DE2447857C3 - Strömungsfühler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Strömungsfühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

JiI Die US-PS i3 54 716 zeigt einen Strömungsfühler, der in ein Gehäuse ersetzbar ist Er besitzt eine als senkrechte Trennungswand ausgebildete Klappe, die fest an einem Teil des Strömungsfühlers angebracht ist. Diese Trennwand grenzt einen Strömungsquerschnitt

_>-, ab, der bei allen Strömungsgeschwindigkeiten im wesentlichen gleich groß bleibt Der Ströriungsdruck auf die Trennwand überträgt sich unter relativ großer Hebelwirkiing auf einen Deckel, der dadurch einer zusammengesetzten Materialspannung ausgesetzt wird.

ίο Mit Dehnungsmeßstreifen wird diese Spannung gemessen. Daraus werden Rückschlüsse auf die Strömungsgeschwindigkeit gezogen. Bei diesem Strömungsfühler ist der ineßtechnische Aufwand sehr groß. Er arbeitet nicht sehr genau und ist vor allem nicht dazu geeignet, einen

j-, großen Bereich von Durchflußmengen, bzw. Strömungsgeschwindigkeiten zu erfassen. Bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten kann das Medium nahezu widerstandslos durch den Meßspalt strömen und der Druck auf die Trennwand ist so gering, 'iaß außeror-

■111 dentlich feinfühlige Dehnungsmeßeinrichtungen notwendig wären, um überhaupt einen Meßwert zu bekommen. Dagegen wird der Druck auf die Trennwand bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten infolge des quadratischen Anwachsens des Widerstandes

π außerordentlich groß, so daß dann wieder die Dehnungsmeßeinrichtungen in Gefahr sind, zerstört oder beschädigt zu werden.

Aus der US-PS 20 29 633 ist ein Strömungsfühler bekanntgev/orden, der eine schwenkbare Klappe hat,

ίο die vor einer Flüssigkeitsaustrittsöffnung hängt und bei Auftreten einer Strömung ausgelenkt wird. Dadurch wird ein äußerer, mit einem Gewicht versehener Anzeigearm bewegt. Hier findet keine mechanisch/elektrische Umsetzung statt und die Einrichtung ist nicht

Vt geeignet, als Strömungsmeßfühler in Hydraulikanlagen eingesetzt zu werden, weil sie gleichzeitig die Wirkung einer Rückschlagklappe hat, d. h. eine Strömungsumkehrung nicht nur nicht anzeigen kann, sondern sogar verhindert.

bo In der britischen Patentschrift 13 35 041 ist
Strömungsfühler beschrieben, der
zentralen Stellung aus, in der
verschließt, gegen Federelemenle verschiebbaren Schleifer besitzt. Die Öffnung hat eine solche Form, daß der Druckabfali durch den Fühler proportional zum Flüssigkeitsstrom ist. Dieser Druckabfall könnte in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, aber es ist zweckmäßiger, den Schleifer mit dem Schleifer eines

einen von einer er eine öffnung

Potentiometers so zu verbinden, daß die Spannung an der Anzapfstelle des Potentiometers direkt proportional zum Flüssigkeitsstrom zum Fühler ist. Ein Nachteil dieses Fühlers besteht in der Schwierigkeit, ihn in eine Anschlußplatte einzusetzen und dabei die Abmessungen der Anschlußplatte so klein wie möglich zu halten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Strömungsmeßfühler zu schaffen, der insbesondere zum Einbau in kompaku. Hydrauükeinheiten geeignet ist und ein genaues Meßsignal über einen sehr großen Bereich m von Strömungsgeschwindigkeiten liefert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Merkmale von Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Bei dem Strömungsfühler nach der Erfindung wird κ, schon bei relativ geringen Durchflußgeschwindigkeiten die Klappe mit einer erheblichen Kraft um einen wesentlichen Betrag ausgelenkt Somit kann der mechanisch/elektrische Wandler ein ausreichendes elektrisches Meßsignal erzeugen, das der Strömungsge- 2» schwindigkeit proportional sein kann. Der Strömungsfühler nach der Erfindung kann eine in sich geschienene Einheit sein, die in die Anschlußplatte eingesetzt ist und von dieser den Strömungskanal benutzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der _>-, Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Anschlußplatte, in der ein Strömungsfühler angeordnet ist,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh- μ rungsform eines in der Anschlußplatte nach F i g. I angeordneten Strömungsfühlers,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Strömungsfühler nach F i g. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, r.

F i g. 5 einen Schnitt durch einen Strömungsfühler nach Fig. 2 bis 4 in dem Strömungsdurchgang der Anschlußplatte nach Fig.!,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines otrömungsfühlers, κι

F i g. 7 eine perspektivische Detail-Ansicht von Teilen des Strömungsfühlers nach F i g. 6 und

F i g. 8 eine teilweise perspektivische Ansicht eine* Endes des Strömungsfühlers nach F i g. 6 und /.

In Fig. 1 ist eine Anschlußplatte 19 in Form eines rechteckigen Blocks dargestellt Dieser ßlock hat vier Durchgänge oder Anschlüsse 21, 22, 23 und 24, die jeweils zueinander in Übereinstimmung mit gültigen Normen angeordnet sind. Die Anschlußplatte 19 hat zusätzliche Löcher oder Durchbohrungen 25, die die Befestigung der Anschlußplatte an andere Blöcke, wie z. B. Ventilblöcke, ermöglichen.

Um die Flüssigkeitsströmung durch den Durchgang 23 messen zu können, ist ein Strömungsfühler 20 vorgesehen, der in eine Bohrung 26 eingefügt ist, die eine Öffnung in der Anschlußplatte 19 von einer Seitenfläche 27 bildet Die Achse 28 der Öffnung 26 ist senkrecht zu der Achse 29 des Durchganges 23. Die öffnung 26 schneidet die Öffnung 23 an, aber die Achsen 28 und 29 überkreuzen sigh nicht Dies wird in F i g, 5 der to Zeichnungen deutlicher dargestellt

Der Strömungsfühler 20 gemäß Fig.2 bis 5 der Zeichnungen umfaßt eine Klappe 80, die an einer in einem Gehäuse 82 drehbar gelagerten Achse 81 befestigt ist. Diese Klappe 80 arbeitet mit einem Vorsprung 83 zusammen (Fig.5), der teilweise in den Strömungsdurchgang 23 vorsieht. In der Mittellage der in den Zeichnungen dargestellten Klappe 80 ist der Strömungsdurchgang geschlossen oder abgedichtet. Die Flüssigkeitsströmung durch den Durchgang 23 in einer oder anderer Richtung verschiebt die Klappe 80 im oder gegen den Uhrzeigersinn gegen die Kraft einer in Drehrichtung wirksamen Feder 85. Die Achse 81 ist an dem Schleifer eines Dreh-Potentiometers 86 befestigt, um den Schleifer links oder rechts von seiner Mittellage zu verschieben. Eine zugeführte konstante Spannung wird zwischen die Anschlüsse 87 und 88 angelegt, und die Spannung auf dem Schleifer erscheint an einem Anschluß 89 als Strömungs-Meßsignal. Die Schraubenfeder 85, das Potentiometer 86, die Klappe 80 und der Vorsprung 83 können derart ausgebildet sein, daß das an dem Anschluß 89 erscheinende Signal proportional zu der Flüssigkeitsströmung durch den Durchgang 23 ist.

Das Gehäuse 82 ist durch einen Deckel 30 verschlossen, der mit einem Flansch 31 versehen ist und einen Dichtring 32 trägt, um durch Schrauben 33 ein Festlegen des Gehäuses in seiner Lage innerhalb der öffnung 26 und eine Befestigung in die r öffnung zu ermöglichen. Eine schmale öffnung 34 in cicrr Deckel 30 gestattet Zugang zu den Anschlüssen 87,88 und 89. Aus F i g. 5 ist zu ersehen, daß der Vorsprung 83 einstückig mit der Anschlußplatte 19 ausgebildet ist. Der Durchgang oder Anschluß 23 kann durch Bohren von einander gegenüberliegenden Flächen 35 und 36 der Anschlußplatte zu deren Mitte unter Bildung eines dünnen Steges und dann durch Bohren der öffnung 26 von der Seitenfläche 27 gebildet werden, wobei man in die beiden vorhergehenden öffnungen in diesem Steg eindringt und einen Teil des Steges entfernt und dadurch den Vorsprung 83 stehen läßt.

Eine zweite Ausführungsform des Strömungsfühlers 40 ist in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist eine Klappe 90 zur Rotation um eine Achse 91 an einem Ende des Gehäuses 92 drehbar gelagert. Die Klappe 90 arbeitet mit einem Vorsprung 93 zusammen, um einen Strömungsdurchgang 04 abzuschließen bzw. zu verengen. Die Klappe 90 wird durch ein Paar entgegengesetzt wirkender Zugfedern in ihre da.gestellte Null-Lage, in der der Durchgang 94 abgedichtet ist, gedrückt. Die von der Klappe 90 entfernten Enden der Federn 95 sind in dem Gehäuse 92 durch verstellbar Schrauben 96 befestigt. Die Klappe 90 betätigt einen Schleifer 97 eines Linear-Potentiometers 98, wobei der Schleifer 97 an einem Kurbelzapfen oder einem Exzenterzapfen an der Klappe 90 befestigt ist. Eine weitere Einstellschraube 99 dient zur Nullstellung des Potentiometers, der in dem Gehäuse 92 gleitend angeordnet ist und durch eine schmale Schraubenfeder an die Regelschraube 99 angedrückt gehalten wird.

Aus dieser Ausführungsform ist ersichtlich, daß der Vorsprung 93, der dem Vorsprang 83 in F i g. 5 entspricht, nicht in der Anschlußplatte, sondern in dem Gehäuse 92 gebildet h;. Während bei dieser Ausführungsform die Achse 91 der Klappe 90 zu der Achse des Gehäuses 92 senkrecht ist, wenn das Gehäuse in eine passende Öffnung in der Anschlußplatte eingesetzt ist und die Achse der Öffnung in diesem Fall die Achse 29 des Strömungsdurchganges 23 schneidet, fluchtet der Durchgang 94 in dem Gehäuse 92 mit dem Strömungsdurchgang 23, und die Achse 91 der Klappe ist wieder senkrecht zu der Achse 29 des Strömungsdurchganges 23.

Es ist zu erkennen, dalS tn jeder Ausführungsform das Strömungsfühlergehäuse die Form einer Patrone mit geringem Durchmesser hat, die in eine Öffnung eingeführt werden kann, die von einer der Schmalseiten

der AnschluDplattc ausgeht und den Strömungsdurchgang schneidet, durch den die Strömung gemessen werden soll. Dies ermöglicht eine Anordnung des Strömungsfühlcrs in einer AnschluBplatle relativ geringer Dicke.

Zwar sind zwei Ausführungsformen von Slrömungsfiihlern mit mechanisch/elektrischen Wandlern in Form von Potentiometern mit Schleifern dargestellt, jedoch sind andere Formen von mechanisch/elektrischen Wandlern möglich. Zum Beispiel kann ein variabler Kohicpiiitteriwidcrstaiid zur Umwandlung der Bewegung der Klappe 90 in ein elektrisches Signal verwendet werden. Iibcnso können induktive Wandler zur Erzeugung eines von der Lage der Klappe abhängigen Signals verwendet werden.

Eis ist natürlich möglich, zusätzliche Teile in die AnschluBplatle 19 einzufügen. Z. B. können Druck-Wandler (nicht dargestellt) so in die Anschlußplattc eingesetzt werden, daß sie mit einem oder mehreren der Durchgänge 21 bis 24 in Verbindung treten, um den

in flüssigkeitsdruck in den jeweiligen Durchgängen zu messen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1 Palentansprüche:

1. Strömungsfühler zur Erzeugung eines von dem Flüssigkeitsstrom durch einen Kanal in einem Block abhängigen elektrischen Signals, der eine Klappe hat, die sich quer zu dem Flüssigkeitskanal erstreckt und in einem Gehäuse angeordnet ist, das in eine den Flüssigkeitskanal schneidende öffnung einsetzbar ist, wobei die Gehäuseachse quer zum Flüssigkeitskanal verläuft, wobei die Klappe entgegen einer Rückstellkraft durch den Flüssigkeitsstrom in dem Kanal bewegbar ist und der einen mechanisch/elektrischen Wandler besitzt, der in dem Gehäuse zur Umwandlung der Klappenbewegung in das elektrische Signal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (26) seitlich in einem Anschlußblock bzw. einer Anschlußplatte (19) einer Hydraulikeinheit vorgesehen ist, durch die sich der Flüssigkeitskanal (23) von einer Stirnfläche (35) zur anderen (36) erstreckt, daß die Klappe (80, 90) in dem Gehäuse (82, 32) schwenkbar gelagert und aus einer Nullstellung durch den Flüssigkeilsstrom um einen wesentlichen Betrag entgegen wenigstens einer die Rückstellkraft erzeugenden Feder (85, 95) nach beiden Seiten in offene Stellungen mit gegenüber der Nullstellung vergrößertem Querschnitt schwenkbar ist, und daß der mechanisch/ elektrische Wandler (86, 98) zur Umsetzung einer wesentlichen Relativbewegung zwischen seinen beiden gegeneinander bewegbaren Teilen ausgebildet ist.

2. Strömungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (80, 90) in ihrer Nullstellung, mit einer freien Kante rines Vorsprunges (83, 93) zusammenwirkt, der sich in den Flüssigkeitskanal (23) hineinerstreckt.

3. Strömungsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (83) ein einstückiger Bestandteil des Anschlußblocks bzw. der Anschlußplatte (19) ist (F i g. 5).

4. Strömungsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (92) einen mit dem Strömungsdurchgang (23) fluchtenden Durchgang (94) aufweist, und daß die Klappe (90) mit einem in den Gehäusedurchgang (94) vorstehenden Vorsprung (93) zusammenarbeitet (Fig. 6).

5. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, uddurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (28) der Klappe im Bereich der Begrenzung des Flüssigkeitskanals (23) angeordnet ist.

6. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanisch/ elektrische Wandler (86 oder 93) ein Potentiometer umfaßt, dessen Schleifer mit der Klappe (80 oder 90) verbunden ist.

7. Strömungsfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (80) an dem Gehäuse (82) mittels einer mit der Gehäuseachse (28) des Strömungsfühlers koaxialen oder parallelen Achse (81) angeordnet ist (F ig. 2 bis 5).

8. Strömungsfühler nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer ein Dreh-Potentiometer (86) ist, dessen Schleifer direkt mit einer Achse (81) verbunden ist, an der die Klappe (80) angebracht ist.

9. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (90)

an den» Gehäuse (92) um eine Achse (91) drehbar angeordnet ist, die sowohl zu der Gehäuseachse des Strömungsfühlers, als auch zu der Achse (29) des Flüssigkeitskanal (29) querliegt (F i g. 6 bis 8).

10. Strömungsfühler nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer ein Linear-Potentiometer (98) ist, dessen Schleifer (97) mit einem an der Klappe (90) befestigten Kurbelzapfen bzw. Exzenterzapfen verbunden ist.

11. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der anschlußblock oder die Anschlußplatte (19) zusätzlich einen weiteren Fühler aufnimmt