DE2337179C3

DE2337179C3 - Magnetischer Druckanzeiger

Info

Publication number: DE2337179C3
Application number: DE2337179A
Authority: DE
Inventors: Roydon B. Locust Valley N.Y. Cooper (V.St.A.)
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1973-07-21
Publication date: 1978-05-24
Also published as: NL7310473A; ZA735020B; FR2194964B1; DK145766C; DK145766B; ATA658173A; FR2194964A1; AU472376B2; IL42818A0; CH568557A5; IT989980B; CA993278A; DE2337179A1; NO139936B; AU5838173A; DE2337179B2; JPS49133074A; NL168938B; FI60077C; BE802864A

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Druckanzeiger mit zwei bewegbar gelagerten, unter Vorspannung stehenden und sich gegenseitig beeinflussenden magnetischen Körpern, von denen der eine hin- und herbewegbar ist und der Wirkung des zu messenden Druckes unterliegt, wobei der hin- und herbewegbare, erste magnetische Körper mit Abstand von dem zweiten magnetischen Körper diesen anziehend oder abstoßend gelagert ist, und erste Vorspannmittel den hin- und herbewegbaren magnetischen Körper in Richtung auf den zweiten magnetischen Körper oder einen Magnetanker hin oder von diesem weg belasten und zweite Vorspannmittel auf den zweiten magnetischen Körper wirken, wobei der zweite magnetische Körper aus seiner Normallage in eine Anzeigelage bewegbar ist, wenn der Abstand zwischen den beiden magnetischen Körpern sich ändert, als Folge einer Änderung des auf den ersten magnetischen Körper wirkenden Druckes entgegen einer vorbestimmten Kraft seiner Vorspannmittel.

In allen Anlagen, wo ein Strömungsmittel, wie beispielsweise eine hydraulische Flüssigkeit od. dgl. durch ein Filter geführt wird, ist es üblich, eine Einrichtung vorzusehen, die anzeigt, wenn das Filterelement verbraucht ist und ausgetauscht werden muß. Da der Druckabfall am Filter proportional zu den darin angesammelten Verunreinigungen ansteigt, ergibt sich eine geeignete Anzeige durch ein Gerät, dessen Betätigung erfolgt, wenn der Druckabfall am Filter einen vorbestimmten Wert erreicht. Viele Arten solcher Geräte stehen zur Verfügung, bei denen die Betätigung mechanisch oder elektrisch ouer durch sonstige Mittel erfolgt.

Eine einfache und sehr erfolgreiche Ausführungsart eines solchen Anzeigegerätes ist der magnetische Druckanzeiger nach der US-Patentschrift 29 42 572 von David B. Pail. Bei diesem Gerät dient ein erster magnetischer Körper dazu, einen zweiten magnetischen Körper so lange anzuziehen, wie der Abstand der

beiden magnetischen Körper einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet Wenn dieser Abstand überschritten wird, drücken Vorspannmittel den zweiten magnetischen Körper in eine Anzeigestellung. Der erste magnetische Körper ist mit einem Kolben, der auf Druckänderungen anspricht, hin- und herbewegbar und normalerweise durch eine vorbestimmte Kraft in Richtung auf den zweiten magnetischen Körper hin vorbelastet bzw. vorgespannt Der zweite magnetische Körper ist auch zusammen mit einem Kolben hin- und i" herbewef^ar, und während er durch magnetische Anziehung in Richtung auf den ersten magnetischen Körper gehalten wird, wenn der Abstand zu diesem gering genug ist, is< er normalerweise in Richtung von dem ersten Magnetkörper weg durch eine Kraft >5 belastet durch die die magnetische Anziehung überwunden werden kann, wenn der Abstand zwischen beiden magnetischen Körpern den vorbestimmten Wert überschreitet Die Größe der magnetischen Anziehungskraft relativ zu der Belastung duich eine Feder, legt den vorbestimmten Wert des Druckdifferentials fest bei dem das Gerät anspricht Das Gerät kann daher durch einfaches Einstellen dieser Kräfte für das Ansprechen bei einem bestimmten Druckdifferential vorbereitet werden.

In der üblichen Ausführungsform dieses bekannten Gerätes bewegt sich der zweite magnetische Körper derart hin und her, daß er nach seiner Beta igung aus dem Gehäuse herausragt Bei einer anderen Ausführungsform gibt der zweite magnetische Körper bei 3" seiner Betätigung ein elektrisches Signal ab. Bei beiden Ausführungsformen ist ein Versagen des Gerätes jedoch dann möglich, wenn die Hin- und Herbewegung des zweiten magnetischen Körpers durch Schmutz behindert oder durch Korrosion oder Abnutzung erschwert ist. Außerdem sind erhebliche magnetische Kräfte und Federkräfte erforderlich, um eine Betätigung bei dem gewünschten Differentialdruck am Filterelement zu gewährleisten und um eine falsche Betätigung infolge von Beschleunigungen oder Erschütterungen zu verhindern. Letzteres ist besonders schwierig, wenn das Gerät als Teil eines sich bewegendes Fahrzeugs, beispielsweise eines Flugzeugs, verwendet wird und das Strömungssystem mit Drücken von einigen hundert Atmosphären arbeitet, wie beispielsweise bei dem hydraulischen System eines Flugzeugs. Die doppelte Verwendung hin- und hergehender Elemente setzt Grenzen hinsichtlich des Widerstandes des Geräts gegen falsche Betätigung unter Wirkung einer Beschleunigung und hinsichtlich Größe und Gewicht des Geräts. Wiegt beispielsweise der erste magnetische Körper 2 g und der zweite magnetische Körper 10 g bei optimaler Formung der Enden beider Körper, so kann eine Maxinialkraft von etwa 100 g in der nicht betätigten Stellung entwickelt werden, bei einer Wandstärke von 0,6 mm zwischen den beiden Magnetkörpern, etwa die untere Grenze, um einem Betriebsdruck von 211 kg/cm² im System zuverlässig zu widerstehen. Die dem zweiten magnetischen Körper für optimales Ansprechen auf eine vorbestimmte Druckdifferenz zugeordnete Federbelastung kann eine Kraft von etwa 50 g haben. Dies würde eine falsche Betätigung oder Verstellung unter der Wirkung einer Kraft erlauben, die durch eine Beschleunigung von 25 g in einer der beiden axialen Richtungen hervorgerufen f>5 wird. In der Praxis kann ein mit brauchbar niedrigem Gesamtgewicht unter 40 g hergestelltes Gerät nicht so ausgeführt werden, daß es Kräften widersteht, die durch Beschleunigung großer als 20 g hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Druckanzeiger zu schaffen, der mit sehr geringen Kräften betätigbar ist und der Gefahr von Fehlanzeigen weniger unterließt, als der oben beschriebene, vorbekannte, magnetische Druckanzeiger.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen magnetischen Druckanzeiger der eingangs beschriebenen Art gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, daß der zweite magnetische Körper drehbar gelagert ist und daß die auf ihn wirkenden zweiten Vorspannmittel im Sinne einer Drehung um eine Achse ausgebildet sind, die unter einem Winkel zur Richtung der Hin- und Herbewegung des ersten magnetischen Körpers liegt.

Der Ausdruck »magnetisch« wird hier sowohl für Materialien gebraucht die Permanentmagnete sind, als auch für Materialien, die durch Magnete angezogen werden, unabhängig davon, ob sie dadurch permanent oder vorübergehend magnetisiert werden.

Weil somit die Betätigung der Anzeige über ein sich drehendes und nicht über ein hin- und hergehendes Element erfolgt nämlich über den drehbar gelagerten zweiten magnetischen Körper, sind wesentlich geringere Kräfte erforderlich, um den Druckanzeiger zu betätigen. Außerdem ist die Gefahr einer Behinderung der Bewegung des zweiten magnetischen Körpers durch Verunreinigungen od. dgl. auf ein Minimum gebracht, weil der zweite magnetische Körper sich bei seiner Drehung nicht verlagert, sondern lediglich dreht. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß der drehbar gelagerte Körper gegen auftretende Beschleunigungen oder auftretende Störeinflüsse weitgehend unempfindlich ist und daher weniger zu Fehlanzeigen neigt, als ein linear bewegbarer Körper. Der drehbare magnetische Körper wird durch magnetische Anziehung gegenüber dem hin- und herbewegbaren magnetischen Körper oder dem Anker bei genügend geringem Abstand gehalten und ist normalerweise in entgegengesetzter Richtung durch eine Kraft vorgespannt, die ausreicht, um die magnetische Anziehung zu überwinden, sobald die beiden magnetischen Körper oder der Anker einen vorbestimmten Abstand erreichen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der hin- und hergehende und der drehbare magnetische Körper können Magnete sein oder durch Magnete angezogen werden. Der Anker ist ortsfest und zwischen beiden angeordnet, so daß er sie mindestens entsprechend seiner Dicke in dieser Richtung in Abstand hält; er kann ein Magnet oder durch Magnete anziehbar sein, so daß er mindestens einen der beiden magnetischen Körper anzieht. Der andere magnetische Körper kann durch den Anker oder andere magnetische Mittel angezogen oder, umgekehrt, auch durch diese abgestoßen werden.

Von den drei Teilen, nämlich den beiden magnetischen Körpern und dem Anker, ist mindestens einer ein Magnet. Vorzugsweise sind jedoch zwei dieser Teile (in beliebiger Kombination) Magnete und gewünschtenfalls können auch alle drei Magnete sein, aber drei Magnete sind nicht immer so vorteilhaft wie zwei. Außerdem kann der Anker aus nichtmagnetischem Material bestehen.

Falls der Anker ein Magnet ist und die beiden magnetischen Körper lediglich von ihm angezogen werden, funktioniert das Gerät, weil der hin- und herbewegbare magnetische Körper bei seiner Bewegung auf den Anker zu oder von diesem weg das

magnetische Feld zwischen dem Anker und dem drehbaren magnetischen Körper ändert.

Der Anker dient normalerweise als Trennwand zwischen dem hin- und herbewegbaren und dem drehbaren magnetischen Körper und verhindert einen s Übertritt der Strömung zwischen den Räumen, in denen sich jeweils einer der magnetischen Körper bewegt. Der Anker kann ein zwischen beide Räume eingepaßtes Teil oder auch ein einstückiger Teil des die beiden Räume begrenzenden Gehäuses sein. Wenn die Räume normalerweise koaxiale Bohrungen sind, kann der Anker die beiden Teile der Bohrung trennen und gegeneinander abschließen und damit zwei Blindbohrungen bilden, in denen die beiden magnetischen Körper sich bewegen.

Als die Anzeige bewirkender, drehbarer magnetischer Körper wird vorzugsweise eine Kugel oder ein Zylinder verwendet, deren bzw. dessen Drehachse unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung des hin- und herbewegbaren magnetischen Körpers liegt und der zusammen mit einem Magnetkörper oder Anker drehbar ist. Der drehbare magnetische Körper wird gegen Drehung gehalten, während der Magnetkörper oder Anker daran durch den hin- und herbewegbaren magnetischen Körper oder Anker magnetisch angezogen wird. Entfernt sich der hin- und herbewegbare magnetische Körper jedoch so weit, daß die Vorspannung bzw. Federkraft die magnetische Anziehung überwindet, so dreht sich die Kugel oder der Zylinder und gibt ein Signal ab. Vorzugsweise ist der Radius der Kugel oder des Zylinders größer als der Abstand, innerhalb dessen die magnetische Anziehung wirksam ist.

Der drehbare magnetische Körper kann jedoch auch andere Gestallen annehmen. Beispielsweise kann er aus einem einfachen Stabmagneten bestehen, der mit seinem Zentrum drehbar auf einem Stift oder einer Spindel gelagert ist, so daß die Pole an seinen Enden in den magnetischen Anziehungsbereich und aus diesem hinaus gedreht werden können.

Auch können die Pole des drehbar magnetischen Körpers 180° auseinanderliegen, wie bei einem Stab, der quer zu seiner Längsachse gedreht wird, oder unter einem kleineren Winkel, indem der Magnet als Sehne zu dem Kreis um die Drehachse angeordnet wird, oder indem der magnetische Körper zu einem solchen Winkel gebogen wird.

Der drehbare magnetische Körper kann so ausbalanciert sein, daß seine Drehachse in oder nahe seinem Schwerpunkt liegt, so daß er sich frei dreht und in jeder gewählten Stellung durch magnetische Anziehung, Vorspannung oder einen Anschlag angehalten werden kann. Er kann jedoch auch so belastet sein, daß er infolge der Schwerkraft in einer gewählten Stellung zur Ruhe kommt Dies kann dadurch geschehen, daß das magnetische Element bzw. der Magnetkörper, der relativ schwer ist, am drehbar magnetischen Körper in nicht radialer oder exzentrischer Stellung angebracht wird, oder auch in radialer oder diametraler Stellung, aber außerhalb des Zentrums, oder mit einem größeren Teil auf der einen Seite als auf der anderen, beispielsweise in einer Blindbohrung.
" Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform geht die Drehachse des drehbaren magnetischen Körpers durch seinen Schwerpunkt oder nahe an diesem vorbei, so daß die Auswirkung von Erschütterungen oder Beschleunigungen ein Minimum oder Null ist, selbst wenn diese Kräfte ziemlich groß sind. Der drehbare magnetische Körper kann mit einem magnetischen Einsatz in Keilform oder sich verjüngender Form ausgestattet sein, oder mit einer abgestuften, als Anschlag dienenden Form, so daß, wenn der hin- und hergehende magnetische Körper einen vorbestimmten Abstand erreicht, der drehbare magnetische Körper sich um einen vorbestimmten, begrenzten Winkel dreht. Ein Anzeigegerät für den zu messenden Druck b;cw. das zu messende Druckdifferential kann mit linearer, logarithmischer oder anderer stufenweiser Beziehung zwischen dem aufgenommenen Druckdifferential und der Ablesung verwendet werden durch geeignete geometrische Formgebung des keilförmigen oder sich verjüngenden oder stufenförmigen magnetischen Einsatzes und des hin- und hergehenden magnetischen Körpers bzw. Magnetelements, zusammen mit geeigneter Wahl der beiderseitigen Vorspannmittel, wobei ein mit dem drehbaren magnetischen Körper drehbarer Zeiger verwendet werden kann oder Linien auf dessen Oberfläche eingezeichnet werden können.

Wenn der drehbare magnetische Körper um seine Drehachse gut ausbalanciert ist, kann er sehr groß gemacht werden, so daß er leicht auf große Entfernungen erkennbar ist. Ein gut ausbalancierter magnetischer Körper kann gegen Drehung durch kleine magnetische Kräfte, die zwischen ihm und dem hin- und herbewegbaren magnetischen Körper oder dem Anker wirksam sind, gehalten werden, und infolgedessen kann der Abstand zwischen diesen Teilen und damit auch die Dicke des Ankers oder der Trennwand relativ groß sein, z. B. 1 bis 2 mm oder mehr betragen. Die Vorrichtung ist daher geeignet, sehr kleine Drücke oder Druckunterschiede unter sehr hohen Systemdrücken festzustellen und damit den Anwendungsbereich der Vorrichtung gegenüber der bekannten mit zwei hin- und herbewegbaren magnetischen Körpern für manche Zwecke um ein mehrfaches zu vergrößern.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der drehbare magnetische Körper über wenigstens einer Teil seiner Oberfläche oder über seine ganze Oberfläche mit elektrisch leitendem Material versehen werden Eine oder auch mehr als eine Elektrode kann vorgesehen werden, um gegen die elektrisch leitende Oberfläche anzuliegen. In der einen Stellung wird danr ein Kontakt hergestellt, der einen elektrischen Stromkreis schließt, während in der anderen Stellung der Kontakt unterbrochen wird. Auf diese Weise kann eir elektrisches Signal abgegeben werden, das die Drehung des drehbaren magnetischen Körpers anzeigt Auch kann ein auf das Signal ansprechender Reglei verwendet werden, der automatisch den Druckzustanc korrigiert der auf diese Weise angezeigt wurde. Di« Anzeige der Drehung des drehbaren magnetischer Körpers kann visuell sein, indem verschiedene Segmen te seiner Oberfläche unterschiedliche augenfällig« Farben erhalten, die von der Außenseite des Gehäuse: her erkennbar sind, oder es kann ein mit der Spinde oder dem Stift zu gemeinsamer Drehung verbundene! Zeiger über einer Skala am Gehäuse die Anzeigt bewirken. Auch kann der drehbare magnetische Körpe für die Abgabe eines elektrischen Signals ausgebilde sein, indem ein Vorsprung seiner Oberfläche mit einen Schalter in Eingriff kommt, oder indem er durch seini Drehung einen magnetischen Schalter auslöst, etwi durch Umpolen oder andere Veränderung der Lage voi dessen Polen. Das elektrische Signal kann eine Klinge oder ein Licht einschalten oder auch eine Änderung i: einem Strömungssystem bewirken, beispielsweise ei:

Ventil zum Unterbrechen der Strömung schließen.

Der hin- und herbewegbare magnetische Körper kann verschiedenste Formen annehmen. Er kann beispielsweise ein Kolben sein oder, wie im Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen erläutert, Teil eines Kolbens, der die Form eines Zylinders haben kann. Er kann auch ein Kolben oder Teil eines Kolbens von großer Oberfläche sein, wie beispielsweise eine biegsame Scheibe oder Membran, wie dies beispielsweise in der US-Patentschrift 30 77 176 von David B. P a 11 et al gezeigt oder beschrieben ist, oder auch ein Balgen.

Der drehbare magnetische Körper kann auch die Form eines Kolbens oder eines Teils eines Kolbens haben, der um eine Achse drehbar ist, die einen Winkel mit der Richtung der Hin- und Herbewegung des anderen magnetischen Körpers bildet. Vorzugsweise liegen die Achsen unter einem rechten Winkel zueinander, aber der Winkel kann auch in einem Bereich von etwa 30° bis etwa 150° liegen. Der drehbare magnetische Körper kann von der Außenseite des Anzeigergehäuses her sichtbar sein, für eine visuelle Anzeige. Er kann jedoch auch für mechanische, elektrische oder magnetische Betätigung eines Schalters ausgebildet bzw. angeordnet sein, etwa gemäß der US-Patentschrift 30 77 854 von David B. Pail, oder zum Bewegen eines Anzeigeelements, wie eines Zeigers oder magnetischer Fibern, entweder direkt oder magnetisch. Dies kann dadurch geschehen, daß ein Vorsprung oder Anschlag in die Betätigungsstellung gedreht wird.

Das Vorspannmittel, durch das der hin- und herbewegbare magnetische Körper entweder in Richtung auf den drehbaren magnetischen Körper oder den Anker zu oder aber in entgegengesetzter Richtung gehalten wird, kann eine magnetische Anziehungs- oder Rückstoßkraft zwischen diesen magnetischen Teilen sein, wodurch die Anzahl der wesentlichen Komponenten des Systems auf drei vermindert wird, nämlich die beiden magnetischen Körper und das Vorspannmittel für den anzeigenden Teil. Dieses erste Vorspannmittel kann auch die Gestalt einer Feder, einer konischen Feder oder einer federnden Ringscheibe haben, wie beispielsweise eine Tellerfeder; das weitere bzw. zweite Vorspannmittel zum Drehen des drehbaren magnetischen Körpers kann auch eine Feder sein, in diesem Fall eine Torsionsfeder. Dieses zweite Vorspannmittel kann auch ein dritter Magnet sein, entsprechend der US-Patentschrift 3140690 von M. P. LSiebel, in welchem Falle wahlweise noch eine Feder zusätzlich vorgesehen werden kann.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen typischen magnetischen Druckanzeiger, bei dem das Anzeigeorgan die Form einer Kugel hat, von der eine Hälfte der Oberfläche gefärbt ist, um von der Außenseite des Gehäuses her eine visuelle Anzeige zu ermöglichen, wobei in dieser Figur der Anzeiger in nicht betätigter Stellung gezeigt ist;

F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt, wobei der Anzeiger jedoch in der betätigten Stellung gezeigt ist;

F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 1 in Pfeilrichtung gesehen;

F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 1 in Pfeilrichtung gesehen;

Fig.5 einen Längsschnitt durch die Kugel nach der Linie 5-5 der F i g. 1 in Pfeilrichtung gesehen; und

Fi g. 6 einen Längsschnitt durch eine andere Ausfüh

rungsform des magnetischen Druckanzeigers der Fig. 1, wobei der die Anzeige gebenden Kugel eine Anschlageinrichtung zum Betätigen eines Schalters zugeordnet ist.

Der magnetische Druckanzeiger nach F i g. 1 bis 5 weist ein hin- und herbewegbares magnetisches Element 1 und ein drehbares magnetisches Element 2 auf, die zu gegenüberliegenden Seiten einer Trennwand bzw. eines Ankers 3 aus magnetischem Material innerhalb eines Gehäuses 4 gelagert sind, das sowohl aus magnetischem als auch nichtmagnetischem Material bestehen kann. Die Elemente 1 und 2 sind dem Anker benachbart mit entgegengesetzten Magnetpolen angeordnet, so daß beide durch die zwischen ihnen wirkende magnetische Anziehung gegen den Anker gezogen werden. Vorzugsweise besteht das magnetische Element 1 aus permanent magnetisiertem Metall, wie etwa Alnico VI, Alnico VIII, oder keramisch-magnetischem Material, od. dgl. Das magnetische Element 2 kann wie das Element 1 aus permanent magnetisiertem Metall geformt sein, aber es kann auch aus geeignetem magnetischem Material, wie beispielsweise Eisen, bestehen. Die Trennwand bzw. der Anker 3 besteht aus geeignetem magnetischem Material, beispielsweise Eisen, kann jedoch auch aus nichtmagnetischem Material bestehen.

Das magnetische Element 1 ist in einem rohrförmigen Kolben 5 gelagert und mit diesem gleitbar in einer zylindrischen Bohrung 6 des Gehäuses 4 angeordnet,

J₀ wobei es durch ein Vorspannmittel, im vorliegenden Fall eine Druckfeder 7, gegen den Anker 3 gedruckt wird. Der im vorliegenden Fall aus dem Kolben 5 und dem magnetischen Element 1 bestehende hin- und herbewegbare magnetische Körper könnte auch einstückig aus magnetischem Material hergestellt sein. Um einen Übertritt des strömenden Mediums von einer Ringkammer 8 an dem einen Ende der Bohrung 6 in einen Raum 9 an deren anderem Ende zu verhindern, ist eine Flüssigkeitsdichtung zwischen der Bohrung 6 und dem Kolben 5 in Gestalt eines O-Ringes 10 aus Polytetrafluoräthylen oder anderem geeigneten Dichtungsmaterial vorgesehen. Die Abdichtung kann jedoch auch durch enge Toleranzen zwischen dem Kolben und der Bohrung unter Weglassung des Ringes 10 erfolgen. Die

₄j Feder 7 ist entsprechend dem gewünschten Betätigungsdruck gewählt, um eine Bewegung des Kolbens 5 von dem Anker 3 fort zu ermöglichen, wenn der Druck im Raum 8 den Druck im Raum 9 um ein Maß überschreitet, das dem für die Betätigung des Anzeigers vorgesehenen Differentialdruck entspricht.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dient der Druckmesser zum Messen eines Druckabfalls an einem den Druck beeinflussenden Bauteil wie beispielsweise einem Filter (das hier nicht gezeigt, aber beispielsweise

in der US-Patentschrift 29 42 572 dargestellt ist). Es wird also ein strömendes Medium unter Druck dem Filter oder sonstigen Bauteil über eine (nicht gezeigte) Einlaßleitung zugeführt und tritt am anderen Ende des Bauteils durch eine (nicht gezeigte) Auslaßleitung aus.

Eine Bohrung 12 am Gehäuse 4 steht in Verbindung mit dieser Einlaßleitung und überträgt deren Druck in den Raum 8 auf der einen Seite des Kolbens 5, während der Raum 9 am anderen Ende des Kolbens 5 über eine öffnung 39 in Verbindung mit der Auslaßleitung steht

Der Druckunterschied zwischen Einlaß- und Auslaßleitung ist ein Maß für den Druckabfall und damit die Verstopfung am Filter oder sonstigen Bauteil, und die unterschiedlichen Drucke werden auf diese Weise den

beiden Seiten des Kolbens 5 zugeführt.

Wenn es erwünscht oder erforderlich ist, zu verhindern, daß von der eintretenden Strömung mitgeführte Verunreinigungen die Bohrung 12 und/oder den Raum 8 verstopfen und möglicherweise dadurch die Bewegung des Kolbens behindern, kann ein geeignetes ringförmiges Filterelement über der Bohrung 12 an der Außenseite des Gehäuses 4 angebracht werden.

Um den Einbau des Kolbens 5 zu erleichtern, ist die Bohrung 6 an ihrem offenen Ende durch eine Kappe 13 abgedeckt, gegen die sich das eine Ende der Feder 7 abstützt, während deren anderes Ende gegen eine Schulter 14 am Kolben 5 anliegt. Die Kappe 13 wird durch einen Halteflansch 15 ständig am Gehäuse 4 gehalten. Die Feder 7 kann ilen jedoch auch am Gehäuse 4 statt an der Kappe 13 abstützen, wodurch letztere entbehrlich wird.

Die Trennwand bzw. der Anker 3 ist hier als einstückiges Teil des Gehäuses 4 abgebildet und begrenzt das untere Ende einer zweiten Bohrung 16 im Gehäuse 4; der Anker 3 kann jedoch auch als gesondertes Teil im Preßsitz und flüssigkeitsdicht in das Gehäuse 4 eingesetzt sein, um die beiden Bohrungen 6 und 16 zu trennen. Beide Bohrungen liegen hier koaxial, was jedoch nicht erforderlich ist.

Am Gehäuse 4, und zwar quer über die Oberkante der aufrechten Wand 17 um die Bohrung 16, sind Zapfen 18 und 19 drehbar in Lagern 20 und 21 angeordnet, die von der Oberkante der Wand 17 und einer Kappe 30 gebildet werden. Die Kappe 30 besteht aus transparentem Kunststoff und übergreift mit einem nach innen gerichteten, geflanschten Rand 31 den nach außen vorspringenden Rand 17 des Gehäuses.

Fest an den Zapfen 18 und 19 angebracht und zu gemeinsamer Drehung mit diesen verbunden, vorzugsweise mit dem Schwerpunkt auf der Drehachse, ist eine Kugel 23 aus nichtmagnetischem Material, in vorliegendem Fall aus Kunststoff wie beispielsweise Polyamid oder Polytetrafluorethylen. Die Kugel 23 nimmt in einer durchgehenden diametralen Bohrung 24 das magnetische Element 2 in Preßsitz auf, dessen beide Enden leicht über den Umfang der Kugel vorstehen. Die Bohrung 24 verläuft senkrecht zu der durch die Zapfen 18 und 19 bestimmten Drehachse, so daß das magnetische Element 2 um diese Achse rotiert. In einer koaxial mit dem Zapfen 18 vorgesehenen Sackbohrung 25 der Kugel ist eine Torsionsfeder 26 befestigt. Ein am Ende des Zapfens 18 angebrachter Stellknopf 27 dient zum Drehen des Zapfens und der Kugel, um den Anzeiger nach einer Betätigung wieder in die Anfangsstellung zu bringen. Ein staubdichter Ring 33 aus Silikon- oder Polyamidfilz verhindert den Eintritt von Verunreinigungen durch das Zapfenlager 20 hindurch in die Sackbohrung 25 und die den Raum für die Kugel bildende Bohrung 16. Die Torsionsfeder 26 hat die Tendenz, die Kugel 23 zu drehen und damit das magnetische Element 2 von dem Anker 3 weg aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung in die der F i g. 2 zu bewegen, aber die Kugel 23 mit dem magnetischen Element 2 wird normalerweise durch die magnetische Anziehung an den Anker 3 und das magnetische Element 1 in der Stellung der F i g. 1 gehalten. Diese Anziehungskraft zwischen diesen Elementen ist hierfür ausreichend, solange die einander gegenüberstehenden Enden der magnetischen Elemente 1 und 2 einen vorbestimmten Abstand, beispielsweise ein oder zwei mm nicht überschreiten. Wenn jedoch das magnetische Element 1 von dem Element 2 wegbewegt wird, so daß der Abstand größer als dieser Wert ist, so wird die dadurch verminderte magnetische Anziehungskraft von der Kraft der Feder 26 überwunden, und die Kugel 23 wird in die Stellung der F i g. 2 gedreht.

Die beiden Hälften 28 und 29 der Oberfläche der Kugel 23 können unterschiedlich gefärbt sein, zweckmäßig in augenfälligen Farben, etwa Rot oder Orange für die Hälfte 29 und Grün oder Weiß für die Hälfte 28. Der Beobachter kann dann durch die transparente Kappe 30

ίο hindurch eine Betätigung des Druckmessers feststellen, weil die rote oder orange Farbe der Hälfte 29 sichtbar wird, wie in F i g. 2 gezeigt.

Um zu verhindern, daß die Kugel 23 eine volle Drehung von 360° macht und damit bei einer einfachen Betätigung wieder in die Anfangsstellung gelangt, ist ein Anschlagstift 34 von der Kugel vorspringend (F i g. 5) vorgesehen. Nach einer Drehung um 180° trifft der Anschiagstift 34 auf eine Kante 37 an der Innenwand des Gehäuses bzw. der Kappe und bringt damit die Kugel zum Stillstand.

In der Anfangsstellung der Kugel 23 ruht der Anschlagstift 34 an der gegenüberliegenden Seite der Bohrung 16 auf der gleichen Kante 37, wie strichpunktiert in Fig.5 angedeutet ist. Eine nach außen vorspringende Hohlrippe 67 der Kappe 30 schafft genügend Raum für diese Bogenbewegung des Anschlagstifts 34.

Die Drehung der Kugel 23 kann auf jeden beliebigen Winkel beschränkt werden durch geeignete Wahl der Lage für den Anschlagstifl 34 und einen damit zusammenwirkenden Gegenanschlag nach Art der Kante 37. Auch kann die Drehung nach 180° oder einer beliebigen anderen Stellung durch einen dritten Magneten in der Wand der Bohrung 16 angehalten werden, wobei dieser dritte Magnet das magnetische Element 2 in. der gewünschten Lage durch eine Anziehungskraft hält, die stärker ist als die von dem magnetischen Element 1 und dem Anker 3 ausgeübte Kraft.

Ein übliches Bimetall-Element 38 ist mit Vorspannung gegen die Innenseite der Wand am unteren Ende der Bohrung 16 vorgesehen und wird dort durch seine eigene Federkraft gehalten. Das Bimetall-Element 38 besteht vorzugsweise aus einem inneren und einem

äußeren Streifen 65 bzw. 66, die, z. B. durch Schweißung, so verbunden sind, daß sie sich mit sinkender Temperatur nach innen biegen. Bei normalen Temperaturen ist der Minimalradius des Elements 38 größer als der der Kugel 23 und gestattet eine freie Drehung der

Kugel in der Bohrung 16. Wenn die Temperatur jedoch unter einen vorbestimmten Wert sinkt, bei der beispielsweise die Viscosität der zu filternden Flüssigkeit erheblich ansteigt, z. B. 0° bis 16°, krümmt sich das Bimetall-Element 38 nach innen, so daß der Streifen 65 in eine in der Kugel 23 vorgesehene Aussparung 69 ragt (Fig.5) und damit eine Drehung der Kugel bei Betätigung des druckempfindlichen magnetischen Elements verhindert

Im Betriebszustand des Druckmessers wird der Druck

des zu filternden Mediums in der Einlaßleitung über die Bohrung 12 dem Raum 8 zugeführt und wirkt auf das magnetische Element 1 und den Kolben 5 im Sinne einer Bewegung von dem Anker 3 weg, entgegen der Kraft der Feder 7 und dem Druck der Auslaßleitung, der dem

Raum 9 über die Öffnung 39 übertragen wird. Wenn die Differenz zwischen Einlaß- und Auslaßdruck größer als die Kraft der Feder 7 ist, wird der Kolben 5 in der Bohrung 6 vom Anker 3 wegbewegt Wenn das

magnetische Element 1 dabei einen bestimmten Abstand von dem magnetischen Element 2 überschreitet, ist die gegenseitige Anziehungskraft beider Elemente kleiner als die Kraft der Feder 26, die dann das magnetische Element 2 der Kugel von dem Anker 3 wegdreht, bis die rote oder orange Hälfte 29 der Kugel 23 in der Kappe 30 erscheint und der Anschlagstift 34 gegen die Kante 37 trifft, so daß die Kugel 23 nunmehr durch die Feder 26 in der betätigten Stellung gemäß F i g. 2 gehalten wird.

In dieser Stellung zeigt die Kugel 23 an, daß die Druckdifferenz größer als ein vorbestimmter Wert ist, dementsprechend die Feder 7 gewählt wurde. Die Kraft der Feder 7 kann z. B. so gewählt sein, daß das magnetische Element I von dem Anker 3 wegbewegt wird, sobald die Druckdifferenz 2,45 kg/cm² überschreitet, so daß dann ein Signal abgegeben wird.

Nach einer Anzeige kann die Kugel 23 aus der Stellung gemäß F i g. 2 in die Ausgangsstellung gemäß F i g. 1 zurückgedreht werden. Falls inzwischen auch der Kolben 5 seine Ausgangsstellung gemäß F i g. 1 wieder eingenommen hat, wird dann die Kugel 23 über das magnetische Element 2 gehalten, das von dem Anker 3 angezogen wird. Sollte jedoch der Kolben 5 noch nicht in die Ausgangsstellung zurückgekehrt sein, so nimmt die Kugel 23 nur solange die Anfangsstellung ein, wie sie von Hand über den Stellknopf 27 in dieser Lage gehalten wird, und dreht sich anschließend automatisch wieder zurück, weil dann die Anziehungskraft auf das magnetische Element 2 nicht ausreicht, um die Kraft der Torsionsfeder 26 zu überwinden. Solange das Strömungssystem angeschlossen bleibt, läßt sich also die Anfangsstellung nicht wieder herstellen, sondern der Anzeiger signalisiert weiterhin, daß das Filterelement ausgewechselt oder der sonstige fehlerhafte Strömungszustand korrigiert werden muß, bis die betreffende Maßnahme tatsächlich getroffen wurde.

Bei niedrigen Temperaturen, z. B. unter 0°, krümmt sich das Bimetall-Element 38 und greift mit seinem Innenstreifen 65 in die Aussparung 69 der Kugel 23 ein. Eine Drehung der Kugel ist daher auch dann nicht möglich, wenn das magnetische Element 2 unter der Wirkung eines die Kraft der Feder 7 überwindenden Druckdifferentials infolge erhöhter Viskosität des Mediums bei dieser niedrigen Temperatur bestrebt ist, sich vom Anker 3 wegzubewegen; eine unzutreffende Anzeige, daß der Filtereinsatz verstopft sei, wird dadurch verhindert

Der Druckanzeiger kann nach Wunsch auch dazu verwendet werden, einen Gesamtdruck gegenüber der Atmosphäre anzuzeigen, anstatt eines Druckdifferentials, wenn die öffnung 39 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Entsprechend kann auch ein absoluter Druck angezeigt werden durch Anschließen der öffnung 39 an ein Vakuum.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.6 ist die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Kugel, also der drehbare magnetische Körper, für die Betätigung eines elektrischen Signals ausgebildet das wahlweise — je nach der verwendeten elektrischen Schaltung — auf irgendeine übliche Art zum Unterbrechen einer Strömung oder zur Abgabe eines Warnzeichens verwendet werden kann.

Der Druckanzeiger der Fi g. 6 weist ein Gehäuse 40 mit zwei magnetischen Elementen 41 und 42 auf, die zu gegenüberliegenden Seiten eines Ankers 43 gelagert sind Das magnetische Element 42 befindet sich in einer diametralen Bohrung 36 der Kugel 35. Eine Kontaktnase 44 ist in eine nichtradiale Sackbohrung 45 neben dem magnetischen Element eingesetzt. Die Kugel 35 ist um Zapfen 18 und 46 drehbar in einer Aussparung 56 des Gehäuses 40 gelagert.

Um bei Betätigung des Anzeigers ein elektrisches Signal abzugeben, ist ein Schalter 50 in einem Gehäuse 51 vorgesehen, das, wie ii. der Zeichnung gezeigt, ein Teil des Anzeigegehäuses 40 ist, aber auch gesondert ausgebildet sein könnte. Auf dem Schalter 50 ist ein ίο Hebel 53 bei 54 schwenkbar gelagert und erstreckt sich mit seinem einen Ende 55 in die Aussparung 56 des Gehäuses 40, nahe der Kugel 35, in den Drehweg der Kontaktnase 44. Oberhalb des Hebels 53 befindet sich ein Schaltknopf 60, der durch den Hebel 53 bewegt wird • 5 und den Schalter 50 betätigt, wenn infolge einer Drehung der Kugel die Koniakinase 44 in Berührung mit dem Ende 55 des Hebels 53 kommt und diesen gegen den Schaltknopf 60 drückt. Für eine Fernübertragung der Anzeige gehen elektrische Leitungen 61 von dem Schalter 50 aus, über die in beliebiger bekannter Weise elektrische Stromkreise geschlossen werden können, sobald der Schalter betätigt wird.

Bei Betrieb des Druckanzeigers nach Fig.6 wird über eine (nicht gezeigte) Leitung der Raum 62 am oberen Ende der zylindrischen Bohrung 63 an eine Quelle hohen Drucks angeschlossen, der das magnetische Element 41 mit dem Kolben 47 von dem Anker 43 weg entgegen der Kraft einer (nicht gezeigten) Feder bewegt, wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bis 5. Der Raum jenseits des Kolbens 47 kann an einer Abgabeleitung (wenn der Raum 62 an eine Zuführleitung angeschlossen wurde und es sich um die Messung eines Druckdifferentials handelt) oder an die Atmosphäre oder an ein Vakuum angeschlossen werden. Wenn die Druckdifferenz zu beiden Seiten des Kolbens 47 größer als die auf ihn wirkende Federkraft ist, wird er von der Trennwand bzw. dem Anker 43 wegbewegt. Wenn der Abstand des magnetischen Elements 41 vom Anker 43 einen bestimmten Wert erreicht, werden der Druckanzeiger und der elektrische Schalter 50 betätigt. Die Kugel 35 mit dem magnetischen Element 42 dreht sich unter der Wirkung der Torsionsfeder 64, bis die Kontaktnase 44 gegen das Ende 55 des Hebels 53 trifft und diesen gegen den Schaltknopf 60 zum Betätigen des Schalters 50 drückt.

Gleichzeitig mit dem Betätigen des Schalters 50 erscheint das unterschiedlich gefärbte Segment 49 der Kugel 35 im Blickfeld und ergibt auch ein visuelles Zeichen für die Betätigung des Anzeigers, und der andere Pol des magnetischen Elements 42 wird von dem Anker 43 mit genügender Kraft angezogen, um das Element 42 gegen den Anker 43 und damit die Kugel 35 und die Kontaktnase 44 in der betätigten Stellung zu halten.

In beiden in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen sind die magnetischen Elemente 1 und 2 bzw.

41 und 42 so angeordnet, daß sie mit entgegengesetzten Polen einander anziehen.

Ein äquivalentes Ergebnis läßt sich jedoch auch dadurch erhalten, daß die Elemente 1 und 2 bzw. 41 und

42 mit gleichnamigen Polen einander gegenüberstehend für gegenseitige Abstoßung angeordnet werden. Dies erfordert nur geringfügige Abänderungen des Aufbaus, die für jeden Fachmann ohne weiteres durchführbar sind.

Die Kugel 35 kann auch zum Betätigen eines Magnetschalters, etwa eines Blattfederschalters dienen, wobei dann keine öffnung der Kappe 30 erforderlich ist

In diesem Faille wird durch das magnetische Element 42 ein oberhalb von diesem angeordneter magnetischer Schaltarm entweder angezogen oder abgestoßen. Wenn das magnetische Eleme:.i 42 sich, wie in F i g. 6 gezeigt, vollständig durch die Kugel 35 hindurch erstreckt, stößt es den Schaltarm in seiner einen Stellung ab und zieht ihn in der anderen an, wobei der Schaltarm in einer der beiden Stellungen den Schalter betätigt

Statt eine Kontaktnase in einer Aussparung 45 der Kugel gemäß Fig.6 vorzusehen, kann auch eine Nockenfläche am Stellknopf 27 zum Betätigen eines Schalthebels verwendet werden, so daß in der einen Stellung der Kugel 35 ein Schaltvorgang mechanisch ausgelöst wird, ohne unter die Kappe 30 ragende Teile.

Bei beiden Ausführungsbeispielen können die magnetischen Elemente 1 bzw. 41 umgekehrt werden, so daß ihre Südpole den Südpolen der magnetischen Elemente 2 bzw. 42 gegenüberstehen, wobei die Elemente 1 bzw. 41 sich in ihrer Normalstellung bzw. Anfangsstellung am anderen Ende der Gehäusebohrung befinden, während die Feder 7 gleichfalls zum gegenüberliegenden Ende des Kolbens verlegt wird, um diesen in umgekehrter

Richtung wie bei den gezeigten Ausführungsbeispielen zu drücken. Auch die Anschlüsse der Druckleitungen bei 12 und 39 müssen umgekehrt werden, so daß der Abgabedruck des zu prüfenden Filters od. dgL, bzw. der niedrigere Druck, über die Bohrung 12 und der Einlaßdruck über die Öffnung 39 zugeführt wird. Ein auf den Kolben 1 bzw. 41 wirkendes Druckdifferential tendiert dann dazu, den Kolben gegen den Anker 3 bzw. 43 zu bewegen und das zweite magnetische Element 2 bzw. 42 von diesem zu stoßen, gegebenenfalls in eine Betätigungsstellung. Bei einer solchen Ausführungsform müssen natürlich beide Elemente ! und 2 bzw. 41 und 42 Magnete sein, es sei denn, daß der Anker 43 anstelle der magnetischen Elemente 2 bzw. 42 ein Magnet entgegengesetzter Polarität ist

Die beiden gezeigten Ausführungsformen sind also so ausgelegt, daß der höhere von zwei Drücken dem Kolben 1 bzw. 47 über die Bohrung 12 zugeführt wird. Wenn die beiden magnetischen Elemente sich dagegen abstoßen, muß der höhere Druck über die Öffnung 39 zugeführt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetischer Druckanzeiger mit zwei bewegbar gelagerten, unter Vorspannung stehenden und sich gegenseitig beeinflussenden magnetischen Körpern, von denen der eine hin- und herbewegbar ist und der Wirkung des zu messenden Drucks unterliegt, wobei der hin- und herbewegbare erste magnetische Körper mit Abstand von dem zweiten magnetischen Körper diesen anziehend oder absto-Bend gelagert ist, und erste Vorspannmittel den hin- und herbewegbaren magnetischen Körper in Richtung auf den zweiten magnetischen Körper oder einen Magnetanker hin oder von diesem weg belasten und zweite Vorspannmittel auf den zweiten magnetischen Körper wirken, wobei der zweite magnetische Körper aus seiner Normallage in eine Anzeigelage bewegbar ist, wenn der Abstand zvfischen den beiden magnetischen Körpern sich ändert, als Folge einer Änderung des auf den ersten magnetischen Körper wirkenden Druckes entgegen einer vorbestimmten Kraft seiner Vorspannmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite magnetische Körper (23,35) drehbar gelagert ist und daß die auf ihn wirkenden zweiten Vorspannmittel (26, 64) im Sinne einer Drehung um eine Achse ausgebildet sind, die unter einem Winkel zur Richtung der Hin- und Herbewegung des ersten magnetischen Körpers liegt.

2. Druckanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbar magnetische Körper (23, 35) die Gestalt einer Kugel hat, in der diametral ein magnetisches Element (2,42) angeordnet ist.

3. Druckanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare magnetische Körper die Gestalt eines Zylinders hat, in dem diametral ein magnetisches Element angeordnet ist.

4. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannmittel (26,64) eine Feder ist.

5. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannmittel ein Magnet ist.

6. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und hergehende und der drehbare magnetische Körper Magnete sind.

7. Druckanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der magnetisehen Körper ein Magnet ist, während der andere aus magnetisierbarem Material besteht.

8. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare magnetische Körper (23, 35) so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß er nach seiner Betätigung sichtbar wird.

9. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem drehbaren magnetischen Körper (35) ein durch diesen betätigbarer Schalter (50) zugeordnet ist.

10. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der beiden magnetischen Körper (23) eine Bimetalleinrichtung (38) zugeordnet ist, die dessen Bewegung bei Temperaturen unterhalb eines festgelegten Wertes blockiert.

1!. Druckanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite magnetische Körper durch eine Wand (3, 43) getrennt sind, daß beide magnetische Körper aus magnetisierbarem Material bestehen und daß die Wand ein Magnet isL

12. Druckanzeiger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden magnetischen Körper ein Magnet ist und daß auch die Wand (3,43) ein Magnet ist.

13. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und hergehende und der drehbare magnetische Körper (5,47 bzw. 23,35) sich gegenseitig anziehen.

14. Druckanzeiger nach einem der Ansprüche von 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und hergehende und der drehbare magnetische Körper (5,47 bzw. 23,35) sich gegenseitig abstoßen.

15. Druckanzeiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare magnetische Körper (23, 35) durch eine Anschlageinrichtung (34, 37) in seiner Drehung auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt ist

16. Druckanzeiger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Maß des Drehweges etwa 180° beträgt.