DE2946826C2 - Durchflußwächter für flüssige oder gasförmige Medien - Google Patents

Durchflußwächter für flüssige oder gasförmige Medien

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    • G01P13/0026—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using deflection of baffle-plates
    • G01P13/0033—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using deflection of baffle-plates with electrical coupling to the indicating device

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußwächter für flüssige oder gasförmige Medien, bestehend aus einem in den Strömungsweg des jeweiligen Mediums einschaltbaren Gehäuse, einem in dem Gehäuse gegen die Kraft einer Feder durchflußabhängig verschiebbaren, an der Feder befestigten Flachblende mit wenigstens einer zentrischen Öffnung und wenigstens einer außerhalb des Strömungsraums angeordneten, mit der Arbeitsweise gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die Flachblende in der Ruhelage mit Vorspannung an einem Anschlag anliegt und daß die Umfangswandung der Fiachblende kegelförmig ausgebildet ist.
Dadurch, daß bei diesem Durchflußwächter die Vorspannfeder bezüglich der Flachblende die Führungsfunktion übernimmt und diese Führungsfunktion vor
allem auch bereits zu Beginn einer Axialbewegung der Flachblende durch die unter Vorspannung erfolgende Abstützung der Fiachblende gewährleisten kann, wird über den gesamten Meßbereich eine ohne jegliche
Wandberührung erfolgende Verschiebung der Rachblende sichergestellt
Während das zu fiberwachende Medium durch die Blendenöffnung der beweglichen Flachblende strömt, tritt am Außenumfang der F-achblende ein hoher Differenzdruck auf, der wesentlich größer als der bleibende Druckverlust an der Blende ist Dieser hohe Differenzdruck am Außenumfang sorgt dafür, daß die bewegliche FlacLblende zentrisch im Strömungsraum gehalten wird, wobei die Tendenz zur zentrischen Positionierung der Flachblende durch die kegelförmige Ausbildung der Umfangswandung der Flachblende unterstützt wird.
Durch die einwandfreie Führung der Fiat *·■'· nde wird erreicht, daß hinsichtlich der SoSaiti; :erese zwischen Einschalt- und Ausschaltpunkt co1?"'"; insichtlich des Druckverlustes bei höheren S'r-^-iiigsmengen im Vergleich zu bisher bekannten 'träten wesentlich bessere Eigenschaften gewähr* ■ uet werden können.
Bei einer vorzugsweisen Aus·.'"irungsform verläuft die Umfangswandung der Flachblende in Strömungsrichtung des Mediums konisch zunehmend.
Von Vorteil ist es auch, eine Blendenöffnung zu verwenden, die zumindest auf einem Teil ihrer axialen Länge in Strömungsrichtung des Mediums konisch erweitert ist
Wenn es erforderlich ist bei Medienströmen hoher Strömungsgeschwindigkeit eine zusätzliche Stabilisierung der Flachblende sicherzustellen, so wird zwsckmäßigerweise die konische Umfangswandung der Fiachblende in Axialrichtung etwas vergrößert, was durch einen Randansatz geschehen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zuströmseitige Wandung der Flachblende in Richtung der Blendenöffnung leicht trichterförmig ausgebildet wodurch zusätzlich dafür gesorgt wird, daß Beimengungen, Fremdkörper oder Schwebetei'"hen zwangsläufig der Blendenöffnung zugeführt und damit auch sofort wieder aus dem Flachblendenbereich abgeführt werden.
Die Fiachblende besteht gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung aus einem Ringteil und einem im Ringteil fixierbaren Blendenteil mit definierter Blendenöffnung. Durch die Verwendung unterschiedlicher Blendenteile ist es auf besonders einfache Weise möglich, das Gerät an die jeweils vorhandenen Betriebsbedingungen anzupassen.
Obwohl die jeweilige Position des als Flachbiende ausgebildeten Meßgebers in unterschiedlicher Weise ermittelt bzw. von außen erfaßt werden kann und beispielsweise im Falle der Verwendung eines durchsichtigen Gehäuses eine optisch-elek-ronische Positionserfassung möglich ist wird gemäß der Erfindung vorzugsweise eine Flachblende verwendet die zumindest teilweise aus ma?netischem Material besteht oder permanentmagnetische Elemente trägt Dabei kann dann als außerhalb des Strömungsraumes angeordnete Auswertevorrichtung beispielsweise ein Mallgenerator, wenigstens ein Reedschalter, ein Magnetschnappschalter oder dergleichen verwendet werden.
Weitere vorteilhafte: Ausführungsformen können den Unteransprüchen entnommen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand yon Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsforrr· der Erfindung,
F ί g. 2 eine schematische Längsansicht einer Variante der Ausführungsform nach F i g. 1,
F i g. 3 eine schematische Längsansicht e:ner weiteren Ausführungsform eines Durchflußwächters nach der Erfindung,
F i g. 4 eine Schnittansicht einer variablen Flachbiende zur Verwendung bei Durchflußwächtern gemäß der Erfindung und
F i g. 5 eine Schnittansicht einer besonders einfachen Ausgestaltung einer Flachblende zur Verwendung bei
11" einem Durchflußwächter nach der Erfindung.
Der sich durch besonders einfachen und damit auch kostengünstigen Aufbau auszeichnende Durchflußwächter nach F i g. 1 umfaßt ein rohrförmiges cder außen sechskantförmiges Gehäuse 1 aus unmagnetischem Werkstoff, wie Aluminium, Bronze, Messing, rostfreiem Edelstahl, Kunststoff oder dergleichen, welches in Richtung des Pfeiles 2 von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmt wird. Zum Anschluß an die Rohrleitungen ist auf der Eintnttsseite ein Innengewinde 3 und auf der Austrittsseite ein Innengewinde 4 vorgesehen. Im Gehäus-; * befindet sich eine Flachbiende 5 mit einer mittigen Blendenöffnung 6. Diese Flachblende 5 liegt im Ruhezustand an einem ringförmigen Anschlag 9 an, der in das Innengewinde 3 geschraubt und genau positioniert ist
Eine Wendelfeder 8, die an einem in das ausiaßscitige Innengewinde 4 geschraubten Ringanschlag 10 abgestützt ist drückt die Flachbiende 5 gegen den Ringanschlag 9. Um eine sichere Halterung sowie eine Verdrehsicherung der Feder 8 zu gewährleisten, kann die Feder an ihrem Ende um 90° abgewinkelt und durch ein nicht dargestelltes Loch im Stützring 10 geführt und auf diese Weise in Achsrichtung des Gehäuses gehalten werden. Zur Verbindung der Feder 8 mit der beweglichen Flachblende 5 können beispielsweise Befestigungselemente verwendet werden, wie sie zur Befestigung drahtförmiger Teile an Flächen, z. B. in Form von Krampenösen, bekannt sind. Auch ein Anlöten der Feder an die Flachbiende oder e'ne Punktschweißung können verwendet werden, wenn die Flac.iblende aus metallischem Werkstoff, wie rostfreiem Edelstahl, Kupfer, Messing, Aluminium oder dergl. besteht Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird die Feder 8 im Bereich des Außenumfangs der Flachbiende 5 mittels eines aus Kunststoff oder Metall bestehenden Ringes gehalten, der an einer Stelle seines Umfanges eine Abfräsung besitzt, um ein Einfädeln oberhalb der letzten Windung der Wendelfeder zu ermöglichen. Dieser Ring 11 ist mit einer seitlichen Ringnut versehen.
in die sich die Feder einlegt. Durch in der Zeichnung nicht dargestellte Schrauben oder Nieten oder durch Kleben wird dieser Ring i i mit der Flachblende 5 fest ve'burden.
Die Flachbiende 5 besteht zweckmäßigerweise aus Magnetgummi, der in axialer Richtung magnetisiert ist. Die einen geringfügig kleineren Durchmesser ais der zylindrische Strör.iungsraum besitzende Flachblende 5 weist eine mittig gelegene Blendenöffnung 6 auf und ist an ihrem Außenumtang in Strömungsrichtung konisch zunehmend ausgebildet. Diese Ausgestaltung der Umfangsfläche der Flachblende 5 trägt im Betrieb zu einer besonders guten Zentrierung und zur Ausschaltung eventueller Flattereffekte bei:
Der Ringsplat 7 zwischen Flachblende S und Gehäuseinnfenwandung ist sehr klein, wodurch sich ein hoher Differenzdruck einstellt, der wesentlich größer als der bleibende Druckverlust an der Blende ist. Dieser hohe Differenzdruck am Außenumfang sorgt auch
dafür, daß die bewegliche Fiachblende zentrisch gehalten wird und auch bei horizontaler Montage des DurchflußwMchters keine Verfälschung des Meßergebnisses bzw. des Schaltpunktes auftritt
Zur Aufnahme einer Auswerte- oder Schaltvorrichtung ist an der Außenseite des Gehäuses im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Ausnehmung 12 vorgesehen; Diese AjUswertevorrichtung» bei der es sich um Rcedschalter, Hall-GerteratOien oder dergleichen handeln kann, wird zweckmäBigerweise axial verstellbar angebracht
Es ist ersichtlich, daß der Durchflußwächter gemäß F i g. 1 äußerst einfach aufgebaut ist und aus einem Minimum an Einzelteilen besteht die problemfrei, genau und schnell montiert werden können. Trotz dieses einfachen Aufbaus zeichnet sich aber dieser Durchflußwächter durch hohe Betriebssicherheit Genauigkeit und einen breiten Anwendungsbereich aus.
Die Ausführungsvariante nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß F i g. 1 im wesentlichen dadurch, daß das Gehäuse 1 in Sandwich-Bauweise zum Einspannen zwischen zwei Flanschen mit durchgehenden Schrauben von Flansch zu Flansch ausgebildet ist Die bewegliche Flachblende 5 besitzt in diesem Falle an ihrem Außenumfang einen längeren Konusbereich 13. um insbesondere bei der Überwachung von Luft oder Gasen eine zusätzliche Stabilisierung der Blende 5 auch bei Medienströmen hoher Strömungsgeschwindigkeiten von lOm/sec und mehr sicherzustellen. Auch bei dieser Ausführangsform ist es zweckmäßig, die Blende 5 aus Magnetgummi zu fertigen, das sich besonders gut spanabhebend und schleifend bearbeiten läßt Somit kann problemfrei die Konusverlängerung durch einen Ringansatz 15 realisiert werden, der gleichzeitig zur Halterung der Wendelfeder 8 ausnutzbar ist Auch eine vorteilhafte Formgebung der Blendenöffnung 6 ist ohne Schwierigkeiten auszuführen. So zeigt die obere Hälfte der F i g. 2 eine Blendenöffnung 6 mit zur Achse geneigter Wandung 14. d.h. eine sich konisch erweiternde Blendenöffnung 6.
Bei größeren Nennweiten ist es vorteilhaft, die Flachblende 5 aus einem unmagnetischen Blech oder Kunststoff geringer Wandstärke herzustellen und lediglich einen relativ dünnen Magnetring bzw. Magnetnngabschnitt im Bereich der Auswertevorrichtung vorzusehen.
Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform eines Durchfiußwächtjrs ist wiederum ein geradlinig durchströmtes Gehäuse i vorgesehen, an dessen Außenfläche als Auswerte- bzw. Scbaitevorricbiung 24 eine Anordnung mit einem Reedschalter 25 angebracht ist wobei zweckmäßigerweise das Schaltelement in das Unterteil einer Steckverbindung mittels Silikon-Kautschuk oder ähnliche Isolierstoffe eingegossen ist und mit einer Steckverbindung auf der Oberfläche des Gerätegehäuses verschraubt wird.
In das Gehäuse 1 ist ein Einströmstück 17 mit Innengewinde 3 eingesetzt, das mittels eines O-Ringes 19 abgedichtet und mittels einem oder mehreren Spannstiften 18 gehalten ist Beliebige andere Befestigungsarten dieses Einströmstückes 17 sind prinzipiell möglich.
Das Einströmstück 17 bildet gleichzeitig einen Anschlag für die Flachblende 5, die mit einem ringförmigen Magneten 20 versehen ist, welcher mit einem geringen Abstand vom Außenrand in eine Nut der Flachblende 5 eingeklebt ist und gegebenenfalls zusätzlich von der Wendelfeder1 8 gehalten wird. Die Wendelf ederS ist im Ausstrombereich des Gehäuses an einem ringförmigen Ansatz 16 abgestützt und festgeklemmt Sie drückt die Flachblende ä mit einer vorgebbären Vorspannung gegen das Einströmstück 17 und hält die Flachblende 5 in zentrischer Lage, so daß zwischen Flachblende 5 und Innenwandung des Gehäuses 1 praktisch keine Berührung erfolgu
Die Rachblende 5 ist einströmseitig bezogen auf die Blendenöffnung 6 in Form eines Flachtrichters 22 ausgebildet wodurch eine problemfreie Ableitung von Beimengungen, Fremdkörpern, Schwebeteilchen und dergleichen über die Blendenöffnung 6 erreicht wird.
fm abströmseitigen Bereich des Gehäuses 1 ist eine Ringschulter 23 vorgesehen, an die sich die Flachblende 5 bei maximaler Durchlußmenge anlehnt um eine unerwünschte Überlastung der Feder 8 zu vermeiden. Um sicherzustellen, daß auch bei völlig gespannter Feder und bei Anlage der Flachblende 5 an der Schulter 23 ein ungehindertes Durchtreten des Mediums durch den Ringspalt 7 zwischen Flachblende und Gehäuseinnenwandi'-ig sichergestellt ist weist die Flachblende im Bereich ihres Außenumfangs mehrere Nocken bzw. Distanzelemente 21 auf.
jo Bei Verwendung von Flachbleiiden aus Magnetmaterial wie Barium-Ferrit Alnico, seltenen Erden oder dergleichen ist es zweckmäßig, diese ringförmig zu gestalten und mit einem zentrischen Einsatz aus Kunststoff oder Metall zu versehen, dessen mittige Bohrung 6 jeweils die geforderte Größe erhält
Fig.4 zeigt eine derartige Ausführungsform einer Flachblende S, die aus einem magnetischen Ringelement 28 mit einem Einsatz 29 besteht, welcher mit dem Ringelement 28 beispielsweise durch eine elastische Schnapphalterung 30 verbindbar ist
Durch die Verwendung solcher Einsatzteile 29 ist eine außerordentlich einfache Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen möglich, da diese Einsätze 29 problemfrei eingesetzt und durch Schnappwirkung fixiert werden kör ien.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Flachblende 5 ist in F i g. 5 gezeigt wobei der Randbereich 32 dieser Flachblende abgewinkelt ausgebildet ist so daß sich eine stabilisierende und die Flachblende zentrierende Wirkung ergibt Dies ist vor allem bei der Überwachung von gasförmigen Medien von Bedeutung.
Die Stärke der Flachblende ist vorzugsweise klein gegenüber dem Durchmesser der Fiachblende, wobei als Richtgröße gelten kann, daß gilt: S < 0,05 Z? ist Dabei wird mit S die Stärke der Flachblende und mit D der Durchmesser der Flachblende bezeichnet
Alle beschriebenen Ausführungsformen zeichnen sich durch Einfachheit im Aufbau verbunden mit hoher Funktionssicherheit und besonders guten Eigenschaften hinsichtlich der Schalthysterese zwischen Einschalt- und Ausschaltpunkt und zwar in einem ungewöhnlich breiten Anwendungsgebiet aus.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

29 46 82ο Patentansprüche:
1. Durchflußwächter für flüssig= oder gasförmige Medien, bestehend aus einem in den Strömungsweg des jeweiligen Mediums einschaltbaren Gehäuse, einer in dem Gehäuse gegen die Kraft einer Feder durchflußabhängig verschiebbaren, an der Feder befestigten Flachblende mit wenigstens einer zentrischen Öffnung und wenigstens einer außerhalb des Strömungsraums angeordneten, mit der Fiachblende zusammenwirkenden Auswertevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachblende (5) in der Ruhelage mit Vorspannung an einem Anschlag anliegt und daß die Umfangswandung der Flachblende kegelförmig ausgebildet ist
2. Durchflußwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswandung (13) der Rachblende (5) in Strömungsrichtung des Mediums konisch zuneu nend verläuft
3. Durchflußwächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der konischen Umfangswandung (t3) größer ist als die im Bereich einer mittigen Öffnung (6) gemessene Stärke der Flachblende (5).
4. Durchflußwächter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mittige Öffnung (6) der Fkchblende (5) zumindest auf einem Teil ihrer axialen Länge in Strömungsrichtung des Mf diums konisch erweitert ist.
5. Durchflußwächter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität der Blendenöffnung (6) größer ist als die Konizität der ringförmigen Umfangswandung (13) der Flac.blende (5).
6. Durchflußwächter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Neigung der Wandung der Blendenöffnung (6) bezüglich der Axialrichtung etwa 45° beträgt.
7. Durchflußwächter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die zuströmseitige Wandung (22) der Fiachblende (5) in Richtung der Blendenöffnung (6) leicht trichterförmig ausgebildet ist.
8. DurehMuöwächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachblende (5) aus einem Ringteil
(28) und einem im Ringteil fixierbaren Blendenteil
(29) mit definierter Blendenöffnung(6) besteht.
9. Durchflußwächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet daß die Flachblende (5) wenigstens ein permanentmagnetisches Element trägt.
10. Durchflußwächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-
Flachblende zusammenwirkenden Auswertevorrichtung.
Aus der DE-GM 17 12 150 ist eine Meßvorrichtung für die Durchflußmessung bekannt, bei der in einem vorzugsweise durchsichtig ausgebildeten Rohr eine Zugfeder angeordnet ist die an einem Ende an der Rohrwandung fixiert und am anderen Ende mit einer Stauscheibe versehen ist die mittig eine Öffnung aufweist
Nachteilig bei dieser Anordnung ist daß die Stauscheibe aufgrund ihrer Anbringung am schwankenden freien Ende der Feder keine definierte Ausgangslage besitzt und im Regeifall bereits allein aufgrund ihres Gewichtes an der Gehäusewandung anliegt Die Führungsfähigkeit der Feder wird bei weiterer Auslenkung bzw. Dehnung der Feder aufgrund der Durchmesserverringerung der Feder weiter verringert werden, wobei die Stauscheibe ieicht in Schwingungen geraten und dabei gegen die Gehäusewandung stoßen kann. Durch die ungenaue Führung der Stauscheibe ist außerdem eine genaue Ablesung des Durchflußwertes auf der am Rohr vorgesehenen Skala nicht gewährleistet
Aus der DE-OS 19 43018 ist ein Durchflußwächter bekannt, der als Meßgeber einen zylindrischen Kolben besitzt dessen hohler Innenraum mit einem Permanentmagneten ausgefüllt st und der zusammen mit der Gehäusewandung einen in Axialrichtung des Kolbens relativ langen Ringspalt festlegt
Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Durchflußwächters besteht darin, daß der den Meßgeber bildende zylindrische Kolben insbesondere dann leicht verklemmen oder zumindest in seiner Bewegung gestört werden kann, wenn dos durch den Ringspalt strömende Medium Verunreinigungen enthält
Aus der GB-PS 11 73 550 ist ein Durchflußwächter bekannt der aus einem vorzugsweise durchsichtigen, zylindrischen Hohlkörper und einem zylindrischen Kolben besteht der mittels zweier, ar· beiden Kolbenenden fixierten Schraubenfedern im Hohlkörper in seiner Ruhestellung gehalten wird. Die Jnnenwandung des Hohlkörpers ist mit einer Vielzahl von Nuten versehen, um bei dicht an der Innenwandung anliegendem Kolben den DurchfiuS zu ermöglichen.
Auch bei dieser Vorrichtung besteht die Gefahr, daß der zylindrische Kolben leicht verklemmt oder in seiner Bewegung gestört werden kann, wenn das durch die Nuten strömende Medium Verunreinigungen enthält.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. einen Durchflußwächter zu schaffen, der einerseits auch bei hohem Verschmutzungsgrad des Mediums bzw. bei einem hohen Anteil an Beimengungen keinerlei Verklemmungs- oder Verkantungseffekte zeigt und andererseits auch bei stark schwankenden Viskositäts-
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aus magnetischem Material besteht.
wci icii ucä jeweiligen
uiüiiiä CiiiC CiH vt'Shw TCIC
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