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DRUCKDIFFLRENTIAL-INDIKATOR FÜR FILTER
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Die Erfindung bezieht sich auf Druckdifferential-Indikator zur Anzeige
des Anstiegs eines Fluiddruckgefälles über ein Bauteil, wie ein Filter, in einem
Fluidsystem während des Normalbetriebs ausschließlich als Folge einer Verunreiniguno,
der mindestens einen bewegbar angeordneten Kolben und eine Einrichtung zum Aufbringen
von Drücken des Fluidsystems stromauf und stromab des Bauteils auf jeweils eine
erste und eine zweite Kolbenfläche des Kolbens aufweist, mit denen Kräfte einander
entgegengesetzt gerichtet übertragbar sind.
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Filterkapazitäten werden in der Regel zum großen Teil nicht genutzt.
So ist es bei Automobilen üblich, die Filter der Schmierölsysteme alle 6000 bis
8000 km o.ä. ohne Rücksicht auf den Filterzustand auszuwechseln. Der Fahrzeughalter
ist angewiesen, die Filter öfters zu wechseln, wenn er in "außergewöhnlich staubigen"
Regionen oder unter ähnlichen Verhältnissen fährt. Diese Empfehlungen der Hersteller
sind ein bester Kompromiß, da es bisher praktisch nicht möglich war, direkt den
Zustand der Filter zu messen Als Folge davon wurden sie öfters als notwendig ersetzt,
um nicht einen Motorschaden infolge eines verschmutzten Filters zu riskieren.
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Ähnliche Überlegungen werden bei großen Lastwagen und anderen solchen
Ausrüstungen angestellt, bei denen die Filter eher noch öfters gewechselt wurden,
da ein Nachlassen der Filterwirkung oder ein Versagen des Filters und der damit
verbundene Zutritt von Verunreinigungen in den Motor äußerst kostspielige Folgen
haben kann, wenn der Motor hierdurch beschädigt wird. Somit bleibt im Interesse
eines sicheren Betriebs der Maschine viel Filterkapazität ungenutzt.
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Fast noch wichtiger ist die Tatsache, daß ein Filterwechsel praktisch
immer mit einem Wechsel des Schmieröls verbunden ist.
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Im Falle von Automobilen kann es sich hierbei um 4 bis 6 Liter handeln;
bei großen Lastwagen können 24 bis 50 Liter öl vorzeitig abgelassen werden. Dieser
Umstand wirft bei vielen Lastkraftwagen sowie vom Standpunkt des Umweltschutzes
aus gesehen, große
Problemeaif. Bisher bekannte Geräte zum Anzeigen
des Zustandes von Filtern weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So ist z.B.
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oft eine Temperaturkorrektur erforderlich. Dies deshalb, weil der
Filter immer dann verschmutzt zu sein "scheint", wenn der Motor bei mit kalten viskosem
öl gefülltem Filter gestartet wird.
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Bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, z.B. im Bereich und unterhalb
des Gefrierpunktes ist das bei Verbrennungsmaschinen benutzte Schmieröl sehr zäh,
was zu der falschen Anzeige eines zugesetzten Filters führt.
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Ein anderer Nachteil bekannter Indikatoren besteht darin, daß sie
oft vergleichsweise komplizierte niechanische Verbindungen aufweisen, die verschiedenen
Zwecken dienen. Insbesondere soll hierdurch ein Schnappschalter und eine Sperre
bei angezeigter Verschmutzung geschaffen werden. Dies war erforderlich, um auch
dann die Verschmutzung anzuzeigen, wenn das System stillgelegt ist. Wenn keine solche
Sperre vorgesehen wäre, würde der Filter bei Druckentlastung ebenfalls entlastet
werden, wodurch der Indikatorin die Stellung zurückkehren wurde, die den sauberen
Zustand anzeigt. Derartige Schnappschalter und Sperren weisen viele Nachteile auf;
insbesondere sind sie vergleichsweise aufwendig, erfordern Einbauzeit, die erforderlichen
Federn ermüden und sind nicht sehr zuverlässig, sie müssen von Hand zurückgestellt
werden od. dgl. Es ist wesentlich, daß ein Filterzustand-Indikator in seiner letzten
Anzeigestellung bei Abstellen des Systems verbleibt, da Inspektionen in der Regel
immer im Ruhezustand des Fahrzeugs, z.B. in einer Garage, gemacht werden und nicht
im
Arbeitszustand, z.B. während der Fahrt auf der Straße.
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Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Einrichtungen besteht darin, daß
Druckanstiege ohne Anzeige einer Verschmutzung des Filters aufgenommen werden müssen.
Wenn beispielsweise aus verschiedenen Gründen der Filter einem Druckanstieg ausgesetzt
ist, so kann dies durch die Anzeigeeinrichtung fälschlicherweise als Verschmutzung
des Filters interpretiert werden, wodurch das die Verschmutzung anzeigende Signal
ausgelöst und der Indikator in dieser Stellung gesperrt wird. Es muß deshalb bisher
eine Einrichtung vorgesehen werden, die zwischen einem Druckanstieg und dem tatsächlich
gegebenen verschmutzten Filterzustand unterscheidet.
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Darüberhinaus sind alle bisherigen, Federn aufweisende mechanischen
Einrichtungen mit dem Nachteil behaftet, daß sie nicht voll auf einen wechselnden
Systemdruck ansprechen können, da eine Feder lediglich eine bestimmte Kraft ausüben
kann. So kann sich der öldruck in Automobilschmiersystemen im Bereich zwischen Leerlauf
und Vollast zwischen 0,007 und 0,5 kg/mm² ändern. Eine Einrichtung mit fixierter
Federkraft zur Festlegung des Anzeigedruckes oder des Druckkraftdifferentials kann
eine derartige Änderung des Systemdrucks und der Strömungen nicht genau erfassen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Druckdifferential-Indikator
der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Nachteile bekannter Indikatoren
vermeidet.
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Der erfindungsgemäße Druckdifferential-Indikator zeichnet sich durch
eine dem Kolben zugeordnete Differentialeinrichtung aus, die normalerweise die resultierenden
Kräfte der Drücke auf den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens für ein vorgegebenes
Druckdifferential über das Bauteil ausgleicht , wobei der Kolben auf eine Änderung
des Druckdifferential oberhalb oder unterhalb des vorgegebenen Differentials anspricht,
wodurch die resultierenden Druckkräfte auf den Kolben aus ihrem Gleichgewichtszustand
ausgelenkt werden, um einen die Strömung behindernden Zustand des Bauteils anzuzeigen,
z.B. einen zugesetzten Filter.
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Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, weist der Indikator
zwei voneinander getrennte Kolben auf, die eine erste und eine zweite Druckfläche
unterschiedlicher Größe zum Ausgleich des Differentialdurcks des Systems im Bereich
der vorbestimmten Einstellung haben.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen ist ein Verbindungsglied zwischen
den Kolben vorgesehen, um zwecks Ausgleich der aus den Druckunterschieden resultierenden
Kräfte im Bereich der vorbestimmten Einstellung den einen Kolben mechanisch, gegenüber
dem anderen zu bevorzugen. Gemäß der Erfindung ist weiterhin eine Einrichtung zur
Feststellung des Kolbens in seiner letzten Position bei Entlastung der ersten und
zweiten Drücke vorgesehen, um somit bei ruhendem System den sauberen oder versetzten
Zustand des Bauteils, z. B. eines ölfilter, anzuzeigen.
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Weiterhin ist in Ubereinstimmung mit der Erfindung eine solche Einrichtung
zur Feststellung des Kolbens in seiner letzten Stellung vorgesehen, bis die Betriebsdrücke
des Systems wieder anliegen, um auf diese Weise eine falsche Anzeige während abnormer
Betriebsbedingungen zu vermeiden.
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Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, den Indikator so auszubilden,
daß er auf unterhalb normaler Betriebsbedingungen liegender Systemarücke nicht anspricht,
wobei eine Haltekraft vorhanden ist, die den Indikator in seiner letzten Anzeigestellung
solange festlegt, bis wiederum normaler Systemdruck herrscht.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung,ist zur Anordnung im Nebenschluß
ausgebildet, und ihre beiden Seiten sind gegenüber dem Strömungs mittel voneinander
getrennt. Auf diese Weise besteht seitens des erfindungsgemäßen Indikators keine
Möglichkeit des Eindringens von Verschmutzungen in das System. Bei bisher bekannten
Indikatoren, die auf dem Durchflußprinzip beruhten, warf das Eindringen von Verschmutzungen
sowohl in das System als auch in den Indikator selbstlbrtlaufend Probleme auf.
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Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem erfindungsgemäßen Indikator
keine Temperaturkorrektur notwendig ist. Die Anzeigen des letzten Zustandes vor
dem Abstellen des Systems wird ohne mechanische Zwischenverbindungen od. dgl. in
einfacher und eleganter Weise gelöst; der erfindungsgemäße Indikator kompensiert
sich ändernde Systemdrücke durch konstantes Abfühlen des tatsächlich an
beiden
Seiten des Filters anliegenden Drucks; er weist eine eingebaute Druckdifferential-Arbeitskenngröße
auf, bei der der Differentialausgleichsdruck ein vorbestimmtes Linearverhältnis
des Arbeitsdrucks ist, gegenüber dem festeingestellten Druckdifferential bei mit
Federn versehenen bekannten Einrichtungen dieser Art. Änderungen des Durchsatzes
haben keinen Einfluß auf die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, da
sie auf der Basis des Systemdrucks arbeitet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, sowie anhand
der schematischen Zeichnung. Hierbei zeigen: Fig. 1 ein System, in dem der erfindungsgemäße
Indikator zur Anzeige des Filterzustandes zur Anwendung gelangt; Fig. 2 einen Querschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 3 eine Stirnansicht, teilweise
geschnitten, eines zweiten Ausführungsbeispiels zusammen mit einem Adapter; Fig.
4 eine Seitenansicht, teilweise gebrochen, des Gegenstandes der Fig. 3; Fig. 5 einen
Querschnitt einer Einzelheit nach Linie 5 - 5 der Fig. 3; Fig. 6 eine Seitenansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 7 einen
Querschnitt längs der Linie 7 - 7 des Gegenstandes der Fig. 6; Fig. 8 die gleiche
Ansicht wie Fig. 7, wobei sich der Kolben im sauberen Zustand befindet; Fig. 9 einen
Schnitt nach Linie 9 - 9 des Gegenstandes der Fig. 8; Fig. 10 eine Einzelheit des
Indikators nach Fig. 6 bis Fig. 9; Fig. 11 die gleiche Ansicht wie Fig. 10 bei etwas
veränderter Stellung der Bauteile; Fig. 12 die gleiche Ansicht wie Fig. 7 und 8,
wobei sich der Kolben im "zugesetzten" Filterschlußzustand befindet; Fig. 13 eine
Einzelheit des Kolbens eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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In Fig. 1 ist ein System unter Verwendung des erfindungsgemäßen Indikators
gezeigt.#Es weist einen Filter 12 und eine Maschinen -oder andere Verwendung auf;
außerdem andere Bestandteile, die normalerweise vorhanden sind, wie eine Pumpe,
ein Regler, ein Tankoder Sumpf, eine Temperatursteuerung od. dgl., die insgesamt
durch den Block 16 dargestellt sind. Diese drei Bauteile 12, 14 und 16 sind mittel
Leitungen 18 in Form eines geschlossenen Kreises zusammengeschaltet. Der erfindungsgemäße
Indikator 10 ist parallelzum Filter 12 mittels der Leitungen 11 und 13 geschalteei
Ein derartiges System umfaßt in der Regel einen Bypass oder Nebenschluß 20, der
mit dem Kreis parallel mit dem Filter 12 verbunden
ist- ebenso
wie dies beim Indikator 10 der Fall ist.
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Es ergibt sich somit, daß die Erfindung einen außergewöhnlichen Anwendungsbereich
hat. Jedes System mit umlaufendem Druckmittel, welches einen Filter aufweist, ist
als Anwendungsfall zu betrachten. Derartige Systeme umfassen Schmierölsysteme für
jegliche Arten von Maschinen oder Motoren, Schwimmbecken, Vakuumsysteme, wiez. B.
das Luftsystem von Maschinen, die auf dem Prinzip der inneren Verbrennung beruhen,
od. dgl.
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In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel 10 a in seinen Einzelheiten
dargestellt. Es zeigt die einfachste Verkörperung der Erfindung und dient als Basis
für die Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung. Die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird unten in Verbindung mit den Fig. 6 - 13 beschrieben.
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Die Vorrichtung 10 a weist ein Gehäuse 20 mit in der Regel zylindrischer
Ausbildung auf; in Fig. 2 ist ein Querschnitt in Längsrichtung dargestellt. Das
Gehäuse 20 ist mit zwei Sackbohrungen 22 und 24 versehen, die sich von den gegenüberliegenden
Enden des Gehäuses zueinander erstrecken. Sie weisen im wesentlichen die gleiche
axiale Länge auf. Die Sackbohrung 22 ist jedoch um einen vorbestimmten Betrag im
Durchmesser größer als die Sackbohrung 24 und zwar aus unten näher erläuterten Gründen.
Die Sackbohrungen sind über einen Durchgang 25 vergleichsweise geringen Durchmesser
miteinander verbunden. Außerdem sind Einrichtungen zur Verbindunglder Außenseiten
der Bohrungen
22 und 24 mit den Leitungen 11 und 13 vorgesehen.
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Das Gehäuse 22 weist weiterhin zwei mit Gewinde versehenen öffnungen
26 und 28 auf, in die ein kurzer Durchgang 30 bzw.
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32 mündet, wobei die Innenseiten der Bohrungen mit dem System nach
Fig. 1 verschraubt sind. Die Gewinde in den öffnungen 26 und 28 sind nur beispielsweise
gezeigt, andere Verbindungseinrichtungen können Anwendung finden, so z. B. Druckfittings
bei einem hydraulischen System, gegen Muttern bei einem Wassersystem cd. dgl.
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Die Vorrichtung 10 a weist weiterhin eine bewegbare Indikatorknopfeinrichtung
34 mit einem Endknopf 36 für verschmutzten Zustand, eine Verbindungsstange 38 und
einen Endknopf 40 für sauberen Zustand auf. Die Knöpfe 36 und 38 sind verschiebbar
und dichtend in den Sackbohrungen 24 und 22 angeordnet. Die Dichtwirkung wird durch
0Ring 42 und 44 erzielt, die in Nuten Knöpfe angeordnet sind. Die gesamte Länge
der Einrichtung 34 ist größer als die des Gehäuses 20, sodaß jeweils ein Ende eines
Knopfes 36 oder 40 immer aus dem Gehäuse hervorstehtind den Zustand des Filters
anzeigt. Die Worte "verschmutzt" und "sauber" sind auf den Knöpfen 36 und 40 jeweils
angegeben, sodaß der Zustand des Filters auf einen Blick erkennbar ist.
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Am Boden der Bohrungen 22 und 24 sind Scheiben 46 und 48 aus vergleichsweise
hartem Gummi vorgesehen und im Bereich der Umgebung der öffnungen des Durchgangs
26 befestigt, z. B. durch Kleben.
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Die Scheiben werden im folgenden aus unten erkennbaren Gründen
als
"Starter" bezeichnet. Sie weisen gegenüber dem Durchmesser ihrer Sackbohrung einen
bestimmten Durchmesser auf. Jeder Starter 46 und 48 erfüllt in der Weise eine zweite
Funktion, als er eine Fluiddichtung um die Verbindungsstange 38 bei Durchgang durch
die Scheibe bildet. Die Verbindungsstange 38 ist z. B. mit den Knöpfen 36 und 38
verschraubt.
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Ein anderer Vorteil der Starter besteht darin, daß sie entgegengesetzt
arbeiten. Sobald die Vorrichtung umspringt, hält der Starter auf der anderen Seite
den Indikator dort infolge der Verringerung der Fläche auf dieser anderen Seite.
Auf diese Weise bewirken starke Drücke und geringe Djfferentialdrücke nicht ein
Schwingen oder irrtümliches ständiges Umschalten der Vorrichtung. Bei Gebrauch ist
der Knopf für verschmutzten Zustand über die öffnung 28 mit dem Druckstrom aufwärts
oder der Hochdruckseite des Systems verbunden; die andere öffnung 26 und der Knopf
40 sind an das System hinter dem Filter angeschlossen. Aus grundlegenden Betrachtungen
folgt, daß die auf jeden Knopf wirkende Kraft das Produkt#aus Druck mal der Querschnittsfläche
des dem Druck ausgesetzten Knopfes ist. Der Knopf 40 ist um einen vorbestimmten
Betrag größer als der Knopf 36. Dieser vorbestimmte Betrag ist dem vorbestimmten,
zulässigen Druckabfall über dem Filter proportional. Wenn somit sich der Filter
zusetzt und einen Druckstrom aufwärts erzeugt, der den vorbestimnten, zulässigen
Betrag überschzeitet, dann wächst der Druck im Durchgang 32 auf den Knopf 36 langsam
bis zu einem Betrag an, der größer als der Druck auf den Knopf für sauberen
Zustand
und größer als dieser Druck zuzüglich dem vorbestimmten Druckabfall ist. Wenn der
Filter diesen Zustand erreicht hat und der Druck somit ansteigt, bewegt sich der
Knopf 36 schnell auf die andere Seite und hierdurch wird die Inschrift ~verschmutzt"
exponiert und es wird angezeigt, daß der Filter verstopft ist.
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Somit ist ersichtlich, daß das vorbestimmte Druckdifferential bei
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf wenigstens zwei verschiedenen Wegen
vorgesehen werden kann. Der einfachste Weg besteht grundsätzlich gemäß Fig. 2 darin,
daß einander Kolben ganz einfach eine größere Querschnittsfläche als der andereaifweist
und zwar um einen Betrag, der bezüglich des zu erwartenden Arbeitsdruckes proportional
zum gewünschten Druckdifferential oder Druckunterschied ist.
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Der zweite mögliche Weg ist bei der Tandemanordnung gemäß Fig. 3 verwirklicht.
In diesem Falle weisen zwei Kolben die gleiche Querschnittsfläche auf; eine größere
Arbeitskraft wird einem der beiden identischen Kolben durch Änderung des Bewegungsarms
dadurch mitgeteilt, daß der Ort der Lagerung des Gelenkbolzens 70 an der Verbindungsstange
62 verändert wird.
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Es wurde ebenfalls gefunden, daß es möglich und wahrscheinlich vorteilhaft
ist, einen Kolben der Vorrichtung gemäß Fig. 3 etwas größer als den anderen auszubilden.
Auf diese Weise kann das Gelenk näher an die Mittellinie der Vorrichtung verlegt
werden, was zu einem besseren Aussehen führt, d. h. die beiden
Knöpfe
sstrecken sich um ziemlich gleiche Beträge nach außen.
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Das Gelenk kann zu beiden Seiten der Mittellinie in Abhängigkeit von
den Gesamtbedingungen verschoben werden. Diese:.#geringfügige Abänderung des Ausführungsbeispiels
nach Fig. 3 führt nicht von seiner Vielseitigkeit weg; es steigert diese vielmehr.
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Die in der Beschreibung und in Ansprüchen verwendete Bezeichnung "Differentialeinrichtung"
umfaßt somit solche Einrichtungen wie Querschnittsflächen der Kolben oder den Ort
der Anlenkung der Verbindungsstange, die das Erfordernis beinhalten, daß die Kolben
oder Verbindungseinrichtungen bewegende Kraft auf einer Seite größer als auf der
anderen ist und daß diese Kraft einen vorbestimmten, bekannten Betrag aufweist,
der dem zu messenden Differentialdruck entspricht.
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In den Fig. 3, 4 und 5 ist, wie erwähnt, ein zweites Ausführungsbeispiel
10 b des erfindungsgemäßen Indikators gezeigt, das als Tandemvorrichtung bezeichnet
werden kann, da zwei Knöpfe nebeneinander vorgesehen sind.
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Das Ausführungsbeispiel 10 b weist ein Gehäuse 50 mit zwei rohrförmigen
Teilen 52 auf, deren jeder enganliegend und verschiebbar einen Anzeigeknopf 54 aufnimmt.
Ein Knopf trägt die Aufschrift "sauber", der andere die Aufschrift "verschmutzt";
anderweitig stfld sie identisch. Insoweit besteht ein Unterschied zur Ausführung
von 10 a, worauf im folgenden näher eingegangen wird.
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Unter jedem der rohrförmigen Teile 52 weist das Gehäuse 50 einenuergrößerten,
axialen fluchtenden Teil 56 auf, die Teile 52 und 56 auf jeder Seite sind durch
zwei mit Abstand zueinander angeordnete Querrandungen 58 miteinander verbunden.
Die Teile 56 und 58 sind im Bereich ihres Bodens durch die relativ dicke Bodenwandung
60 miteinander verbunden. Die beiden Knöpfe 54 ihrerseits sind über eine Querstange
62 zusammengeschlossen, die beiderseits ein kugelförmiges Ende 64 aufweist, die
jeweils drehbar und eng anliegend in einer korrespondierenden öffnung 66 in jedem
Knopf 54 angeordnet sind. Die kugelförmigen Enden 64 liegen an aus Gummi od. dgl.
gebildeten federnden Scheiben an, welche am Boden der öffnungen 66 angeordnet sind.
Aus der Zeichnung ergibt sich, daß die kugelförmigen Enden 64 aufgrund der Ausbildung
der korrespondierenden öffnungen 66 dort eng anliegen; gleichzeitig weisen sie jedoch
hinreichendes Spiel auf, damit ihre Bewegung beim IRin- und Hergehen der Knöpfe
ermöglicht wird. In zugehörigen öffnungen der Querwandungen 58 ist ein Gelenkbolzen
70 vorgesehen, der die Querstange 62 durchgreift, um so die Drehbewegung der Querstange
62 zu gestatten.
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Der Ort der Anordnung der Achse des Bolzens 70 in den Wandungen sowie
in den Querstangen 62 ist im Hinblick auf die Erfindung von Bedeutung, die im folgenden
näher dargelegt wird.
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Eine aus durchsichtigem Kunststoff od. dgl. gebildete Schutzhaube
72 ist an den freien Enden der Teile 52 und 58 des Gehäuses 50 angeordnet, um die
Knöpfe gegen Verschmutzung zu schützen.
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Zusätzlich ist der Raum zwischen den Wandungen 58 gegen Eindringen
von
Fremdkörpern, die die Bewegung der Querstange 62 beeinträchtigen könnten, geschützt.
Der Gelenkbolzen 70 ist mittels einer Schnapphaube 74 befestigt. Diese weist einen
oberen Flanschaif, der den Raum zwischen den Wandungen 58 überdeckt, sowie zwei
sich nach unten fortsetzende Erstreckungen mit Ausnehmungen um den Gelenkbolzen
70 aufzunehmen und festzulegen.
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Die Schnapphaube 74 ist herkömmlich ausgebildet und kann beispielsweise
aus Federstahl od. dgl. gefertigt sein.
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Die Bodenwandung 60 weist eine kreisförmige Nut auf, die jede der
größeren rohrförmigen Bodenteile 56 umgibt. Der Kopf 76 einer Membran 78 wird eng
anliegend von dieser Nut aufgenommen.
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Die Membran 78 ist kreisförmig ausgebildet und weist einen vergleichsweise
großen Durchmesser auf, um einen doppelten, gefalteten Teil im Ringraum zwischen
dem unteren Ende des Knopfes 54 und der Innenseite des Rohrteils 56 aufzunehmen.
Auf diese Weise kann sich der Knopf frei in seinem relativ losen oder nicht dichtenden
Sitz im Teil 52 bewegen; die Dichtung wird durch die Membran 78 im unteren Teil
erzeugt.
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Die Membranen 76 sind in Nuten befestigt, wobei derart verfahren wird,
daß etwa die gleiche Funktion wie die Starter 46 erzielt wird und weiterhin ist
das Au-sführungsbeispiel oder der Indikator 10 b anein Druckmittelsystem angeschlossen,
um den Filterzustand festzustellen. Zu diesem Zweck ist ein Adapter 80 vorgesehen.
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Er weist eine Platte 82 auf, die an der Bodenwandung 60 des Gehäuses
50 anliegt. Die Platte dient zur Befestigung der Köpfe 76,
der
beiden Membranen in ihren Nuten, um so eine Dichtung zwischen dem Gehäuse 50 und
dem Adapter 80 zu erzeugen.
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Die Platte 82 weist zwei Ausnehmungen auf, die mit den Rohrteilen
56 fluchten, um teilweise die Bahn der Bewegung der Anzeigeknöpfe 54 zu bilden.
Die Böden dieser beiden Ausnehmungen des Adapters weisen je einen Ansatz 84 auf;
sie übernehmen die Funktion der Scheiben 46 und 48, bzw. der Starter des vorangegangenen
Ausführungsbeispiels.
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Unterhalb der Platte 82 weist der Adapter 80 einen Fortsatz auf, der
die Leitungen 86 und 88 aufnimmt, von denen jeweils einemit einem der Räume unter
den beiden Membranen 78 im Gehäuse 50 des Ausführungsbeispiels 10 b verbunden ist.
Diese Leitungen 86 und 88 sind ihrer Funktion nach den Leitungen 11 und 13 der Fig.
1 identisch, d.h. sie dienen zur Verbindung des Indikators 10 b mit dem Filter.
Unterhalb dieser Leitungen weist der Adapter 80 einen den Adapterteil 92 aufnehmenden
Ring 90 auf. Der Adapterteil 92 paßt zwischen den Filter und die Maschine oder den
Motor und bildet die Maschinenverbindung für den Filter und die Filterverbindung
für die Maschine.
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Insoweit ist er mit einem Mittelteil 94 mit einem Innengewinde auf
der einen Seite zur Verbindung mit der Maschine und auf der gegenüberliegenden Seite
mit einem Außengewinde zur Verbindung mit dem Filter versehen. Er wird mittels drei
Verbindungsteilen 96 gehalten, deren jedes mit einem Fluiddurchgang 98 versehen
ist, die in die mittige öffnung des Mittelteils 94 führen.
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Der Adapter 92 wird durch einen äußeren Ringteil 100 vervollständigt,
der
an den äußeren Enden der drei Verbindungsteile 96 vorgesehen ist. Das Schmieröl
strömt in herkömmlicher Weise von der Maschine kommend durch die Außenseite des
Adapters über die Verbindungsteile und zwischen den dort vorgesehenen öffnungen
hindurch tgl. Fig. 3) durch den Filter und kehrt dann durch die öffnung im Mittelteil
dieser Maschine zurück. Die Leitung 86 im Fortsatz steht in direkter Verbindung
mit der inneren Strömung von der Maschine zum Filter.
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Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß die Leitung 88 mit der inneren
Strömung durch die mittige öffnung im Mittelteil 90 verbundenist. Dazu ist die Innenfläche
des Ringes 90 mit drei konzentrischen Ringteilen wachsenden Durchmessers versehen
und die äußere Oberfläche des Ringes 100 des Adapterteils 92 mit drei gleichartigen
konzentrischen Ringteilen, die, wie in Fig. 4 gezeigt, mit den erstgenannten Ringteilen
zusammenwirken. Das innere Ringteilpaar der beiden Teile ergibt eine Dichtung, in
der ein O-Ring 102 angeordnet ist. Zwischen den beiden äußeren Ringteilen ist zwecks
Dichtung wiederum ein O-Ring 104 vorgesehen.
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Auf diese Weise ergeben die beiden inneren Ringteile einen Raum 106,
der den Adapterteil 92 umgibt. Dieser Raum steht sowohl mit den drei Durchgängen
98 in den Verbindungsteilen 96 als auch mit dem Durchgang 88 im Fortsatz in Verbindung.
Auf diese Weise ist eine Verbindung zwischen dem zugehörigen Knopf, dem Indikator
für sauberen Zustand, und der Rückströmung vom Filter zur Maschine gewährtleistet.
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Ein Vorteil des Adapters nach der Erfindung besteht darin, daß er
bei herkömmlichen Filterdichtungen 108 zur Anwendung gelangen kann; eine ist in
einer entsprechenden Nut in der oberenFläche des Ringteils 90 zwecks Anbau an die
Maschine (anstelle des Filters) und eine zweite an der unteren Fläche des Rings
100 zum Anbau an den Filter (anstelle der Maschine) vorgesehen. Auf diese Weise
gelangen handelsübliche Teile zum Einsatz, dies vereinfacht den Einsatz des erfindungsgemäßen
Indikators.
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Der gesamte Adapter 92 kann im Ring 90 gedreht werden, sodaß er an
der am besten einzusehenden Stelle angeordnet werden kann.
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Der Indikator 10 b kann am Adapter beispielsweise mittels Schrauben
110 (Fig. 5), von außen angreifenden Klammern oder mittels innerhalb der Nut zwischen
den beiden Querwandungen 58 mittels kleinerer Schrauben angeordnet werden. Es ist
nunmehr verständlich, inwieweit die Tandemanordnung gemäß Fig. 3 und 4 baulich vom
Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterschiedlich, funktionell jedoch identisch ist.
Die Ansätze 84 übernehmen die Funktionen der Starter oder Scheiben 46 und 48, wobei
der Metall zu Nichtmetall Kontakt zwar umgekehrt, jedoch erhalten bleibt.
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Die Reibungskraft zur Anordnung der Teile in der zuletzt angezeigten
Position, die durch die O-Ringe 42 und 44 des Ausführungsbeispiels 10 a gegeben
ist, wird durch die beiden kleinen Scheiben 68 am kugelförmigen Ende 64 der Querstange
62 erzeugt.
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Das variable Delta P oder der Differentialdruck, bei dem die Vorrichtung
arbeitet, welcher beim Ausführungsbeispiel 10 a durch
den unterschiedlichen
Durchmesser der Knöpfe 36 und 40 erzeugt wird, ist im vorliegenden Fall durch die
variablen Hebelarme im Gefolge der Lagerung des Gelenkbolzens 70 gegeben. Beim Zusammenbau
einer Anzahl von Indikatoren in der Fabrik, die für ein bestimmtes Delta P ausgelegt
sind, wird der Bolzen 70 an einer vorbestimmten Stelle angeordnet, um den gewünschten
Differentialdruck zu erzeugen. Der Indikatorseite zur Anzeige des verschmutzten
Zustandes wird in der Regel ein kürzerer Hebelarm als der sauberen Seite zugeteilt;
die Längendifferenz der beiden Hebelarme ist direkt proportional dem gewünschten
Differentialdruck. Auf dieser Vielseitigkeit beruhtwdie Anwendungsmöglichkeit des
visuell anzeigenden Indikators mit praktisch jedem gewünschten Differentialdruck
durch einfache Verschiebung des Ortes der Anordnung des Gelenkbolzens 70.
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Diese jeweilige Anordnung ist beim Zusammenbau des Indikators ein
sehr einfacher Handgriff.
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In den Fig. 6 - 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
gezeigt. Der Druckdifferential-Indikator ist dort mit 200 bezeichnet. Er weist ein
rohrförmiges Gehäuse 211 auf ins definiert eine innere zylindrische Kammer 212 für
einen Kolben; es ist weiterhin mit zwei sich nach außen erstreckenden Flanschen
213 und 214 versehen. Fittings sind zum Verschließen der Enden des Gehäuses vorgesehen.
Sie weisen Flansche 217 und 218, jeweils mit Ausnehmungen 219 und 220 auf,die zur
Anlage an die Flansche 213 und 214 des Gehäuses bestimmt sind. Die Fittings 215
und 216 sind weiterhin mit Leitungsbohrungen 221 und 222 mit zugehörigen Durchlässen
223 bzw. 224 versehen, welch letztere
sich von den jeweiligen Bohrungen
zu den Ausnehmungen der Fittings erstrecken, die zum Gehäuse hin offen sind; vgl.
Fig.
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7 - 12. Leitungen 225 und 226 sind zum Anschluß des Indikators 200
stromauf und stromab mit dem System vorgesehen, wie dies über die Leitungen 11 und
13 nach Fig. 1 erfolgt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind teleskopartige Kolben vorgesehen,
nämlich ein erster Kolben 231 und ein zweiter Kolben 232. Sie weisen jeweils einen
Kopf 233 bzw. 234 auf sowie Hemden 235und 236. Wie aus Fig. 7 - 12 hervorgeht, springt
das Hemd 236 des zweiten Kolbens 232 gegenüber dem Kopf 234 nach außen vor, um das
Hemd 235 des ersten Kolbens 231 teleskopartig zu umgeben und aufzunehmen. Effektive
Kolbenfläche des zweiten Kolbens 232, der dem stromabwärts vorliegenden Druck des
Systems ausgesetzt ist, ist größer als die des ersten Kolbens 231, die dem stromauf
vorliegenden höheren Systemdruck ausgesetzt ist, wie dies in den vorangegangenen
Ausführungsbeispielen bes dirieben ist.
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Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Kolben
231 und 232 in einer letzten Stellung festzuhalten, die sie vor Entlastung des auf
sie wirkenden Systemdrucks einnehmen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist
diese Einrichtung eine Anzahl von Schlitzen 237 im Hemd 236 mit darin angeordneten
Reibungsgliedern, den Kugeln 238, auf. Vorzugsweise sind drei solcher Schlitze mit
Kugeln vorgesehen; vgl. Fig. 9. Die Kolben 231 und 232 sind normalerweise in Richtung
nach außen über die Spiralfeder 239 vorgespannt. Deshalb werden die Kolben 231 und
232, wenn an den Indikator kein Systemdruck über die Leitungen 225
und
226 mliegt, mittels der Feder auseinandergetrieben, und die Auflauffläche 240 am
Hemd 235 wird gegen jede der ansonsten von den Schlitzen 237 aufgenommenen Kugeln
nach außen gegen die umgebenden Wandungen des Gehäuses 212 gedrückt, um eine reibungsbedingte
Festlegung der Anordnung in ihrer letzten Position vor der Druckentlastung zu bewerkstelligen.
Aus der detailierten Darstellung der Fig. 10 kann entnommen werden, daß zackenförmige
Erhebungen 270 in der Seitenwandung oder Wandung 212 vorgesehen werden können, um
die Anordnung und Aufrechterhaltung der Anordnung in dieser letzten Stellung solange
aufrechtzuerhalten, bis der Systemdruck wiederum an den Indikator angelegt wird.
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Bei Anlegen von Sys ten!f luid-drücken an den Indikator über die beschriebenen
Leitungen, Bohrungen und Durchlässe werden die Kolben 231 und 232 gegeneinander
gegen die Kraft der Feder 239 bewegt. Die Kenngrößen der Feder 239 können dahingehend
ausgelegt werden, daß eine Ruhestellung der Kolben solange erzeugt wird, bis ein
Druckdifferential vorbestimmter Größe erreicht wird. Auf diese Weise werden falsche
Anzeigen des Indikators vermieden, die anderweitig durch eine Kolbenbewegung während
des Anlassens oder Leerlaufs hervorgerufen werden können. Wenn ein vorbestimmter
Differentialdruck derart erreicht ist, daß die Kolben gegeneinander bewegt werden,
werden die Reibungsglieder, die Kugeln 238, an dem Nocken oder der Auflauffläche
240 des inneren Kolbenhemdes 235 freigegeben, siehe Fig. 11, wodurch es der Anordnung
ermöglicht wird, im folgenden sich bei Änderungen der Differential - Druckwerte
zu bewegen.
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Wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen so sind auch im vorliegenden
Fall Membranen vorgesehen, um die Druckmitteldrücke auf die entsprechenden Kolbendruckflächen
der Kolben zu lenken. sinne erste Membran 241 mit einem in einer mittigen Ausnehmung
des Kopfes 233 angeordneten Feststeller weist einen Rand 245 auf, der dichtend in
einer Nut 227 des Flansches 213 an der Schnittstelle zwischen dem Flansch 217 des
Fittings und dem Gehäuseflansch 213 vorgesehen ist. Gleichermaßen ist eine zweite
Membran 242 im Bereich des zweiten Kolbens 232 mit einem Feststeller 244, der mit
dem Kopf 234 zusammenwirkt, vorgesehen.
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Sie weist einen Rand 246 auf, der in der Flanschnut 228 angeordnet
ist. Die Membranen sind wiederum so bemessen, daß sie eine Axialbewegung der Kolben
im Gehäuse unter Einfluß des von beiden Seiten in das Gehäuse eingeleiteten Systemdrucks
ermöglichen.
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Gemäß Fig. 12 sind Kennzeichnungen am Hemd 236 des äußeren Kolbens
gezeigt. Diese sind vorgesehen, um die Stellung des Kolbens unter dem Einfluß des
ausgeübten Systemdrucks anzuzeigen. Diese Kennzeichnungen können gemäß Fig. 12 einen
ersten Indikatorstreifen 250 für den verschmutzten Zustand z. B. in der Farbe rot
aufweisen, ein zweiter Indikatorstreifen 251 für den sauberen Zustand kann z. B.
in der Farbe grün vorgesehen sein. Die Stellung dieser Farbstreifen oder Bänder
kann durch eine Sichtöffnung 252 mit einer in einem Rahmen 254 vorgesehenen Vergrößerungslinse
253 festgestellt werden. Zusätzlich können codierte Informationszeichen außen am
Gehäuse vorgesehen sein, wie dies durch die rote oder "verschmutzte" Indikatorscheibe
255, die mittlere Indikatorscheibe
257 (halb rot und halb grün)
und die "saubere" Indikatorscheibe 258 (grün) wiedergegeben ist.
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Es ergibt sich somit, daß bei normalem Druckdifferential im System
die auf die Kolben 231 und 232 wirkenden Kräfte die Kolben 231 und 232 in die im
wesentlichen ausgeglichene Stellung gemäß Fig. 8 bewegen, wobei das grüne "saubere"
Farbband 251 unter der Linse 253 angeordnet ist. Bei Entlastung des Systemdrucks
besteht die anfängliche Reaktion der Kolben unter dem Einfluß der Kraft der Feder
239 darin, daß sie sich auseinanderbewegen und die Reibungsglieder (Kugeln 238)
nach außen gegen die umgebende Gehäusewandung drücken; vgl. Fig. 10. Bei anschließender
Betätigung des Systems werden die Kolben wieder aufeinanderzubewegt, wobei sie die
Kugeln 238 freigeben, vgl. Fig. 11, und bei Anwachsen des Druckdifferential zwischen
dem stromauf und dem stromab vorliegenden Druck wird die Anordnung aus ihrer Stellung
gemäß Fig. 8 nach rechts in die gemäß Fig. 12 bewegt, wobei das rote, ~verschmutzte"
Farbband 250 unter der Linse 253 au liegen kommt.
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Diese Stellung der Indikatorkolbenanordnung mit den Kolben 231 und
232 wird wiederum bei Entlastung des Systemdrucks beibehalten, z. B. wenn ein zugeordneter
Verbrennungsmotor mit einem von ihm betätigten Schmierölkreislauf abgestellt wird.
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In Fig. 13 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Kolbenkopfs 60
eines Indikators gezeigt, der ansonsten mit dem nach Fig. 6 bis l2ttereinstimmt.
Bei dieser abgewandelten Ausführungsform
ist der Kolbenkopf abgestuft
ausgeführt, um eine erste Druckfläche 261 bekannten Durchmessers und eine zweite,
ringförmige Druckfläche 262 zu erzeugen, die sich gegenüber der ersten Druckfläche
261 nach außen erstreckt. Gemäß Fig. 13 sind beide Druckflächen 261 und 262 dem
durch das Fluid aus der Leitung 223 ausgeübten Druck ausgesetzt, wobei sich eine
resultierende Kraft auf den Kolben einstellt. Sobald der Druck im Bereich des Gehäuses
ansteigt, wird sich der mit dem Durchgang 223 verbundene Kolben mit einem ersten
Schritt nach rechts bewegen. Wenn jedoch die zweite Druckfläche 262 sich aus der
Membran 241 herausbewegt, deren äußeres Ende ortsfest durch die Festlegung des Randes
245 in der Nut 227 angeordnet ist, dann liegt nur noch die erste Druckfläche 261
an der Membran an, und es wird eine Unterbrechung der Bewegung der Anordnung bewirkt
bis ein hinreichend weiterer Anstieg des Druckes eine hinreichend größere resultierende
Kraft zur Uberwindung der entgegengesetzten Kraft erzeugt wird, die sich aufgrund
des Fluiddruckes auf den gegenüberliegenden Kolben 232 einstellt. Auf diese Weise
kann ein erstes Anwachsen des Differentialdruckes über einen vorgegebenen ersten
Betrag angezeigt werden zur Wiedergabe eines verschmutzten Zustandes des Filters,
gefolgt von einer späteren oder zweiten Einstellung, die auf einen verstopften"
Zustand hinweist.
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