisch nicht drehbar ist. Somit verändert sich die Lage des oder der Magnete in Umfangsrichtung gegenüber dem Reed-Kontakt praktisch nicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Strömungswächter für flüssige und gasförmige Medien mit einem im Strömungsraum wendelgefedert verschiebbaren, mit einem dauermagnetischen Meßgeber versehenen kolbenartigen Meßkörper und einer außerhalb des Strömungsraumes angeordneten, auf den Meßgeber ansprechenden, als Reedkontakt ausgebildeten Schaltvorrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß der den Meßgeber (7; 56) tragende zylindrische Meßkörper (5; 48) ausschließlich am konischen Stirnende (4; SO) im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit eine der Führung dienende Auf- oder Anlage hat und am anderen Ende fest mit einer Wendelfeder (6; 60) verbunden ist, die an einem Teil des Deckels oder Gehäuses befestigt ist und eino schwebesitzartige Halterung tür den in diesem Bereich freibeweglichen Meßkörper (5; 48) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeber (7; 56) des zylindrischen Meßkörpers (5; 48) auf mehrere außerhalb des Strömungsraumes druckfrei angeordnete, als Reedschalter ausgebildete Schaltvorrichtungen einwirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ais Reedkontakte ausgebildeten Schaltvorrichtungen in Außennuten des Gehäuses untergebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Reedschalter ausgebildeten Schaltvorrichtungen in druckbeständigen Rohren innerhalb des Strömungsraumes, jedoch außerhalb der Magnetringe angeordnet sind.