DE29823702U1

DE29823702U1 - Strömungswächter

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Publication number: DE29823702U1
Application number: DE29823702U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2008-12-04

Description

AZ.: KL Ol DE (GM) Bad Neuenahr, den 08.07.99

Strömungswächter

Die Erfindung betrifft einen Strömungswächter für flüssige
oder gasförmige Medien mit einem einen rohrförmigen Strömungsraum
aufweisenden Gehäuse.

Ein derartiger Strömungswächter ist beispielsweise aus der DE 28 49 974 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Strömungswächter
befindet sich in dem Strömungsraum ein mit einem Meßwertgeber (Permanentmagnet) bestückter, in Strömungsrichtung verschiebbar gelagerter und von seinem offenen Ende her durchströmbarer
Hohlkolben. An seinem abstromseitigen Endbereich weist
der Hohlkolben eine vorgebbare Querschnittsverringerung auf.
Außerdem ist außerhalb des Strömungsraumes seitlich von dem
Hohlkolben ein (Magnetfeld-) Sensor angeordnet, der mit einer Anzeige-, Meß- und Schaltvorrichtung verbindbar ist.

Die DE 28 49 974 C2 offenbart ferner in Spalte 10, Zeilen 24-61 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Bewegungsrichtung des Hohlkolbens senkrecht zur Ein- und Ausströmrichtung des

jeweiligen Mediums in bzw. aus dem Strömungswächter ist. Allerdings wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Hohlkolben und damit auch der Meßwertgeber in Strömungsrichtung verschoben.

Nachteilig bei den bekannten Strömungswächtern ist unter anderem, daß der jeweilige hohlkolbenförmige Träger des Meßwertgebers in Strömungsrichtung des entsprechenden flüssigen oder gasförmigen Mediums verschoben wird. Denn sowohl die Herstellung des Trägers des jeweiligen Meßwertgebers als auch die Fertigung des Gehäuses des Strömungswächters sind relativ zeit- und kostenaufwendig. Außerdem findet bei der Durchflußüberwachung eine häufig unerwünschte Drosselung des den Strömungswächter durchströmenden Mediums statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strömungswächter anzugeben, der einfach und kostengünstig herstellbar ist, eine hohe Betriebssicherheit aufweist und reproduzierbare Meßwerte liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß der kolbenförmige Träger des Meßwertgebers nicht in Strömungsrichtung des flüssigen oder gasförmigen Mediums verschiebbar angeordnet ist, sondern unter einem Winkel &agr;, für den folgende Beziehung gilt: 0 < &agr; £ 90°, wobei die dem Strömungsraum zugewandte Stirnfläche des Trägers derart

ausgebildet ist, daß das auf diese Stirnfläche beim Durchströmen des Strömungsraumes auftreffende flüssige oder gasförmige Medium ein Verschieben des Trägers in einen seitlich vom Strömungsraum angeordneten Meßraum hinein bewirkt. Eine Umlenkung des jeweiligen flüssigen oder gasförmigen Mediums in den Meßraum hinein oder ein Durchströmen des Trägers des Meßwertgebers durch das jeweilige Medium ist -anders als im Falle der eingangs erwähnten DE 28 49 974 C2- nicht erforderlich.

Vorzugsweise ist der Meßraum auf seiner dem Strömungsraum abgewandten Seite durch ein Verschlußteil verschließbar, welches als Sensorträger ausgebildet ist.

Als Meßwertgeber können beispielsweise Permanentmagnete und als Sensoren beispielsweise Reedschalter verwendet werden. Die Lage des Meßwertgebers in bezug auf den Sensor kann aber auch auf einfache Weise mittels einer optischen Sensoranordnung oder mittels einer Ultraschäl!abstandsmessung erfolgen.

Schließlich ist es auch denkbar, den Meßwertgeber als Kurzschlußbrücke auszubilden, so daß nach einem vorgegebenen Verschiebeweg des kolbenförmigen Trägers der Meßwertgeber die entsprechende Kontaktanordnung des Sensors kurzschließt.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Träger des Meßwertgebers als Ventilkolben ausgebildet, so daß der Strömungswächter gleichzeitig die Funktion eines Rückschlagventiles übernehmen kann.

Eine derartige Anordnung hat sich in der Praxis insbesondere in Verbindung mit Pumpanlagen bewährt, wobei der

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Strömungswächter dann die Funktion eines Trockenlaufschutzes der jeweiligen Pumpe übernimmt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig.l den Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Strömungswächters und

Fig.2 den Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Strömungswächters, wobei der Strömungswächter als Trockenlaufschutz für eine Pumpe dient.

In Fig.1 ist mit 1 ein Strömungswächter für flüssige Medien (z.B. Wasser) bezeichnet. Der Strömungswächter besteht aus einem Gehäuse 2 aus Kunststoff mit einem rohrförmigen Strömungsraum 3 und einem ebenfalls rohrförmigen Meßraum 4. Dabei weist die Längsachse 5 des Meßraumes 4 zur Längsachse 6 des Strömungsraumes 3, und damit auch zur Strömungsrichtung des Mediums, einen Winkel &agr; von 45° auf.

In dem Meßraum 4 ist ein in Richtung seiner Längsachse 5 verschiebbarer kolbenförmiger aus Kunststoff bestehender Träger 7 eines Meßwertgebers 8 angeordnet, dessen dem Ströraungsraum 3 zugewandte Stirnfläche 9 (in der in Fig.l dargestellten Ausgangslage des Trägers 7) teilweise in den Strömungsraum hineinreicht.

Bei dem Meßwertgeber 8 handelt es sich um einen im Inneren des Trägers 7 angeordneten Permanentmagnet. Das Magnetfeld des Permanentmagnetes 8 wird mittels eines als Reedschalter ausgebildeten Sensors 10 detektiert, der in einem am oberen

Ende des Meßraumes 4 zapfenförmigen Sensorträger 11 angeordnet ist. Zur Fixierung des Sensorträgers 11 in dem Meßraum ist eine Überwurfmutter 12 vorgesehen, die mit dem Gehäuse verschraubbar ist.

Der Träger 7 des Meßwertgebers 8 wird auf seiner dem Strömungsraum 3 abgewandten Seite 13 durch eine Druckfeder 14 beaufschlagt, die sich an dem Sensorträger 11 abstützt und vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbarer Material besteht. Dabei drückt die Feder 14 den oberen seitlich vorstehenden Rand 15 des Trägers 7 gegen einen Anschlag 16 des Gehäuses 2 im Bereich des Meßraumes 4, der die Ausgangsstellung des Trägers 7 definiert, bevor die entsprechende Flüssigkeit den Strömungswächter 1 durchströmt.

Wird anschließend Flüssigkeit durch den Strömungswächter 1 geleitet, so drückt ein Teil der Flüssigkeit gegen die dem Strömungsraum 3 zugewandte Stirnfläche 9 des Trägers 7, so daß dieser sich gegen den Druck der Feder 14 in Richtung der Längsachse 5 des Meßraumes 4 verschiebt. Erreicht der Träger 7 des Meßwertgebers 8 eine Stellung innerhalb des Meßraumes 4, so wird die magnetische Feldstärke am Ort des Reedschalters 10 so groß, daß dieser ein entsprechendes Schaltsignal erzeugt, welches über eine elektrische Leitung 17 zur entsprechenden Weiterverarbeitung einer elektronischen Auswerte- und Steuervorrichtung 18 zugeführt wird.

Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der mit 20 bezeichnete Strömungswächter als Trockenlaufschutz einer Pumpe verwendet wird. Der Strömungswächter 20 umfaßt wiederum ein Gehäuse 21, einen Strömungsraum 22 und einen Meßraum 23. In dem Meßraum 23 ist ein kolbenförmiger Träger 24 eines Meßwertgebers 25 angeordnet, wobei es sich

bei dem Meßwertgeber 25 um einen Spiegel handelt. Der Sensor 26 umfaßt eine aus einem Lichtsender 27 (Leuchtdiode) und einem Lichtempfänger 28 bestehende optische Einrichtung, deren Wirkungsweise nachfolgend noch beschrieben wird.

Der in einem Verschlußteil 29 angeordnete Sensor 26 ist über eine elektrische Leitung 30 mit einer elektronischen Auswerte- und Steuervorrichtung 31 verbunden, welche ihrerseits den Elektromotor 32 einer Pumpe 33 ansteuert.

Der Träger 24 des Meßwertgebers 25 ist als Ventilkolben ausgebildet und verschließt in seiner Ausgangsstellung den Strömungsraum 22 vollständig. Dabei liegt die dem Strömungsraum 22 zugewandte Stirnfläche 34 des Trägers 24 an entsprechenden Anschlagskanten 35, 36 des Gehäuses 21 dichtend an (entsprechende Dichtungselemente sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt).

Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Träger 24 des Meßwertgebers 25 nicht durch eine Druckfeder in seiner Ausgangsstellung gehalten, sondern durch seine Schwerkraft. Hierzu befindet sich in dem aus Kunststoff bestehenden Träger 24 ein definiertes Gewicht 37, welches den Träger mit einer entsprechenden Kraft sicher gegen die Anschlagskanten 35, 36 drückt. Bei der Montage des Strömungswächters 20 muß daher darauf geachtet werden, daß der Meßraum 23 derart angeordnet ist, daß die Schwerkraft den Träger 24 in Richtung auf den Strömungsraum 22 verschiebt. Für den Winkel &agr; zwischen der Längsachse des Meßraumes und der Längsachse des Strömungsraumes (vgl. auch Fig.1) gilt bei diesem Ausführungsbeispiel die Beziehung: 10° £ &agr; <_ 80°

Im folgenden wird näher auf die Funktionsweise der in Fig.2

*7 &ldquor;&rgr;-

dargestellten Anordnung eingegangen. Dabei soll die Pumpe 33 Wasser von einer nicht dargestellten Quelle durch den Strömungswächter 20 hindurch in einen ebenfalls nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter pumpen.

Nach der manuellen Betätigung eines an der Auswerte- und Steuervorrichtung 31 angeordneten Schalters 38 wird der Elektromotor 32 und damit auch die Pumpe 33 aktiviert. Die in den Strömungswächter 20 gelangende Flüssigkeit drückt gegen die Stirnfläche 34 des in seiner Ausgangslage befindlichen Trägers 24 des Meßwertgebers 25. Dieser verschiebt sich daraufhin in Richtung auf den Sensor 26. Dadurch ändert sich die Lage des von dem Lichtsender 27 ausgehenden und durch den Spiegel 25 reflektierten Lichtstrahles auf der Oberfläche des Sensors 26.

Lichtsender 27, Lichtempfänger 28 und Spiegel 25 sind nun beispielsweise derart zueinander justiert, daß der Lichtstrahl in der Ausgangsstellung des Trägers 24 des Meßwertgebers 25 nicht auf den Lichtempfanger 28 auftrifft. Wird der Träger 24 hingegen bis zu einem vorgegebenen Abstand von dem Sensor 26 verschoben, so fällt der reflektierte Lichtstrahl auf den Lichtempfänger 28 und der Sensor 26 erzeugt ein entsprechendes Schaltsignal, welches der Auswerte- und Steuervorrichtung 31 über die Leitung 30 zugeführt wird. Der Elektromotor 32 erhält in diesem Fall weiterhin elektrische Energie. Die Pumpe 33 fördert Flüssigkeit von der Quelle in den entsprechenden Flüssigkeitsbehälter.

Gelangt nun weniger oder gar keine Flüssigkeit mehr durch den Strömungswächter 20, so nimmt der durch die Flüssigkeit auf den kolbenförmigen Träger 24 ausgeübte Druck ab und der Träger 24 wird in Richtung auf den Strömungsraum 22 verschoben.

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Gleichzeitig gelangt in den Lichtempfänger 28 kein Licht mehr. Das dadurch ausgelöste Schaltsignal bewirkt dann ein Abschalten des Elektromotors 32 und damit auch der Pumpe 33, so daß ein Trockenlaufen der Pumpe 33 sicher vermieden wird. Gleichzeitig wird der Träger 24 des Meßwertgebers 25 gegen die Anschlagskanten 35, 36 gedrückt und wirkt als Rückschlagventil.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise in dem vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel statt eines optischen Sensors auch ein magnetischer Sensor und als Meßwertgeber ein Permanentmagnet verwendet werden. Dabei wird man vorteilhafterweise das Gewicht des Permanentmagneten so wählen, daß das in Fig.2 mit 37 gekennzeichnete zusätzliche Gewicht entfallen kann.

Sofern man einen optischen Sensor zur Ermittlung der Stellung des Trägers des Meßwertgebers benutzt, kann als Lichtempfänger auch eine arrayartige Anordnung von mehreren Lichtempfähgern verwendet werden. Dadurch läßt sich auf einfache Weise die jeweilige Stellung des Trägers in dem Meßraum sehr genau ermitteln Und z.B. für eine Druckverlaufmessung heranziehen.

Denkbar sind auch die Verwendung von Ultraschall- bzw. Luftschallsensoren, mit denen auf einfache Weise eine analoge Abstandsbestimmung des Trägers 24 des Meßwertgebers 25 von dem Sensor 26 möglich ist.

Als zweckmäßig hat es sich ferner erwiesen, wenn bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Abschalten des Elektromotors und damit auch der Pumpe durch die Auswerte- und Steuervorrichtung erst dann erfolgt, wenn die durch den

Strömungswächter ermittelte Durchflußverminderung einen vorgebbaren Zeitraum anhält. Denn bei kurzzeitigen Durchflußschwankungen ist in der Regel ein Trockenlaufen der Pumpe nicht zu befürchten.

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Bezugszeichenliste

1	Strömungswächter
2	Gehäuse
3	Strömungsraum
4	Meßraum
5	Längsachse (Meßraum)
6	Längsachse (Strömungsraum)
7	Träger
8	Meßwertgeber, Permanentmagnet
9	Stirnfläche (Träger)
10	Sensor, Reedschalter
11	Sensorträger, Verschlußteil
12	überwurfmutter
13	Seite
14	Druckfeder, Feder
15	Rand
16	Anschlag
17	elektrische Leitung
18	Auswerte- und Steuervorrichtung
20	Strömungswächter
21	Gehäuse
22	Strömungsraum
23	Meßraum
24	Träger
25	Meßwertgeber, Spiegel
26	Sensor
27	Lichtsender
28	Lichtempfänger
29	Verschlußteil
30	elektrische Leitung

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31 Auswerte- und Steuervorrichtung

32 Elektromotor

33 Pumpe

34 Stirnfläche 35,36 Anschlagskanten

37 Gewicht

38 Schalter

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Claims

1. Strömungswächter für flüssige oder gasförmige Medien mit einem einen rohrförmigen Strömungsraum (3; 22) aufweisenden Gehäuse (2; 21) mit den Merkmalen:

a) an den Strömungsraum (3; 22) schließt sich seitlich ein mit diesem verbundener, ebenfalls rohrförmiger Meßraum (4; 23) an, dessen Längsachse (5) zur Längsachse (6) des Strömungsraumes (3; 22) einen Winkel 0 < α ≤ 90° aufweist;

b) in dem Meßraum (4; 23) ist ein in Richtung seiner Längsachse (5) von einer Ausgangslage verschiebbarer kolbenförmiger Träger (7; 24) eines Meßwertgebers (8; 25) angeordnet, dessen dem Strömungsraum (3; 22) zugewandte Stirnfläche (9; 34) in der Ausgangslage des Trägers (7; 24) mindestens teilweise in den Strömungsraum (3; 22) hineinreicht;

c) der Meßwertgeber (8; 25) wirkt mit einem außerhalb des Strömungsraumes (3; 22) angeordneten und mit einer elektronischen Auswerte- und Steuervorrichtung (18; 31) verbindbaren Sensor (10; 26) zusammen und

d) die dem Strömungsraum (3; 22) zugewandte Stirnfläche (9; 34) des Trägers (7; 24) ist derart ausgebildet, daß das auf diese Stirnfläche beim Durchströmen des Strömungsraumes (3; 22) auftreffende flüssige oder gasförmige Medium ein Verschieben des Trägers (7; 24) in den Meßraum (4; 23) hinein bewirkt.

2. Strömungswächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßraum (4; 23) auf seiner dem Strömungsraum (3; 22) abgewandten Seite durch ein auswechselbares Verschlußteil (11; 29) verschließbar ist, und daß das Verschlußteil (11; 29) als Sensorträger ausgebildet ist.

3. Strömungswächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (11) durch eine Überwurfmutter (12) sicherbar ist.

4. Strömungswächter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Meßwertgeber (8) um einen innerhalb des Trägers (7) angeordneten Permanentmagneten und bei dem Sensor (10) um einen Reedschalter handelt.

5. Strömungswächter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) des Meßwertgebers (8) auf seiner dem Strömungsraum (4) abgewandten Seite von einer Druckfeder (14) beaufschlagt und dadurch in seiner Ausgangslage gehalten wird.

6. Strömungswächter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (5) des Meßraumes (23) in bezug auf die Längsachse des Strömungsraumes (22) einen Winkel 10° ≤ α ≤ 80° aufweist und der Meßraum (23) bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Strömungswächters (20) derart anordbar ist, daß der kolbenförmige Träger (24) des Meßwertgebers (25) durch die auf ihn wirkende Schwerkraft in einer definierten Ausgangslage gehalten wird.

7. Strömungswächter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (24) des Meßwertgebers (25) als Ventilkolben ausgebildet ist, der in seiner Ausgangslage den Strömungsraum (22) verschließt, so daß der Strömungswächter (20) gleichzeitig als Rückschlagventil verwendbar ist.