DE2504315A1

DE2504315A1 - Stroemungsanzeiger fuer durchflussmesser

Info

Publication number: DE2504315A1
Application number: DE19752504315
Authority: DE
Inventors: Nils Olav Rosaen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-15
Filing date: 1975-02-03
Publication date: 1976-05-26
Also published as: US3962918A; SE7501166L; FR2291481A1; CA1037284A; IT1040334B; FR2291481B1

Description

Strömungsanzeiger für Durchflußmesser.

Die Erfindung betrifft einen Strömungsanzeiger für Durchflußmesser, mit dem die ein Strömungssystem durchfließende Strömungsmittelmenge angezeigt werden kann, und befaßt sich in diesem Zusammenhang mit einer neuartigen Einrichtung, durch die die Anzeigervorrichtung in Richtung auf die Durchflußstellung Null geführt wird.

Mit Verdrängung arbeitende Durchflußmesser, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 282 102 beschrieben sind, üben auf eine Welle in Abhängigkeit von dem Strömungsmitteldurchfluß des Durchflußmessers ein Drehmoment aus. Ein an dem einen Ende der Welle, das sich außerhalb des Durchflußmessers befindet, befestigter Zeigerarm vermittelt eine sichtbare

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Anzeige der Drehbewegung der Welle und damit der das Gerät durchfließenden Strömungsmittelmenge.

Die auf den Strömungsmittelfluß ansprechende Einrichtung, die "beispielsweise in der oben genannten Druckschrift ein Flügel ist, steht mit der Welle, die in Richtung auf die Strömungsstellung Full gedrückt wird, in Betriebsverbindung. Um dies zu erreichen, wird bei den bisher bekannten Durchflußmessern eine Torsionsfeder verwendet, die auf die Welle und damit auf die mit dieser verbundene Störungsmitteldurchflußmeß vorrichtung in Richtung auf die Strömungsstellung Null eine Kraft ausübt. Die bekannte Torsionsfedereinrichtung weist Jedoch einige Nachteile auf, von denen der größte darin besteht, daß die Torsionsfeder durch das wiederholte Biegen versagen kann. Ein solches Versagen der Torsionsfeder hat jedoch nicht nur eine teuere Reparatur des Durchflußmessers zur Folge, sondern führt auch zu ungenauen Durchflußmeßwerten, bis das Versagen der Torsionsfeder entdeckt wird.

Ein weiteres -wesentliches Problem bei den bekannten Torsionsfedereinrichtungen der obigen Art ist darin zu sehen, daß die von der Torsionsfeder auf die Welle übertragene Drehkraft sich aufgrund der Ermüdung der Feder mit der Zeit ändert. Eine solche Federermüdung führt jedoch im Laufe der Zeit zu immer ungenaueren Durchflußmeßwerten,und diese Ungenauigkeit ist besonders bei Durchflußmessern festzustellen, die eine niedrige Durchflußgeschwindigkeit aufweisen.

Bisher bekannte Anzeigeeinrichtungen für Durchflußmesser dienen häufig auch zusätzlich zur Schaltung eines elektrischen Schalters, sobald der den Durchflußmesser durchquerende Strömungsmittelfluß relativ gering ist. Der elektrische Schalter wieäerum betätigt einen elektrischen Schaltkreis oder dgl., um einen Fernanzeiger oder dgl. einzuschalten.

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Um diese Aufgabe durchzuführen sind bekannte Anzeigeeinrichtungen mit Nocken oder Kurvenscheiben ausgestattet, die mit der Anzeigerwelle betrieblich verbunden sind, um einen elektrischen Schalter zu schalten, sobald die Durchflußmenge bzw. -geschwindigkeit einen bestimmten Wert -erreicht. Die bisher bekannten kurvenscheibenbetätigten oder nockenbetätigten Schalter für Strömungsanzeiger sind jedoch nicht befriedigend. Derartige Schalter bzw. Schalteinrichtungen erfordern nämlich nicht nur einen großen Herstellungsaufwand, sondern neigen ähnlich wie die bekannten Torsionsfedern zum Versagen. Ein Versagen des elektrischen Schalters und/oder seiner Nockenbetätigungseinrichtung hat jedoch die ernsthafte Folge, daß der erforderliche Austausch eines verschmutzten Filterelementes gegen ein sauberes Filterelement nicht stattfindet, wodurch sich in dem Strömungssystem ein Rückstau bilden kann.

Die Erfindung meidet die oben genannten Nachteile der bekannten Anzeiger für Durchflußmesser mit Hilfe eines aufgehängten Gewichts, das mit Hilfe eines flexiblen Körpers, beispielsweise eines Drahtes, an einer Riemenscheibe angebracht ist, die von der Anzeigerwelle drehbar getragen wird. Das Gewicht übt auf die Anzeigerwelle in der einen Drehrichtung eine Vorspannung aus, die im Gegensatz zu der Torsionsspannung einer Feder sich nicht im Laufe der Zeit ändert.

Das senkrechte Anheben des Gewichtes, das sich proportional zur Drehstellung der Zeigerwelle ändert, dient zur Schließung eines elektrischen Schalters, sobald der Strömungsmitteldurchfluß durch das Meßgerät einen bestimmten unteren Grenzwert erreicht. Der elektrische Schalter besteht aus einem ersten elektrischen Kontakt, den ein federndes Metall bildet, sowie einem zweiten elektrischen Kontakt, der sich unter dem ersten

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befindet und von dem wenigstens ein Teil mit dem ersten Kontakt senkrecht fluchtend ausgerichtet ist. Der elektrische behälter befindet sich unter dem Gewicht, so daß letzteres während einer Zeitspanne geringen Strömungsmitteldurchflusses durch das Durchflußmeßgerät den ersten Kontakt nach unten auf den zweiten stößt und den Schalter schließt. Der Schalter wiederum betätigt einen elektrischen Schaltkreis, um eine Signallampe, eine Alarmhupe oder dgl. einzuschalten.

Somit wird erfindungsgemäß eine Spann- und Schaltvorrichtung für einen Durchflußmesserzeiger geschaffen, die mit Elementen ausgestattet ist, welche weder ermüden noch versagen, wie dies bei den bekannten, oben erwähnten Einrichtungen der !Fall ist. Der obere Schaltkontakt, der einer konstanten Biegebewegung unterliegt, stellt vorzugsweise eine billige Konstruktion dar. Um das austauschen des oberen Schaltkontaktes zu erleichtern, ist die ganze Schalteranordnung vorzugsweise auf einem Stopfen montiei't, der sich leicht von dem Durchflußmesseranzeiger entfernen läßt.

Erfindungsgemäß wird also ein Strömungsmittelflußanzeiger geschaffen, der eine optische Anzeige der sich durch einen Durchflußmesser hindurchbewegenden Strömungsmittelmenge erzeugt, wobei der Durchflußmesser dem Gerättyp angehört, der einer Meile in Abhängigkeit von der Veränderung der Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit in den Durchflußmesser eine Drehbewegung erteilt, wobei der Strömungsanzeiger aus einer Anzeigevorrichtung besteht, die mit der besagten Welle betrieblich verbunden ist und eine visuelle oder optische Anzeige der Drehstellung dieser Welle abgibt. Des weiteren ist eine Einrichtung vorhanden, die auf die besagte welle in horizontaler Richtung einen Druck bzw. eine Kraft ausübt und die

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zu diesem Zweck eine auf der Welle gelagerte Riemenscheibe aufweist. Schließlich ist auch ein Gewicht vorhanden sowie ein länglicher flexibler Körper, dessen eines Ende an der Riemenscheibe befestigt ist, und dessen anderes Ende mit dem Gewicht in fester Verbindung steht, wobei die Länge dieses flexiblen Körpers so bemessen ist, daß das Gewicht über im wesentlichen den ganzen Strömungsbereich der Anzeigervorrichtung an dem flexiblen Körper hängt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels naher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Jj'ig. 1 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen

Strömungsanzeigers, wobei gewisse Teile zur Verdeutlichung weggelassen sind,

Pig. 2 eine Teilquerschnittsansicht längs der Linie 2-2 in ü'ig. 1 und

IPig. i> eine .Draufsicht des elektrischen Schalters in vergrößertem Maßstab.

Der Strömungsanzeiger 10 befindet sich in einem Gehäuse 11, das durch Schrauben 14 außen an einem Durchflußmesser 12 befestigt ist. Eine Dichtungsscheibe 16 stellt zwischen dem Strömungsanzeiger 10 und dem Durchflußmesser 12 eine Abdichtung her, um Schmutz, Feuchtigkeit und dgl. vom Eindringen in das Gehäuse 11 abzuhalten.

Der Durchflußmesser 12, der an sich kein Teil der Erfindung darstellt, entspricht vorzugsweise dem Zwangsverdrängungstyp, der in der eingangs genannten Druckschrift dargestellt ist,

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und bei aera eix.e Welle 18 in Abhängigkeit von aer Menge bzw. der Geschwindigkeit des aen i)urch±'lußmesser 12 durchströmten Mediums durch Drenen verstellt wird. Eine nicht dargestellte Lichtungseinrichtung befindet sich zwischen der Welle 18 und dem Durchflußmesser 12, um eine Strömungsmittelverbindung längs der Oberfläche der Welle 18 zwischen dem Strömungsmesser 10 und den nicht dargestellten Strömungsmittelkammern im Durchflußmesser 12 zu verhindern.

Eine Riemenscheibe 20 ist auf der Welle 18 befestigt, beispielsweise durch Verschweißen, eine Klemmschraube, einen Keil oder dgl., kann aber auch mit der Welle 18 aus einem Teil bestehen. Ein flexibles Drahtelement 22, das vorzugsweise aus geflochteneii Metallsträngen besteht, ist in herkömmlicher V/eise an seinem oberen Ende an der Riemenscheibe 20 befestigt und steht an seinem unteren Ende mit einem Gewicht 24- in fester Verbindung, wobei sich das Drahelement 22 um wenigstens einen Teil der oberen Hälfte der Riemenscheibe 20 erstreckt. Die auf das Gewicht 24· einwirkende Schwerkraft hält das Drahtelement 22 zwischen dem Gewicht 24- und der Riemenscheibe 20 in einer vertikalen Lage. Bezogen auf E¹Xg. 1 ist die Drehachse der Riemenscheibe 20 von dem Drahtelement 22 waagrecht versetzt, oomit erzeugt die auf das Drahtelement durch das Gewicht 24- ausgeübte Abwart skr aft an der Riemenscheibe 20 ein Drehmoment und dreht die Riemenscheibe 20 mit der an ihr befestigten Welle 18 im Uhrzeigersinn. Man erkennt, daß dann, wenn sich die Riemenscheibe im Gegenuhrzeigersinn (B'ig. 1) dreht, das Gewicht 24- senkrecht angehoben wird.

Eine Führung 26 mit U-Profilquerschnitt, die einen sich von einen Seite aus wegerstreckenden Flansch 28 aufweist, ist an der Rückseite 30 des Gehäuses 11 durch Schrauben 32 oder dgl.

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mit Hilfe des ilansch.es 28 befestigt. Die U-i'ührung 26 ist ar. dem Gehäuse 11 so befestigt, daß ihre Längsachse senkrecht liegt und da£ sie das Gewicht 24 in sich aufnehmen kann. Die U-i'ührung 26 hat damit die aufgäbe, das Gewicht 24 am pendelartigen Schwingen in horizontaler Sichtung zu hindern.

uer Strömungsanzeiger 1υ weist ferner einen Zeigerarm J4 auf, :;er durch eine Schraube ;6 an dem Lnde cer ¹WeIIe 18 so beffcstirt ist, daß das Drehen der VeIIe 18 eine Schwenkbewegung des äußeren Endes 40 aes Zeigerarms $4 bewirkt. Der Zeigerarm ;i4 ist darüber hinaus vor der U-£ührung 26 angeordnet,, so daß diese Führung die iDcliwenkbewegung des Zeigerarms 54 nicht behindert.

Line vordere Deckelplatte 46, die vorzugsweise aus einem transparenten Material wie Glas oder Plastik besteht, ist auf der Vorderseite des Gehäuses 11 durch Schrauben 44 befestigt und schließt die Vorderseite des Gehäuses 11 ab. Eine Ringdichtung 4-6, die zwischen der Deckelplatte 4-2 und dem Eand des Gehäuses 11 angeordnet ist, verhindert das Eindringen von i'rerndstoffen oder dgl. ins Innere des Gehäuses 11.

Das Innere des Gehäuses 11 weist außerdem ein Ziffernblatt oaer Zeichenscheibe 48 auf. Dieses Ziffernblatt ist an dem Gehäuse 11, bezogen auf die Ansicht von Pig. 1, hinter dem Zeigerarm 3^ befestigt und trägt geeignete Ziffern oder Zeichen 50. Das Ziffernblatt 48 kann an dem Gehäuse 11 in irgendeiner herkömmlichen Weise befestigt werden, wobei jedoch, in der bevorzugten Ausführungsform der Boden des Gehäuses 11 ein Auge ^lyL mit einem nach vorne springenden Zapfen 54 aufweist. Das /..: ffernblatt 48 besitzt eine Öffnung 56, die es ermöglicht, das llatt 48 auf das Auge 52 aufzudrücken, wobei der Zapfen ^M-

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mit der in dem Ziffernblatt 4-8 befindlichen Öffnung 56 fluchtend ausgerichtet ist. Es können natürlich auch mehrere derartige ^ugen 52 in dem Gehäuse 11 vorgesehen werden, um das Zifferblatt 48 oder die Skalenscheibe in der erforderlichen oaer gewünschten Weise zu "befestigen.

Im folgenden wira nun die Arbeitsweise des soweit beschriebenen Strönmngsanzeigers dargestellt. Im Durchflußzustand ITuIl, während alsc der uurchfluBmesser 12 von keiner Strömung durchflossen wird, drückt unter Bezug auf -Big. 1 das Gewicht 24 die Welle 18 über die Riemenscheibe 20 in ihre injUhrzeigersinn äußerste Drehstellung, während dieses Zustands zeigt das Ende 40 des Zeigerarms >4 auf die auf dem Zifferblatt 48 befindliche und in der Zeichnung mit 50 bezeichnete Ziffer "0".

Sobald der Strömungsmitteldurchfluß durch den Durchflußmesser 12 beginnt, dreht sich die Welle 18 im Gegenuhrzeigersinn, wodurch das Drahtelement 22 auf die Μemenscheibe 20 aufgewickelt Una das Gewicht 24 in Richtung auf die in strichpunktierten Linien dargestellte Lage angehoben wird. Gleichzeitig verschwenkt sich der Zeigerarm ;4, der an der Welle durch die Schraube J6 befestigt ist, nach rechts in die wiederum in strichpunktierten Linien dargestellte Position und gibt dadurch auf dem Zifferblatt 48 den genauen Wert der den Durch!'lu:;messer durchfließenden otromungsmittelmenge an.

Aus dem obigen ergibt sich, daß die hier beschriebene, neuartige Vorspanneinrichtung für Strömungsanzeiger die eingangs erwähnten Probleme, die bei den bisher bekannten, mit einer Torsionsfeder ausgestatteten Vorspanneinrichtungen auftraten, beseitigt. Des weiteren ergibt sich, daß der Strömungsanzeiger der hier beschriebenen Art einfach und preiswert gebaut ist und dennoch eine solch stabile Konstruktion aufweist, daß im

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Gegensatz, zu den bisher bekannten Ströinungsai.seigern der Einzelteile derartigen Spannungen und Beanspruchungen ausgesetzt ist, uie typisch sind für das dann erfolgende Versagen solcher Einzelteile.

Dazu kommt, daß ei'finaungGgenr-as ein einfacher und preiswerter elektrischer Schalter 56a im Gehäuse 11 geschaffen wird, der schließt, sobald die Durchflußmenge bzw. Lurchflußgeschwindigkeit des den Durchflußmesser 12 passierenden ütromungsmittels einen bestimmten unteren /«'ert erreicht. l:n Gegensatz zu elektrischen Schaltern, wie sie bisher bei den bekannten Strömungsanzeigern Verwendung gefunden haben, ist eier erfindungsgemäße elektrische Schalter 56a nicht nur preisgünstig herzustellen, sondern auch preisgünstig zu reparieren und/ oder auszutauschen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist der Boden 58 des Gehäuses 11 eine Wabe 60 auf, die mit einer senkrechten Gewindebohrung 62 versehen ist, welche im wesentlichen unterhalb der U-i'ührung 26 liegt. Die Bohrung 62 hat einen erweiterten unteren Teil 64-, der eine ringförmige Anschlagfläche 6? entstehen lüiit. Ein zylindrischer Stopfen 66 mit Außengewinde 65, der aus einem Isoliermaterial, beispielsweise Plastik , besteht, läßt sich in die Bohrung 62 einschrauben. Der Stopfen 66 hat einen unteren vergrößerten Teil 68 und einen oberen reduzierten Teil 70, so daß eine zweite ringförmige Anschlagfläche 72 gebildet wird, die an der Fläche 67 anliegt, um auf diese Weise den Stopfen in der Bohrung 66 in genaue senkrechte Prosition zu bringen. Eine Feststellschraube 7^j die in eine durch die Nabe 60 laufende Querbohrung 76 eingeschraubt ist, stößt gegen den vergrößerten Teil 68 des Stopfens 66, um auf diese Weise den Stopfen 66 in der Bohrung 62 festzuhalten. Man erkennt also, daß der Stopfen 66 leicht in die Bohrung 62 eingesetzt oder aus ihr entfernt werden kann, und zwar durch einfaches iest-

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ζ j. eilen oder Lösen der i-'eststeiischraube 7^ und aurch entsprechendes Ein schraube α oaer ausschrauben des Stopfens 66. Es wird jeaoch a ar auf hii-gewies er:, daß zur Befestigung ces Stopfens 66 in aer Bohrung 62. auch andere Mittel und Methoden zur Anwendung gelangen kernen.

Der elektrische Schalter J?6a weist ganz allgemein einen oberen und einen unteren elektrischen Kontakt 78 bzw. 80 auf, die voneinander durcn den stopfen 66 elektrisch isoliert sino., wobei wenigstens ein Teiljeaes Kontaktes senkrecht mit dem anderen fluentenα ausgerichtet ist. Der obere Kontakt 78 ist aus federndem Metall gefertigt, uie Kontakte lassen sich an .Stopfen 66 in irgendeiner hei-kö'inmlichen '/«eise befestigen, so beispielsweise durch Schrauben 32 oder durch Einbau in das Stopfenmaterial. Zwei Lrähte &^Lv und 86 sind durch herkömmliche Mittel, beispielsweise Schrauben 82, oder durch Anlöten oder dgl., mit den Kontakten 78 bzw. 80 verbunden und erstrecken sich durch den Stopfen 66 hindurch nach außexx zu einer elektrischen Anzeigevorrichtung 88 oaer dgl.. .Die elektrische Anzeigevorrichtung 88 kann bei Betätigung irgendeiner gewünschten Funktion ausüben, so beispielsweise ein Warnlicht aufleuchten lassen, einen akkustischen Alarm auslösen oder dgl..

J ie Betätigung des Schalters b^ ,-geschieht folgendermaßen. Sobald der Strömungsmitteldurchfluß durch den Durchflussmesser eine brauchbare Menge oder Geschwindigkeit erreicht, wird das Gewicht 24, wie durch die strichpunktierten Linien dargestellt, angehoben. Während dies geschjäit, ist der Schalter 56 geöffnet, da die Kontaxcte 78 und 80 nicht miteinander in Berührung stehen, wie dies durch gestrichelte Linien gezeigt ist. Sobald der Strömungsmitteldurchfluß durch den Durchflußmesser 12 abnimmt, wandert auch das Gewicht 24 in oben beschriebenen V/eise abwärts und stößt dabei den oberen Kontakt 78 nach unten auf den

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unteren Kontakt SC, wodurch der Schalter 5 6 /gea chlos sei) wird und der elektrische Schaltkreis 88 eingeschaltet/wird. -'wenn-. <ler Gtrömungsmitteldurchfluß durch den Durchflußmesser 12 :\ wieder einen normalen wert; erreicht, läuft das- Gewicht "24-■-. .. wieder ho tu, und der obere Behalt kontakt- 7ß springt aufgrund ne:iies j'e^erungsvermögens nach oben in die gestrichelt ge-Lage, urc daaurch den ,ichalter D6a zu öffnen.

Man ei'Keniit, da!; ο er behälter-^6a sich dadurch von dem bis-iier bekaviiiten otrömungsanzeigerschalter in vorteilhafter Weise unterschaidet, ds sie einen einfachen., billigen und leicht :■-zuc/ängli eben elektrischen Schalter bildet. Es wird ferner uarauf hi:,gewiesen, daß der obere Schaltkontakt: 78, der deneinzige^ Bestandteil des Schalters darstellt, welcher einer wiederholten Biegung unterliegt und damit auch möglicherweise versagen kenn, sich rasch und ohne großen Aufwand austauschen labt, so daß also kein teuerer Austausch der ganzen Schalter-anordnung stattfinden muß, wie dies bisher bei den bekannten." otröinungsanzeigersehaltern allgemein üblich gewesen ist«

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Claims

Pat entansprüche

♦) Strömungsanzeiger zur optischen Anzeige der einen Durchflußmesser passierenden Stromungsmittelmenge, wobei auf eine Welle des Strömungsanzeigers in Abhängigkeit von der den Durchflußmesser passierenden Stromungsmittelmenge eine Drehbewegung ausgeübt wird, und der Strömungsanzeiger eine mit dieser Welle betrieblich verbundene Anzeigereinrichtung, die eine optische Anzeige der Drehstellung der Welle erzeugt, sowie eine Einrichtung aufweist, die auf die Welle eine Vorspannung ausübt, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspanneinrichtung eine auf der Welle (36) gelagerte Riemenscheibe (20) und ein Gewicht (24) sowie einen länglichen flexiblen Körper (22) aufweist, dessen eines Ende an der Riemenscheibe (20) und dessen anderes Ende an dem Gewicht (24) befestigt ist, wobei die Länge des flexiblen Körpers (22) so bemessen ist, daß das Gewicht (24-) über im wesentlichen den ganzen Strömungsmittelmeßbereich des Strömungsanzeigers (10) an diesem flexiblen Körper (22) "hängt.
2. Strömungsanzeiger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine U-förmige Führung (26), die das Gewicht (24) in sich aufnehmen kann, um es längs einer im wesentlichen vertikalen Achse zu führen.
3. Strömungsanzeiger nach Anspruch 1 mit einem elektrischen Schalter, dadurch gekennzeichnet , daß der Schalter (56a) in einer bestimmten Höhenlage des Gewichtes (24) von letzterem betätigbar ist.

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4. Strömungsanzeiger nach Anspruch 3» dadurch g e k en η zeichnet , daß der Schalter (56aj einen ersten federnden Kontakt (78) und einen zweiten Kontakt (80 J aufweist, von denen wenigstens jeweils ein Teil in senkrechter Richtung mit einen Teil des anderen flueatci,

sich wobei wenigstens einer dieser Kontakte (.78,Sü./u-iter dem

Gewicht (24; befindet und durch letzteres betätigbar ist.
5· Strömungsanzeiger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (56a) betätigbar ist, um eine elektrische Anzeigeeinrichtung einzuschalten.
6. Strömungsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schalter (56a) normalerweise offen ist.
7. Strömungsanzeiger nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet , daß der Schalter (56a) auf einem Stopfen (66) angeordnet ist, der sich in einer Bohrung (62) des Gehäuses (11) des Strömungsanzeigers befindet.
8. Strömungsanzeiger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der der erste Kontakt (78) über dem zweiten Kontakt (80) angeordnet ist, und daß das Gewicht (24) den Schalter (56a) dadurch betätigt, daß es den ersten Kontakt (78) nach unten auf den zweiten stößt.

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