DE2744901C2

DE2744901C2 - Wächter für den Durchfluß oder Füllstand von Medien

Info

Publication number: DE2744901C2
Application number: DE19772744901
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(Grad.) 5216 Niederkassel Kretschmann; Hans H. Dr.-Ing. 5000 Köln Schüßler
Original assignee: Turbo-Werk Messtechnik 5000 Koeln De GmbH; Turbo Werk Messtechnik 5000 Koeln GmbH
Current assignee: Turbo-Werk Messtechnik 5000 Koeln De GmbH
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE2744901A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wächter für den Durchfluß oder den Füllstand von Medien in Leitungen, Gerinnen bzw. Behältern, mit einem in einem Gehäuse bewegbar geführten, der Einwirkung des Mediums ausgesetzten Körper, der einen Schaltmagneten zur Betätigung eines an dem Gehäuse angeordneten Magnetschalters aufweist, und mit einem ebenfalls an dem Gehäuse angebrachten Einstellmagneten, dessen Magnetfeld im Bewegungsbereich des Schaltmagneten veränderbarist

Derartige Wächter werden als Durchflußwächter oder als Füllstandswächter eingesetzt Sie haben entweder einen Staukörper, der in den Strömungskanal hineinragt und von dem fließenden Medium mitgenommen wird oder einen Schwimmer, der bei Erreichen des zu überwachenden Füllstandes von dem Medium angehoben wird und über einen an einem Hebel befindlichen Schaltmagneten einen Schaltvorgang auslöst

Bei einem bekannten Wasserstandsanzeiger dieser Art (US-PS 32 93 579) ist zusätzlich zu einem Schaltmagneten ein Einstellimgnet vorgesehen, der im Gehäuse angeordnet ist und verstellt werden kann, um das Ansprechverhalten des Wasserstandsanzeigers zu verändern. Die Veränderung der Ansprechschwelle des bekannten Gerätes erfolgt durch Verdrehung des Einstellmagneten und ist darüber hinaus bestimmt durch den Abstand von Einstellmagnet zu Schaltmagnet. Dieser Abstand ist zwar im Prinzip konstant, jedoch undefinien, wenn man das erforderliche Spiel in Betracht zieht, das der Schwimmkörper haben muß.

Auch bei einem weiteren bekannten Wasserstandsanzeiger (DE-OS 22 34 861) besteht die Schwierigkeit in der Voreinstellung der Ansprechschwelle, die auch hier vom Abstand des Einstellmagneten zum Schaltmagneten abhängt, der aufgrund der physikalischen Gegebenheiten konstant, jedoch Undefiniert ist.

Bekannt sind ferner Füllstandswächter (DE-OS 22 34 861, DE-GM 76 14 313), bei denen an einem einen Schwimmer tragenden Hebel ein Schaltmagnet befestigt ist, der durch den Schwimmer bewegt wird. Dieser Schaltmagnet dient zur Betätigung eines abdichtend in dem Gehäuse untergebrachten Magnetschalters, an den er angenähert werden kann. Derartige Hebelsysteme, die mit einem Magneten versehen sind, sind relativ instabil, weil der Hebel zusammen mit dem der Einwirkung des Mediums ausgesetzten Körper Schwingbewegungen ausführen kann, wodurch der Magnetschalter kurzzeitig nacheinander ein- und ausgeschaltet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wächter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in der Ruhelage eine Vorspannkraft von genau einzuhaltender Größe erzeugt wird die unter der Einwirkung des Mediums zu überwinden ist, um den Wächter zum Ansprechen zu bringen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Schaltmagnet an einem in dem Gehäuse schwenkbar gelagerten Hebel befestigt ist, daß ohne Einwirkung des Mediums der Einstellmagnet den Schaltmagneten gegen einen Anschlag des Gehäuses zieht und daß bei Einwirkung des Mediums der Einstellmagnet der von dem Einfluß des Mediums abhängigen Ablösekraft zwischen Schaltmagnet und Anschlag entgegenwirkt.

Nach der Erfindung ist der Schaltmagnet in an sich bekannter Weise an einem Hebel angebracht und der Schaltmagnet stößt ohne Einwirkung des Mediums gegen einen Anschlag, wobei er einen definierten Abstand zu dem Einstellmagneten hat. Der Schaltmagnet hat also im Ruhezustand den geringstmöglichen Abstand vom Einstellmagnet und dieser Abstand ist durch den Anschlag exakt vorgegeben. Auf diese Weise wird eine exakt definierte genau einzuhaltende Ruhelage verwirklicht. Die Kraft, die erforderlich ist, um diese Ruhe-

lage zu überwinden, ist ebenfalls genau bestimmbar. Es handelt sich um die Ablösekrart, die erforderlich ist, um den Schaltmagneten von dem Anschlag abzuheben. Diese Ablösekraft kann bei kleinem und g^nau einstellbarem Luftspalt zwischen den beiden Magneten wesentiich genauer eingehalten werden, als eine magnetische Vorspannung bei großem Luftspalt wie sie die bekannten Füllstandswächter lehrt Außerdem sind die erforderlichen Magnetkräfte bei großem Luftspalt wesentlich größer, so daß auch entsprechend vergrößerte Magneten benötigt werden, die wiederum das Gewicht der Vorrichtung erhöhen. Die magnetische Vorspannung wird bei kleinstem Luftspalt aufgebracht so daß hierzu kleine Magnete ausreichen. Es ergibt sich eine einfache Bauform bei kleinen Abmessungen und geringern Gewicht

Die Einstellbarkeit des Schaltpunktes wird durch das Zusammenwirken des Schaltmagneten mit dem Einstellmagneten erreicht Dem Schaltmagneten kommt eine Doppelfunktion zu. Einerseits wirkt er berührungslos auf den Magnetschalter ein und betätigt diesen, wenn er in seine Nähe kommt Andererseits wird durch das Zusammenwirken zwischen Schaltmagnet und Einstellmagnet eine bistabile Funktionsweise erreicht, indem der Schaltmagnet sich aus seiner dem Einstellmagneten zugewandten Position löst, wenn die an dem Hebel angreifende Kraft einen Schwellenwert überschreitet. Der Schaltmagnet befindet sich im Innern des Gehäuseraums, der mit dem das Medium enthaltenden Raum in direkter Verbindung steht. Der Einstellmagnet kann außerhalb dieses Raumes angeordnet werden.

Zweckmäßigerweise sind der Schaltmagnet und der Einstellmagnet mit entgegengesetzten Magnetpolen einander zugewandt. Diese einander zugewandten Magnetpole ziehen sich mit einer Haltekraft an, die sich aus dem aus den Feldern der beiden Magneten zusammengesetzten Gesamtfeld ergibt.

Der Einstellmagnet kann ein Permanentmagnet sein, der an dem Gehäuse zur Veränderung des Abstandes zu dem Schaltmagneten verstellbar angeordnet ist Alternativ kann der Einstellmagnet auch als Elektromagnet mit elektrisch veränderbarer Feldstärke ausgebildet sein. Durch beide Maßnahmen wird erreicht, daß der Schaltmagnet bei Annäherung an den Einstellmagneten mit einer einstellbaren Haltekraft von dem feststehenden Einstellmagneten angezogen wird.

Der Wächter kann als Durchflußwächter ausgebildet sein, wobei der dvr Einwirkung des Mediums ausgesetzte Körper ein in das Medium eintauchender Staukörper ist, er kann aber auch als Füllstandswächter verwendet werden, wenn der der Einwirkung des Mediums ausgesetzte Körper ein Schwimmer oder ein Senkkörper ist. In jedem Fall ist durch die erfindungsgemäße Konstruktion eine Feineinstellung des Schaltzeitpunktes möglich.

Zur Erzielung einer Unabhängigkeit von der jeweiligen Einbaulage des Gerätes können beide Hebelarme des Hebels derart bemessen sein, daß ihre Schwerkraftmomente einander gleich sind. Dadurch, daß der Einfluß der Schwerkraft in diesem Fall eliminiert wird, kann das Gerät wahlweise senkrecht oder waagerecht betrieben werden.

Um einen Durchflußwächter nach der Erfindung in Anlagen einsetzen zu können, bei denen sich die Durchflußrichtung umkehren kann, können an dem Gehäuse zwei Einstellmagnete einander gegenüberliegend angeordnet sein. Durch die beiden Einstellmagneten kann die Schaltempfindlichkeit für bside Durchflußrichtungen getrennt eingestellt werden. Ein derartiges Gerät eignet sich insbesondere für den Einsatz in pulsierenden Medienströmen mit wechselnden Durchflußrichtungen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert:

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Durchflußwächter und

F i g. 2 zeigt einen Senkkörper, der an Stelle der Stauplatte nach F i g. 1 verwendet werden kann, um das Gerät als Füllstandswächter zu benutzen.

Gemäß F i g. 1 ist der Durchflußwächter an einer Rohrleitung 10 montiert in der ein Fluid in Richtung des Pfeiles 11 strömt. Die Wand des Rohres 10 weist eine Öffnung auf, an die das Gehäuse 12 des Strömungswächters angesetzt ist. Das Gehäuse 12 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet und besteht aus einem unteren Gehäuseteil 13 und einem oberen Gehäuseteil 14. Die Gehäuseteile 13 und 14 haben Flansche 15, 16, die durch Schrauben 17 gegeneinander gezogen werden, so daß der Gehäuseinnenraum, der durch die öffnung 18 mit dem Innern des Rohres 10 in Verbindung steht, im wesentlichen zylindrisch ist. Das Gehäuse 12 ist an seiner oberen Stirnseite mit einer Deckplatte 19 verschlossen, auf der eine gekapselte elektrische Schalteinrichtung 20 montiert ist.

Im Innern des Gehäuses 12 ist ein Hebel 21 um eine horizontale Achse 22 herum schwenkbar gelagert. Der untere Hebelarm 23 ragt durch die öffnung 18 hindurch in das Innere des Rohres 10 hinein und trägt eine Stauplatte 24, gegen die das strömende Medium drückt. Der obere Hebelarm 25 enthält den Schaltmagneten 26 in gekapselter Form.

An der Außenwand des Gehäuses 12 ist eine Führungshülse 27 für den Einstellmagneten 28 befestigt. Die Führungshülse 27 besitzt ein Innengewinde 29, in das ein Schraubstück 30, welches den Einstellmagneten 28 trägt, eingeschraubt ist. Das äußere Ende der Führungshülse 27 ist offen, so daß man mit einem Schraubenzieher das Schraubstück 30 drehen kann, um den Abstand des Einstellmagneten 28 von der Gehäusewand zu verstellen. Die Führungshülse 27 befindet sich etwa in Höhe des äußeren Endes des Schaltmagneten 26. Dieses äußere Ende des Schaltmagneten 26 hat die Polarität 5 (Südpol), während das dem Gehäuse 12 zugewandte Ende des Einstellmagneten 28 die Polarität N (Nordpol) hat. Die Gehäusewand besteht aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus Messing, so daß die Magnetfelder der beiden Magneten 26 und 28 durch die Gehäusewand hindurchgehen.

Oberhalb der Schwenkachse 22 ist in dem Schaltteil 20 ein Magnetschalter 31 angeordnet. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Reed-Schalter, der geschlossen wird, wenn der Magnet 26 an ihn angenähert wird. Dies ist in der linken Endstellung des Hebels 21 der Fall.

In der (dargestellten) Ruhesteilung steht der Hebel 21 schräg, wobei der Südpol S des Schaltmagneten 26 von dem Nordpol Λ/des Einstellmagneten 28 angezogen ist und an der als Anschlag dienenden Gehäusewand anliegt. Die Stauplatte 24 ist dabei entgegen der Strömungsrichtung vorgeschoben. Die Haltekraft, mit der der Schaltmagnet 26 an der Gehäusewand festgehalten wird, hängt von dem Abstand ab, den der Einstellmagnet 28 von der Gehäusewand hat. Ist dieser Abstand groß, dann ist die Haltekraft klein. Ist der Abstand dagegen klein, dann ist die Haltekraft groß. Übersteigt die Strömungskraft des in dem Rohr 10 strömenden Mediums dasjenige Maß, bei dem der Wächter ansprechen

soll, dann wird die Haltekraft der Magneten 26 und 28 überschritten und der Hebel 21 entgegen dem Uhrzeigersinn gekippt. Dabei beeinflußt der Magnet 26 in der linken Endlage den Magnetschalter 31 und schließt diesen. Durch den Schaltvorgang kann ein Alarmsignal 5 ausgelöst werden. Das Zurückkippen des Hebels 21 in die in F i g. 1 dargestellte Ruhelage erfolgt bei Unterschreiten des unteren Geschwindigkeitswertes, bei dem der Einstellmagnet 28 den Schaltmagneten 26 wieder zurückzieht. Infolge der Hysterese liegt dieser untere Gc-schwindigkeitswert niedriger als der Grenzwert, bei dem das Ansprechen erfolgte.

Bei der Überwachung von Strömungen, die in dem Rohr 10 in beiden Richtungen fließen können, ist an dem Gehäuse 12 auf dsr der Führun^shülse 27 ^e^enüberüe- *5 genden Seite eine weitere Führungshülse mit zugehörigem Einstellmagneten angebracht.

Der Staukörper kann in Anpassung an die jeweiligen Anforderungen unterschiedliche Gestalt und Größe haben. Er kann beispielsweise als Kugel, Halbkugel, Platte, Prisma, Zylinder usw. ausgebildet sein.

Wird das Gerät als Füllstandswächter verwandt, so ist an Stelle des Staukörpers 24 ein Senkkörper 33 an dem Hebel 21 befestigt. Ein derartiger Senkkörper ist in Fi g. 2 dargestellt. Das Gewicht des Senkkörpers ist so groß, daß der Einstellmagnet 28 nicht imstande ist, den Hebel 21 in Schräglage zu halten. Wenn der Senkkörper 33 dagegen in das Medium eingetaucht ist, ist sein Gewicht durch den Auftrieb so verringert, daß die Haltekraft des Einstellmagneten 28 ausreicht, um den Hebel 21 in Schräglage zu halten. Ein solcher Füllstandswächter wäre beispielsweise dazu geeignet, anzuzeigen, ob der Flüssigkeitsstand in einem Behälter unter eine bestimmte Marke abgefallen ist. Wenn dies der Fall ist, stellt sich der Hebel 21 senkrecht, und der Schaltmagnet 25 betätigt den Magnetschalter 31.

Wird das Gerät als Füllstandswächter an einer vertikalen Behälterwand mit horizontaler Drehachse des Hebelarmes 21 angebracht, so wird zweckmäßig ein Schwimmerkörper 33 anstelle des Staukörpers 24 verwendet. Das Gerät muß dann nur etwa in der gewünschten Füllstands-Schalthöhe angebracht sein, eine genaue Einstellung der Schalthöhe kann durch den Einstellmagneten 28 erfolgen. Durch Tarierung der beiden Hebelarme kann der Wächter auch bei extrem leichten Medien eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Wächter für den Durchfluß oder den Füllstand von Medien in Leitungen, Gerinnen bzw. Behältern, mit einem in einem Gehäuse bewegbar geführten, der Einwirkung des Mediums ausgesetzten Körper, der einen Schaltmagneten zur Betätigung eines an dem Gehäuse angeordneten Magnetschalters aufweist, und mit einem ebenfalls an dem Gehäuse angebrachten Einstellmagneten, dessen Magnetfeld im Bewegungsbereich des Schaltmagncten veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltmagnet (26) an einem in dem Gehäuse (12) schwenkbar gelagerten Hebel (21) befestigt ist, daß ohne Einwirkung des Mediums de^r Einstellmagnet (28) den Schaltmagneten (26) gegen einen Anschlag des Gehäuses zieht und daß bei Einwirkung des Mediums der Einstellmagnet (28) der von dem Einfluß des Mediums abhängigen Ablösekraft zwischen Schahmagnet und Anschlag entgegenwirkt.

2. Wächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltmagnet (26) und der Einstellmagnet (28) mit entgegengesetzten Magnetpolen (S, Aneinander zugewandt sind.

3. Wächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellmagnet (28) ein Permanentmagnet ist, der an dem Gehäuse (12) zur Veränderung des Abstandes zu einem Anschlag des Schaltmagneten (26) verstellbar ist.

4. Wächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellmagnet ein Elektromagnet mit elektrisch veränderbarer Feldstärke ist.

5. Wächter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der Einwirkung des Mediums ausgesetzte Körper ein in das Medium eintauchender Staukörper (24) ist.

6. Wächter nach einem aer Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der Einwirkung des Mediums ausgesetzte Körper ein Schwimmer oder Senkkörper (33) ist.

7. Wächter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung unterschiedlicher Einbaulagen beide Hebelarme des Hebels (21) derart bemessen sind, daß ihre Schwerkraftmomente einander gleich sind.

8. Wächter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse zwei Einstellmagnete einander gegenüberliegend angeordnet sind.

9. Wächter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellmagnet (28) mit quer zum Gehäuse (12) ausgerichteter Längsachse angeordnet ist.

10. Wächter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetschalter (31) in der Nähe der Stirnseite (19) des Gehäuses und der Eir;stellmagnet (28) seitlich am Gehäuse angeordnet ist.