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Vorrichtung zur Ueberwachung der Durchflussmenge einer
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Flüssigkeit in einer Rohrleitung.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Geräte zur Ueberwachung der Durchflussmenge einer Flüssigkeit durch
eine Rohrleitung, beispielsweise zur Ueberwachung der Oeldurchflussmenge in der
Rückleitung einer Kühlölanlage eines Generatorlagers, ermöglichen rechtzeitige Feststellung
von Lecks in der Rohrleitung oder von Rissen im Lagergehäuse und sind deshalb von
erheblicher Bedeutung für die Betriebssicherheit industrieller Anlagen mit Kühlkreisläufen
oder Schmierkreisen.
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Aus der Firmenliste 32 des Produktekatalogs der Firma Huba Controll
AG, Würenlos / Schweiz (undatiert) ist ein Strömungskontrollschalter bekannt, der
zur Ueberwachung von Kühlkreisläufen, Schmierkreisen und zur Durchflusskontrolle
verwendet werden kann. Er besteht aus einer Prallscheibe, die in einem Strömungsrohr
angeordnet ist, wobei die Prallfläche annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung
der zu messenden Strömung steht. Die Prallplatte ist mit dem einen Ende eines Waagebalkens
verbunden. Der Waagebalken
ist durch eine vorgespannte Blattfeder
reibungsfrei und schwenkbar gelagert. An dem anderen Ende des Waagebalkens befindet
sich ein Dauermagnet; dieser wirkt auf einen Schutzgaskontakt, der sich in einer
verschiebbaren Einheit ausserhalb des Durchflussmediums befindet.Der Schutzgaskontakt
schaltet ein oder aus - je nach Stellung des Dauermagneten und der Schalteinheit.
Dadurch ist eine elektrische Ueberwachung der Strömung bzw. des Durchflussstromes
(1/min) gegeben. Die Kraft zur Betätigung des Schutzgaskontaktes wird durch den
Staudruck des Durchflussmediums an der Prallplatte aufgebracht.
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Ein derartiger Strömungskontrollschalter ermöglicht die Ueberwachung
von Kühlkreisläufen, bei denen das Durchflussmedium unter Druck durch die Rohrleitungen
geführt wird und die Rohrleitungen vollständig ausfüllt.
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Soll jedoch die Ueberwachung der Durchflussmenge in einer Rohrleitung
erfolgen, bei der das Durchflussmedium drucklos durch die Leitung geführt wird und
diese nicht vollständig ausfüllt, ist eine Ueberwachung der Strömungsmenge des Durchflussmediums
durch eine Vorrichtung, bei der die Schaltkraft durch Staudruck aufgebracht wird,
nicht möglich.
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Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine kostengünstige und äusserst betriebssichere Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Ueberwachung der Durchflussmenge einer
Flüssigkeit durch eine Rohrleitung möglich ist, die nicht vollständig vom Durchflussmedium
ausgefüllt ist und bei der die Flüssigkeit drucklos durch die Leitung geführt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
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Zur Ueberwachung der Durchflussmenge in einem Rohrleitungssystem,
bei dem Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitssammelbehälter mittels einer Pumpe einer
Kühl- und/oder Schmierstelle zugeführt wird und durch eine Rückleitung drucklos
in den Sammelbehälter rückgeleitet wird, ist in der Rückleitung ein Behälter angeordnet,
mit einer Zufluss- und einer Abflussöffnung, wobei der Querschnitt der Abflussöffnung
kleiner ist als der Querschnitt der Zuflussöffnung, der Behälter mit einem Ueberlaufrohr
bzw. einer Ueberlauföffnung versehen, durch die Flüssigkeit bei Erreichen eines
bestimmten Niveaus in der Rückleitung abfliesst und in dem Behälter eine Füllstandsüberwachungseinrichtung
angeordnet.
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Durch die Zuflussöffnung des Behälters fliesst diesem eine bestimmte
Flüssigkeitsmenge zu. Gleichzeitig läuft ein Teil der zugeführten Flüssigkeit über
die Abflussöffnung aus dem Behälter ab. Dadurch steigt die Flüssigkeit in dem Behälter
bis zu einem Füllstand an, bei dem die dem Behälter zufliessende Flüssigkeitsmenge,
die nicht durch die Abflussöffnung abgeführt wird, über die Ueberlauföffnung aus
dem Behälter ausläuft. Fliesst diesem eine geringere Menge zu, zum Beispiel infolge
eines Lecks im Zuleitungssystem, als durch die beiden Ab flüsse abgeführt wird,
so sinkt der Flüssigkeitsspiegel in den Behälter und durch die Füllstandsüberwachungseinrichtung
wird ein Alarm ausgelöst. Der Vorteil der erfindungsgemässen Füllstandsüberwachungseinrichtung
besteht darin, dass die Schaltkraft
zur Auslösung der Alarmmeldung
durch die Auftriebskraft eines in dem Behälter angeordneten Schwimmers aufgebracht
wird und nicht durch den Staudruck an einer in der Rohrleitung befindlichen Prallplatte.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 kann die Ansprechzeit
der Füllstandsüberwachungseinrichtung sehr einfach reguliert werden. Gemäss Anspruch
3 wird die Schaltkraft zur Auslösung der Alarmmeldung durch die Auftriebskraft eines
Schwimmers bewirkt und nicht durch die Flüssigkeit selbst. Die Anordnung der den
Behälterabfluss bildenden Oeffnung gemäss Anspruch 4 ermöglicht es, die gesamte
abfliessende Flüssigkeitsmenge durch ein Rohr abzuführen.
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Im Anspruch 5 ist eine technisch einfach zu realisierende Möglichkeit
angegeben, den Durchlassquerschnitt der Abflussöffnung einzustellen. Durch die Abschrägung
des Ueberlaufrohres nach Anspruch 6 fliesst die Flüssigkeit durch das Ueberlaufrohr
ab, ohne die durch die Abflussöffnung strömende Flüssigkeitsmenge durch Sogwirkung
nachteilig zu beeinflussen. Liegt der Schaltpunkt der Füllstandsüberwachungseinrichtung
gemäss Anspruch 7 im oberen Drittel des Normalfüllstandes erfolgt eine schnelle
Alarmmeldung durch die Füllstandsüberwachungseinrichtung, da der Flüssigkeitsspiegel
bei beginnender Entleerung infolge des anfangs höheren statischen Druckes über der
Abflussöffnung schnell sinkt.
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Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 wird eine Wellenbildung
im Bereich der Füllstandsüberwachungseinrichtung und des Ueberlaufrohres verhindert.
Die scharf-
kantige Ausführung der Abflussöffnung gewährleistet
einen gleichmässigen Abfluss der Flüssigkeit auch bei unterschiedlicher Temperatur
und Viskosität der Flüssigkeit. Mit der Ausgestaltung der Vorrichtung gemäss Anspruch
10 kann auch bei gefülltem Zu- und Abflussrohr ein Druckausgleich bei abgeschlossenem
Behälter erfolgen. Gemäss Anspruch 11 wird eine Beschädigung des Lagers auch im
Fall einer Störung der Lager öl zufuhr verhindert.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des Rohrleitungssystems
mit integrierter Durchflussmengenüberwachung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer
in die Rohrleitung eingeschalteten Ueberwachungseinrichtung.
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In dem Rohrleitungssystem nach Fig. 1 wird aus einem Oelsammelbehälter
S über eine Zuleitung Z und eine Pumpe P Oel einem Lager L zugeführt. Vom Lager
L gelangt das Oel drucklos über eine gesamthaft mit R bezeichnete Rückleitung zurück
zum Oelsammelbehälter S. Im Zuge der Rückleitung R ist ein Behälter 1 mit einer
Zuflussöffnung 2, einer Abflussöffnung 3 sowie einer Ueberlauföffnung 4 versehen.
In dem Behälter befindet sich ein Schwimmkörper 5, der teilweise in die in dem Behälter
1 befindliche Flüssigkeit eintaucht.
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Der Schwimmkörper 5 ist Bestandteil einer mit der Bezugsziffer 8 versehenen
Füllstandsüberwachungseinrichtung.
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Eine nach dem vorbeschriebenen Prinzip arbeitende Vorrichtung zur
Ueberwachung der Durchflussmenge ist in Fig. 2 dargestellt. Dort ist auf einem teilweise
mit Oel gefüllten
Behälter 1 eine Abdeckplatte 9 befestigt, durch
die ein Zuflussrohr 12 führt. Das Zuflussrohr 12 ist Bestandteil der Rückleitung
R der Kühlölanlage eines Lagers L. Durch die Bodenplatte des Behälters 1 verläuft
ein Ueberlaufrohr 13, das an seinem dem Behälterboden zugewandten Ende eine den
Behälterabfluss bildende Oeffnung 14 aufweist. Das obere Ende des Ueberlaufrohres
13 bildet die Ueberlauföffnung 4 und ist in bezug auf die Horizontale abgeschrägt,
wobei der tiefere Teil der Abschrägung gegenüber der Abflussöffnung 14 liegt. Das
Ueberlaufrohr 13 ist mit einer verschiebbaren Manschette 15 zur Einstellung des
Durchlassquerschnittes der Abflussöffnung 14 versehen, Die Manschette 15 kann mittels
einer Arretierschraube 16 in ihrer Lage fixiert werden. Das Ueberlaufrohr 13 ist
ferner von einem ersten, an der Abdeckplatte 9 befestigten, unten offenen Beruhigungsrohr
11 umgeben. Die Füllstandsüberwachungseinrichtung 8 ist zwischen Zuflussöffnung
2 und Ueberlaufrohr 13 innerhalb eines zweiten unten offenen Beruhigungsrohres 11'
angeordnet. Am abdeckplattenseitigen Ende der Beruhigungsrohre 11, 11' sind jeweils
Druckausgleichsbohrungen 11' bzw. 11?kr vorgesehen. Ein Schwimmkörper 5 mit einem
ringförmigen Permanentmagneten 5' ist durch ein koaxial innerhalb des Beruhigungsrohres
11 angeordnetes Führungsrohr 6 geführt und gegenüber diesem axial verschieblich.
Im Innern des Führungsrohres 6 ist ein Schutzgaskontakt (Reedschalter) 7 befestigt.
Die beiden KontakXungen des Schutzgaskontaktes 7 sind über Verbindungsleitungen
an die Anschlussanordnung 8' der Ueberwachungseinrichtung 8 geführt. Der Schutzgaskontakt
7 liegt unterhalb des Normalfüllstandes im Behälter 1, vorzugsweise im oberen Drittel
der Normalfüllhöhe. Zur zusätzlIchen optischen Ueberwachung des Füllstandes ist
ein
Schauglas 17 in der Behälterseitenwandung vorgesehen.
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Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand
der Zeichnung erläutert: Im normalen Betriebszustand fliesst dem Behälter eine bestimmte
Menge Oel zu, das entsprechend dem Querschnitt der Abflussöffnung 14 über diese
und die Ueberlauföffnung 4 abfliesst. Die Höhe des Füllstandes der Flüssigkeit in
dem Behälter 1 ist konstant (Normalfüllstand). Mit Hilfe der Arretierschraube 16
wird die verschiebbare Manschette 15 derart an dem Ueberlaufrohr 13 fixiert, dass
diese einen Teil der Abflussöffnung 14 abdeckt und ca. 60 % der zugeführten Flüssigkeitsmenge
über diese abgeführt werden. Wird durch irgendeine Störung der Flüssigkeitsstrom
unterbrochen bzw.
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vermindert, z.B. aufgrund eines Lecks in der Rohrleitung oder eines
Risses im Lagergehäuse, sinkt der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter 1, der Schwimmkörper
5 bewegt sich entlang dem Führungsrohr 6 mit der Flüssigkeit nach unten und betätigt
durch Magnetkraft des Permanentmagneten 5' den Schaltkontakt 7, wodurch ein Alarm
ausgelöst wird. Durch entsprechende Einstellung der verschiebbaren Manschette 15
kann die Grösse der Abflussöffnung 14 variiert werden, wodurch eine kleinere oder
grössere Flüssigkeitsmenge durch diese abgeführt wird. Dies ermöglicht eine einfache
Regulierung der Ansprechzeit der Ueberwachungseinrichtung 8.
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Die scharfkantige Ausführung der Abflussöffnung 14 ermöglicht auch
bei unterschiedlichen Temperaturen und verschiedener Viskosität der Flüssigkeit
den Abfluss einer gleichbleibenden Menge.
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Durch die Anordnung der Abflussöffnung 14 an der Unterseite
des
Ueberlaufrohres 13 wird die gesamte Flüssigkeit durch ein Rohr abgeführt. Da die
Abflussöffnung 14 nicht im Flüssigkeitsstrom der durch das Ueberlaufrohr abgeführten
Flüssigkeitsmenge liegt, wird eine gegenseitige Beeinflussung der Strömungen durch
Sogwirkung verhindert.
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Infolge der Abschrägung des Ueberlaufrohres 13 wird die durch dieses
abEliessende Flüssigkeitsmenge auf die der AUflussöffnung 14 gegenüberliegende Seite
des Ueberlaufrohres 13 gezwungen.
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Da der Schutzgaskontakt 7 im Führungsrohr 6 im oberen Drittel des
Normalfüllstandes der Flüssigkeit in dem Behälter 1 angeordnet ist, erfolgt im Falle
eines Absinkens des Oelfüllstandes eine schnelle Alarmmeldung, da der Flüssigkeitsspiegel
mit dem Schwimmkörper 5 anfangs durch den höheren statischen Druck über der Abflussöffnung
14 schnell sinkt.
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Die Beruhigungsrohre 11, 11' schutzen den Schwimmkörper 5 und das
Ueberlaufrohr 13 gegen Wellenbildung. Eine Oeffnung 10 in der Abdeckplatte 9, die
von einem Luftfilter 10 abgedeckt ist, stellt auch im Falle gefüllter Zu- und Abflussrohre
den Druckausgleich sicher-. Die Ansprechzeit der Füllstandsüberwachungseinrichtung
8 kann durch entsprechende Dimensionierung der Abflussöffnung 14 und Einstellung
des Schutzgaskontaktes 7 so eingestellt werden, dass sie kleiner ist als die Notlaufzeit
des zu kühlenden und/oder zu schmierenden Lagers.
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Bezeichnungsliste 1 Behälter 2 Zuflussöffnung 3 Abflussöffnung -
Behälterabfluss Überlauföffnung 5 Schwimmkörper mit Permanentmagnet 5' 5' Permanentmagnet
6 Führungsrohr für Schwimmkörper 5 7 Schutzgaskontakt im Führungsrohr 6 8 Füllstandsüberwachungseinrichtung
8' Anschlussanordnung 9 Abdeckplatte 10 Luftfilter 11 erstes Beruhigungsrohr gegen
Wellenbildung 11' zweites Beruhigungsrohr 11" Druckausgleichsb ohrungen 11 " Druckausgleichsbohrungen
12 - Behälterzuflussrohr der Rückleitung 13 Überlaufrohr mit abgeschrägter tiberlauföffnung
4 14 Abflussöffnung im fiberlaufrohr 13 15 verschiebbare Manschette 16 Arretierschraube
17 Schauglas S Sammelbehälter Z Zuleitung P Pumpe L Lager R Rückleitung