DE3036020A1

DE3036020A1 - Vorrichtung zur uebertragung der aenderung von betriebszustaenden von einem in rohren oder behaeltern angeordneten messelement auf eine ausserhalb angebrachte anzeige- und/oder schalteinrichtung

Info

Publication number: DE3036020A1
Application number: DE19803036020
Authority: DE
Inventors: Gerhard Walter Prof. Dr.-Ing. 5630 Remscheid Seulen
Original assignee: Seulen gerhard Walter profdr-Ing
Current assignee: Seulen gerhard Walter profdr-Ing
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1980-09-24
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE3036020C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung
der Anderung von Betriebszuständen von einem in Rohren oder Behältern angeordneten Meßelement auf eine außerhalb angebrachte Anzeige- und/oder Schalteinrichtung, insbesondere bei Geräten zur Strömungs-, Druck- oder Niveauüberwachung flüssiger oder gasförmiger Medien, mit einer zwischen Meßelement und Anzeige- und/oder Schalteinrichtung angeordneten magnetischen Kupplung aus in Richtung der zu übertragenden Bewegung magnetisierten Permanentmagneten, wobei primär- ud sekundärseitig jeweils mindestens zwei mit ihren gleichgepolten Flächen unmittelbar aneinanderliegende Teilmagnete vorgesehen und die dabei gebildeten Zwangspole einander entgegengesetzt gerichtet sind.
Aus der DE-OS 26 50 294 ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt. Diese bekannte Vorrichtung dient in ihrer Ausbildung als Durchflußüberwachungsgerät dazu, beim Erreichen einer bestimmten Maximalmenge Signal zu geben, worauf durch Betätigung eines Magnetventils der weitere Zufluß zur überwachten Leitung geschlossen oder beispielsweise durch Ausschalten eines Motors die das System einspeisende Pumpe außer Betrieb gesetzt wird. Während diese Aufgabe der Überwachung einer Maximalmenge mit der bekannten Vorrichtung einwandfrei gelöst werden kann, treten Schwierigkeiten auf, wenn bei einer derartigen bekannten Vorrichtung eine Kontakt- bzw. Signalgabe bei einer relativ geringen Durchflußmenge erfolgen soll, jedoch die tatsächliche Durchflußmenge wesentlich oberhalb dieser geringen Durchflußmenge liegt. Der Grund dafür ist vor allem, daß dann, wenn die einen Schalter, insbesondere einen Mikroschalter betätigende Sekundärseite der in der Vorrichtung vorgesehenen Magnetkupplung bereits bei geringer Durchflußmenge am Schalter zur Anlage kommt und sich nicht mehr weiter bewegen kann, der primärseitige Teil der Magnetkupplung mit steigender Durchflußmenge weiterwandert und damit das Kupplungsverhältnis gestört und schließlich aufgehoben wird, so daß der am Schalter auf Anschlag gefahrene Sekundärteil der Magnetkupplung in die Ausgangslage zurückfällt und damit eine Fehlschaltung oder eine fehlerhafte Signalgabe bewirkt, Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs definierte Vorrichtung im Hinblick auf die Erweiterung ihrer Einsatzmöglichkeiten sowie ihrer Funktion und ihrer Genauigkeit hinsichtlich Schalt- und/oder Signalgabeverhalten zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß Primär- und Sekundärseite der magnetischen Kupplung einerseits zumindest in ihrem dem Anzeige- und/oder Schaltbereich entsprechenden Bewegungsbereich über die entgegengesetzt gerichteten Zwangspole schlupffrei gekuppelt und andererseits außerhalb dieses Bewegungsbereichs unter Aufrechterhaltung einer die Rückführung in die schlupffreie Kupplungslage gewährleistenden Schlupfkupplung relativ zueinander verschiebbar sind.
Durch die Schaffung und Kombination eines schlupffreien Kupplungsbereiches mit einem schlupfbehafteten Kupplungsbereich,innerhalb dessen stets wieder eine zwangsläufige Rückkehr in den Zustand der schlupffreien Kopplung erfolgt, werden nicht nur die Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung nach der Erfindung verbessert, sondern es wird überraschenderweise bei der Betätigung einer Schalteinrichtung die Schalthysterese zwischen Einschaltpunkt und Rückschaltpunkt ganz erheblich verringert. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit Durchflußüberwachungen von Bedeutung. piese Verringerung der Schalthysterese ist eine Folge des sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergebenden Zusammenwirkens von Magnet- und Federkräften.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest die in Bewegungsrichtung gemessene Höhe der einander in der schlupffreien Kupplungslage gegenüberliegenden Einzelmagnete der primär- und sekundärseitigen Magnetpaare unterschiedlich. Die in Bewegungsrichtung gemessene Höhe der vergrößerten Einzelmagnete entspricht je nach Magnetmaterial etwa dem zwei- bis vierfachen Wert der Höhe der übrigen Einzelmagnete der Magnetkupplung. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß zumindest über die gesamte Höhe des vergrößert ausgebildeten Teilmagneten die Kopplung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite der Magnetkupplung nicht abreißt und demgemäß auch eine Rückführung in die schlupffreie Kupplungsposition gewährleistet ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich zu den primär- und sekundärseitigen Magnetpaaren ein konzentrisch angeordnetes tertiäres Magnetpaar vorgesehen, dessen Zwangspol entgegengesetzt zu dem ihm unmittelbar henachbarter Zwangspol des primären oder sekundären Magnetpaares.
gerichtet ist. Auf diese Weise können mit einer einzigen Vorrichtung Mehrfach-Funktionen realisiert werden.
Beispielsweise ist es möglich, mittels des sekundären Magnetpaares eine Anzeigeeinrichtung und mittels des tertiären Magnetpaares eine Schalteinrichtung zu bc tätigen.
Die Erfüllung dieser unterschiedlichen Aufgaben wird dabei ohne gegenseitige Beeinflussung bzw. wechselseitige Beeinträchtigung erreicht, wozu entweder die Anordnung der Magnetpaare so getroffen wird, daß die sekundären und tertiären Magnetpaare jeweils unmittelbar mit allem primären Magnetpaar zusammenwirken oder die Tertiäre magnete mit geringerer Energiedichte als die Primär-und Sekundärmagnete ausgelegt werden.
Besonders vorteilhaft ist bei der Vorrichtung der Erfindung ferner, daß ein zu betätigender Schalter, insbesondere Mikrosci.alter zentrisch zu dem ihn betätigenden Magnetpaar anbeordnet werden kann und dabei ein großer Einstellbereich möglich ist. Dabei zeichnet sich eine spezielle Vorrichtung, bei der zur Ausbildung eines Durchflußwächters in einem in eine Rohrleitung einschaltbctren Gerad- oder Schrägsitzventilgehäuse ein durchflußabhängig gegen eine Vorspannfeder verschiebbarer Kolben vorgesehen ist, der das primäre Magnetpaar trägt, während das sekundäre Magnetpaar konzentrisch zum primären Magnetpaar außerhalb des Strömungsraumes axial verschiebbar angeordnet ist, dadurch aus, daß das sekundäre Magnetpaar in einem ein Kopfstück, das den Kolben führt, übergreifenden Hülsenteil gehaltert ist, daß das vom Kolben ctbgewandte Ende des Hülsenteils mit einem in seiner Länge verstellbaren Stößel verbunden ist, und daß zentrisch über dem Gehäuse ein mittels des Stößels betätigbarer Mikroschalter angeordnet ist. Dieser Mikroschalter ist in axialer Richtung des Stößels vorzugsweise verstellbar, und es ist zur Schaffung eines ausreichenden Rückste?l-SchIupfkupplungsbereiches zwischen den primären und sekundären Magnetpaaren der schalterseitige Magnet des sekundären Magnetpaares in Bewegungsrichtung so verlängert oder durch einen in gleicher Weise polarisierten Zusatzmagneten ergänzt, daß er eine zumindest im wesentlichen dem Kolbenhub entsprechende Höhe aufweist.
Diese Grundausgestaltung einer Ausführungsform der Erfindung eignet sich auch zur Betätigung eines Zeigerinstruments, wobei in diesem Falle das sekundäre Magnetpaar wiederum in einem Hülsenteil gehaltert und das vom Kolben abgewandte Ende des Hülsenteils mit dem Betätigungsstift des Zeigerinstruments verbunden ist. Zum Zwecke der problemfreien Einstellung der Nullage dieses Anstruments ist der Betätigungsstift in einer Aufnahmehülse verstell-und blockierbar angebracht.
Eine weitere Ausgestaltung einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der zur Ausbildung eines nach dem Paddelprinzip arbeitenden Durchflußwächters in einem in eine Rohrleitung einschaltbaren Durchgangs gehäuse mit zu diesem senkrecht angeordnetem Kopfstück ein schwenkbares, über seinen im Kopfstück gelagerten Tragebalken gegen eine Feder abgestütztes Paddel angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des freien Endes des Balkens das aus Ringmagneten bestehende primäre Magnetpaar fest angebracht ist, daß das sekundäre Magnetpaar in einem sich in das Kopfstück erstreckenden und durch die mittige Öffnung des primären Magnetpaars geführten Rohrelement aus nicht-magnetischem Material verschiebbar angeordnet ist und daß über eine mit dem sekundären Magnetpaar verbundene und aus dem Kopfstück führende Stange ein Schalter und/ oder eine Meßeinrichtung betätigbar ist.
Diese Vorrichtung besitzt vor allem den Vorteil, daß ein Schalter mit Sprungcharakteristik Verwendung finden kann, ohne daß die Wandung des Durchflußwächters durch Stopfbuchsen, Bälge und dergleichen geschwäch ist. Diese Vorrichtung läßt sich demgemäß für einen Betriebsdruck bis zu mehreren 100 bar problemfrei. herstellen und einsetzen, und zwar mit räumli.ch geringen A))messungen.
Eine nach der Erfindung aufgebaute Ausführungsvariante eines Durchflußüberwachungsgeräts, bei der eine gegen eine Feder abgestützte Flachblende in einem D lrchgangsgehäuse vorgesehen ist, besitzt die Besonderheiten, daß das Durchgangsgehäuse zur Aufnahme der Flachblende einen Bereich erweiterten Querschnitts aufweist, daß im zumindest im wesentlichen strömungsfreien Randbereich der Flachblende eine Öffnung vorgesehen und an oder in dieser Öffnung das primäre Magnetpaar in Form von Ringmagneten angebracht ist, daß sich durch die Ringmagnete ein durch die Gehäusewandung geführtes, endseitig geschlossenes Rohrelement aus nichtmagnetischem Werkstoff erstreckt, in dem das sekundäre Magnetpaar verschiebbar angeordnet ist und daß das sekundäre Magnetpaar über einen Bolzen einen außerhalb des Gehäuses angeordneten, insbesondere verschiebbar befestigten Schalter betätigt.
Diese Ausgestaltung hat vor allem den Vorteil, daß die im Regelfall mit den sogenannten Reed-Schaltern verbundenen Schwierigkeiten hinsichtlich der elektrischen Belastungsfähigkeit durch V(>rwendung eines Mikroschalters vermieden werden können, ohne daß die Druckbelastbarkeit oder die Sicherheit gegen Medienaustritt verschlechtert ist.
Schließlich besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in der Schaffung eines Differenzdruckwächters, bei dem in einem Gehäuse ein beidseitig druckbeaufschlagter und einseitig gegen eine Feder abgestützter Kolben vorgesehen ist, wobei der Kolben als Topfkolben mit bodenseitiger Verlänclerungshülse ausgebildet ist und das primäre Magnetl)aar trägt, während sich von einer Gehäusestirnwand her eiii endseitig geschlossenes Rohrelement koaxial in den Gehäuseinnenraum und in den Kolben erstreckt. In dem Rohrelement aus nicht-magnetischem Material ist dabei eine das sekundäre Magnetpaar tragende Stange geführt, die zur Betätigung eines Zeigerinstruments und/oder eines Schalters dient. Auch diese Vorrichtung kann im Vergleich zu bisher bekannten Geräten mit einem überraschend großen Arbeitsbereich ausgebildet werden, was die Einsatzmöglichkeiten wesentlich erweitert.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematisches Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Durchflußwächters mit in weitem Bereich verstellbarem Schaltpunkt, Fig. 2a eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung einer bei Vorrichtungen nach der Erfindung verwendbaren Magnetkupplung, Fig. 2b eine der Fig 2a entsprechende Darstellung einer Variante dieser Magnetkupplung, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Durchflußwächters nach der Erfindung, Fig. 4a eine schematische Darstellung einer ererweiterten Magnetkupplung für Vorrichtungen nach der Erfindung, Fig. 4b eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsvariante der erweiterten Magnetkupplung nach Fig. 4a, Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung in Gestalt eines Anzeigegerätes, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Durch flußwächters unter Verwendung des Paddelprinzips, Fig. 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Durch flußwächters unter Verwendung einer federgestützten Flachblende, und Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in Gestalt eines Differenzdruckwächters.
Die Längsschnittdarstellung des Durchflußwächters nach Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1, in dessen Ventilsitz eine konische Büchse 2 angeordnet ist, in der ein Meßteller 3 von einem Kolben 4 gegen den Druck einer Feder 6 bei Durchfluß in Richtung des Pfeiles 7 senkrecht nach oben geführt wird. Der Meßteller ist dabei in Strömungsrichtung relativ dünn ausgeführt, wodurch Viskositätseinflüsse auf die Schaltmenge zumindest weitestgehend unterdrückt werden können.
Der Kolben 4 trägt das primäre Magnetpaar 5 einer Magnetkupplung, deren sekundäres Magnetteil 9 am unteren Ende eines Hülsenteils 8 fixiert ist.
Die Führung des die Meßscheibe 3 tragenden Kolbens erfolgt durch einen Führungskörper 10, der in ein einschraubbares Kopfstück 11 eingelegt und durch einen Seegering 12 gehalten ist. Dieses Führungsstück 10 dient gleichzeitig auch als Ausnahme für die Feder 6, die an ihrem anderen Ende am Meßteller 3 abgestützt ist.
Das bereits erwähnte, das sekundäre Magnetpaar 9 tragende Hülsenteil 8 übergreift das endseitig geschlossene, den Kolben 4 aufnehmende Kopfstück 11 und ist an der Innenwandung eines zylindrischen Mantels 13 geführt, und zwar zum einen an seinem unteren Ende und zum anderen über einen Stößel 15, der mit dem Hülsenteil 8 fest verbunden und durch eine zentrische Öffnung in der Deckenwand des Mantels 13 geführt ist.
Das primäre Magnetpaar 5 und das sekundäre Magnetpaar 9 der magnetischen Kupplung zwischen Kolben 4 und Hülsenteil 8 besteht jeweils aus zwei mit ihren gleichgepolten Flächen unmittelbar aneinanderliegenden Teilmagneten, wodurch primär- und sekundärseitig gegensinnige Zwangspole geschaffen werden, die eine schlupffreie Bewegungsübertragung gewährleisten. Aus diesem Grunde wird bei zunehmender Durchflußmenge und nach oben wanderndem Kolben 4 über die Magnetkupplung 5, 9 das Hülsenteil 8 schlupffrei mitgenommen.
An dem mit dem Hülsenteil 8 fest verbundenen Stößel 15 ist ein Konus 16 angebracht, auf dem sich die Rolle eines Schalters, insbesondere eines Mikroschalters 17 abstützt.
Entsprechend der Ausbildung und Lage des Konus 16 erfolgt demgemäß die Schaltung des Mikroschalters 17 bei einer bestimmten Höhenlage des Sekundärteils der Magnetkupplung.
Aufgrund der speziellen Schalterbetätigung über eine auf einem Konus ablaufende Rolle wird die entsprechend der Bewegung des Kolbens 4 schlupffrei vor sich gehende Bewegung des Stößels 15 nicht behindert und damit werden auch die Kupplungsverhältnisse in der Magnetkupplung 5, 9 nicht beeinträchtigt oder gestört.
Durch die parallel zur Stößel.achse mögliche Verstellung des Schalters 17 kann eine Einstellung auf jeden gewünschten Schaltpunkt herbeigeführt werden, und insbesondere ist es auch möglich, ein Schalten der Durchflußüberwachungseinrichtung bei geringer Durchflußmenge sicherzustellen und den Schaltkontakt so lange betätigt zu halten, bis ausgehend voneiner höheren Durchflußmenge bei fallender Durchflußmenge der vorgegebene untere Grenzwert wieder unterschritten wird.
Der Konus 16 ist vorzugsweise auswechselbar ausgebildet, so daß beliebige Schaltabläufe erreicht werden können.
Der Durchflußwächter nach dieser Fig. 1 kann selbstverständlich mit einer Schutzhaube versehen werden, die in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
Während bei dem Durchflußwächter nach Fig. 1 der Schalter 17 bezüglich des Betätigungsstößels 15 seitlich angeordnet ist, werden insbesondere auch Durchflußwächter benötigt, bei denen die Schalteinrichtung zentrisch über dem Sekundärteil der Magnetkupplung gelegen ist. Diese Forderung kann bei Vorrichtungen nach der Erfindung vorteilhafterweise durch Verwendung von Magnetkupplungen erfüllt werden, deren Prinzip anhand der Fig. 2a und 2b erläutert wird.
Die schematische Darstellung nach Fig. 2a zeigt eine Rohr-oder Behälterwand 21 mit einer Wandstärke 22, welche das primäre Magnetpaar 24, das axial verschiebbar im Rohr bzw. Behälter angeordnet ist, vom sekundären Magnetpaar 23 trennt. Das primäre Magnetpaar 24 ist beispielsweise fest mit einem federgestützten Kolben für die Durchflußüberwachung oder mit der Stange eines Niveauwächters oder mit dem Meßglied eines Druck- oder Differenzdruckwächters verbunden. Demgemäß bewegt sich dieses primäre Magnetpaar 24 entsprechend der Richtung des Pfeiles 25, wenn sich der Durchfluß, die Niveauhöhe oder der Druck bzw. Differenzdruck erhöhen.
Das sekundäre Magnetpaar 23 der Magnetkupplung betätigt beispielsweise einen oberhalb dieses Magnetpaars angeordneten, vorzugsweise höhenverstellbaren Mikroschalter, der schematisch lediglich in Form eines Anschlags 26 angedeutet ist.
Bewegt sich das primäre Magnetpaar 24 in Richtung des Pfeiles 25, so wird aufgrund der bereits geschilderten Zwangspolbildung das sekundäre Magnetpaar 23 zunächst schlupffrei mitgenommen. Trifft während dieser Bewegung das sekundäre Magnetpaar 23, bzw. ein mit diesem verbundener Stößel auf den Mikroschalter und betätigt diesen, so wird das sekundäre Magnetpaar 23 an einer Weiterbewegung gehindert, wenn das primäre Magnetpaar 24 seine Bewegung nach oben fortsetzt, wie dies bei steigenden Werten für Durchfluß, Niveau, Druck- oder Differenzdruck möglich ist.
Durch dieses Auseinanderlaufen von primärem Magnetpaar 24 und sekundärem Magnetpaar 23 wird die Kopplung zwischen diesen beiden Magnetpaaren verändert. Ohne spezielle Maßnahmen würde dabei auch der Zustand der vollständigen gegenseitigen Entkopplung von primärem Magnetpaar und sekundärem Magnetpaar erreicht werden, was zur Folge hätte, daß das sekundäre Magnetpaar abfallen und eine fehlerhafte Schaltung bewirken würde.
Der Fig. 2a ist jedoch zu entnehmen, daß die Einzelmagnete des sekundären Magnetpaares 23 mit ungleicher Höhe ausgebildet sind. Der untere Magnet, der beispielsweise aus Barium-Ferrit oder Kobalt-Samarium besteht, hat das übliche Verhältnis von Durchmesser zur Höhe im Bereich von 1 : 0,32 bis 1 : 0,40, bei dem diese Magnete den höchsten Energieinhalt, bezogen auf ihr Volumen, besitzen. Von diesem Verhältnis kann auch abgewichen werden, da auch ein kleinerer Energieinhalt in jedem Falle genügt, einen Microschalter mit genügender Sicherheit zu betätigen.
Der in Vorschubrichtung, d.h. in Richtung des Pfeiles 25 obere Einzelmagnet ist in seiner Höhe wesentlich größer als dieser untere Magnet, und seine Höhe kann beispielsweise den zwei- bis vierfachen Wert der Höhe des unteren Magneten besitzen. Es hat sich auch gezeigt, daß dabei ohne weiteres Oxid-Keramik-Magnete oder Seltene-Erden-Magnete Verwendung finden können.
Für den Fall, daß Alnico-Magnete eingesetzt werden, bei denen das Leistungsmaximum bei drei- bis vierfacher Höhe, bezogen auf den Durchmesser, erreicht wird, lassen sich besonders günstige Verhältnisse erzielen.
Die Folge dieser unterschiedlichen Höhe der Einzelmagnete ist, daß dann, wenn das primäre Magnctpaar 24 der Magnete kupplung bei an einem Festanschlag angehaltenem sekundären Magnetpaar 23 weiter nach oben bewegt wird, dieses primäre Magnetpaar 24 zumindest über die gesamte Höhe des oberen Teilmagneten des sekundären Magnetpaars 23 angehoben werden kann, ohne daß die magnetische Kopplung zwischen Primär- und Sekundärteil der Magnetkupplung unterbrochen wird, bzw. abreißt.
Bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung entgegen dem pfeil 25 wird das sekundäre Magnetpaar 23 ohne Hystereseerscheinungen mitgenommen. Damit ist sichergestellt, daß innerhalb des vorgegebenen Arbeitsbereichs der Magnetkupplung eine in beiden Richtungen schlupffreie Kupplung gewährleistet, außerhalb dieses Arbeitsbereichs aber immer noch eine Schlupfkupplung zwischen primärem Magnetpaar und sekundärem Magnetpaar aufrechterhalten wird, die gewährleistet, daß Fehlfunktionen ausgeschaltet sind.
Bei dieser Ausführungsform nach Fig.2a muß in jedem Falle der in Bewegungsrichtung oben liegende Teilmagnet des sekundären Magnetpaars der Magnetkupplung mit größerer Höhe ausgebildet werden, und zwar auch dann, wenn das primäre Magnetpaar außen und das sekundäre Magnetpaar der Magnetkupplung innen liegen würde.
Fig. 2b zeigt eine Ausführungsvariante der Magnetkupplung nach Fig. 2a, bei der das primäre Magnetpaar 33 einer Magnetkupplung wiederum innerhalb eines Rohres 31 angeordnet und in Richtung des Pfeiles 34 verschiebbar ist.
Außerhalb des Rohres 31 befindet sich das sekundäre Magnetpaar 32, das mit einem schematisch angedeuteten, vorzugsweise verstellbaren, jedoch in jeder Einstellage ortsfesten Mikroschalter 35 zusammenwirkt.
Bei dieser Ausführungsform besitzen die Teilmagneten des sekundären Magnetpaars 32 gleiche Höhe und bestehen vorzugsweise aus Barium-Ferrit oder Kobalt-Samarium, wobei wiederum die Höhe der Magnetringe im Verhältnis zum Durchmesser so gewählt wird, daß der Energieinhalt möglichst groß ist.
Der untere Teilmagnet des primären Magnetpaars 33 ist bei dieser Ausführungsvariante höher ausgebildet. Er besteht aus dem gleichen Werkstoff wie die Magnete des sekundären Magnetpaars, kann aber auch aus Alnico bestehen, weil das Maximum des Energieinhalts bei diesem Werkstoff etwa dann erreicht wird, wenn das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser etwa 3 bis 4 beträgt. Funktionsmäßig ergibt sich zwischen den Ausführungsformen nach den Fig. 2a und 2b kein Unterschied.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Durchflußwächters mit verschiebbarem Mikroschalter 40, der als Umschalter ausgebildet ist und dessen Anschlüsse bei 41 dargestellt sind.
Der Grundaufbau dieses Durchflußwächters entspricht dem bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 1 geschilderten Durchflußwächter und es sind demgemäß gleiche Teile auch mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Im Gegensatz zu dem Durchflußwächter nach Fig. 1 ist jedoch der Mikroschalter 40 zentrisch über der Magnetkupplung 5, 9 angeordnet und wird über einen Stößel 43 betätigt. Die Länge dieses Stößels 43, der in einem mit dem Hülsenteil 8 fest verbundenen Rohrstutzen befestigt ist, kann je nach Bedarf eingestellt werden. Dazu muß nur die über eine Öffnung 46 im Mantel 13 zugängliche Schraube 45 gelöst und nach erfolgter Verstellung wieder angezogen werden.
Um bei beliebiger Einstellung des Mikroschalters 40 in Richtung des Doppelpfeiles 44 stets die notwendige Kopplung zwischen dem primären Magnetpaar und dem sekundären Magnetpaar zu gewährleisten, ist bei dieser Ausführungsform der obenliegende Teilmagnet des sekundären Magnetpaars 9 durch einen in gleicher Richtung polarisierten Zusatzmagneten 42 im Sinne des anhand der Fig. 2a geschilderten Prinzips verlängert bzw. erhöht. Wird nun der Sekundärteil der Magnetkupplung mit zunehmender Durchflußmenge durch den Primärteil nach oben geführt, so betätigt der Stößel 43 den Mikroschalter 14, der beispielsweise als zylindrischer Mikroschalter ausgeführt sein kann. Nach erfolgter Schalterbetätigung ist der Sckundärtcil der Maynctkupplung in seiner Lage fixiert, während der mit dem Kolben 4 verbundene Primärteil weiter nach oben wandern kann, und zwar ohne Störung der magnetischen Kopplung über einen Weg, der der Summe der Höhen des Teilmagneten 9 und des Zusatzmagnen 42 entspricht:. Auch in diesem Falle wird bei Bewegungsumkehr der Sekundärteil hysteresefrei mitgenommen, wenn sich die Zwangspole von Primär- und Sekundärteil der Magnetkupplung auf gleicher Höhe befinden.
Für das geschilderte Zusammenwirken von Primär- und Sekundärteil der Magnetkupplung ist es unbeachtlich, ob die Vergrößerung der Höhe des einen Teilmagneten einer Kupplungshälfte durch Verwendung eines höheren Teilmagneten oder wenigstens eines in gleicher-Richtung polarisierten Zusatzmagneten erreicht wird.
Fig. 4a zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung einer bei Vorrichtungen nach'der Erfindung verwendbaren Magnetkupplung. Diese Magnetkupplung besteht aus einem primären Magnetpaar 51', 51'' aus zylinderförmigen Teilmagneten, die im Inneren eines Rohres oder Behälters mit der Wandung 50 angeordnet sind und sich in Richtung des Pfeiles 54 sowie in Gegenrichtung bewegen können. Der Sekundärteil der Magnetkupplung wird von dem Magnetringpaar 52', 52" gebildet, die sich bei Bewegung des Primärteils hysteresefrei mitbewegen. Dieser Sekundärteil der Maynetktlpplung kann zur Betätigung einer Anzeige, beispielsweise znr Betätigung eines Zeigerrundinstruments dienen.
Zusätzlich zu den Primär- und Sekundärteilen der Magnetkupplung ist nun noch ein tertiäres Magnetpaar aus Ringmagneten 53', 53 " vorgesehen. Aufgrund der Bildung eines gleichen Zwangspoles wie am Primärteil 51', 51'' wird der Tertiärteil der Magnetkupplung vom Primärteil über den Sekundärteil in gleicher Weise angehoben oder abgesenkt wie der Sekundärteil 52', 52''. Die Ausnutzung dieses Tertiärteils 53', 53" dieser erweiterten Magnetkupplung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß über diesen Tertiärteil ein höhenverstellbarer Mikroschalter betätigt wird.
Um zu vermeiden, daß beim Auffahren des Tertiärteils Rückwirkungen auf den Sekundärteil 52', 52'' der Magnetkupplung eintreten und zu einem Nachlaufen des Sekundärteils gegenüber dem Primärteil führen können, werden vorzugsweise die Tertiärmagnete 53', 53" mit geringerer Energiedichte ausgelegt als die Primär- und Sekundärmagnete. Hierdurch kann ein Nachlaufeffekt entweder ganz ausgeschaltet oder soweit verringert werden, daß er nicht mehr störend in Erscheinung tritt.
Fig. 4b zeigt eine Ausführungsform einer Magnetkupplung mit primären, sekundären und tertiären Teilen, bei der Nachlaufeffekte vollständig vermieden werden. Dazu ist das Gehäuse 60 eines Behälters oder Rohres im Querschnitt ringförmig-ausgebildet, so daß bezogen auf das primäre Ringmagnetpaar 61', 61" das sekundäre Magnetpaar 62', 62" radial innerhalb und das tertiäre Magnetpaar 63', 63" radial außerhalb des primären Magnetpaars angeordnet werden können. Damit werden die sekundären und tertiären Magnetpaare unmittelbar vom primären Magnetpaar 61', 61 " über die jeweils entgegengesetzten Zwangspole schlupf frei mitgenommen, und ein Gegenlaufen von sekundärem oder tertiärem Magnetpaar gegen einen Festanschìag bee infltIßt die Kopplung zwischen den dann noch weiterhin frei beweglichen verbleibenden Magnetpaaren nicht.
So kann beispielsweise über das innenliegende sekundäre Magnetpaar 62', 62" das Meßwerk eines Zeigerinstruments betätigt werden, während das tertiäre Magnetpaar 63', 63" mit einem verstellbaren Mikroschalter zusammenarbeiten kann. In diesem Fall würde das Magnetpaar für den Antrieb des Zeigers des Zeigerinstruments stets auf gleicher Höhe mit dem im Behälter oder Rohr 60 angeordneten antreibenden Magnetpaar bleiben, und zwar unabhängig davon, auf welcher Höhe das schaltende Magnetpaar auf den höhenverstellbaren Schalter trifft.
Erwähnt sei auch noch, daß auch bei der Ausbildung einer Magnetkupplung mit Primär-, Sekundär- und Tertiärteil das zum Auffahren auf einen Mikroschalter vorgesehene Kupplungsteil mit Teilmagneten unterschiedlicher Höhe ausgerüstet werden kann, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 2a und 2b bereits erläutert worden ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Zeiger-Anzeigegeräts, dessen Betätigungsteil im Grundaufbau der Ausgestaltung des Durchflußwächters nach Fig. 1 entspricht.
Uber das das sekundäre Magnetpaar 9 der Magnetkupplung tragende'H,ülsenteil 8 wird dabei ein Zeigerrundinstrument 70 betätigt, dessen Zeiger 71 über einen Stift 72 und ein Meßwerk 73 bewegt wird. Die Skalierung 77 kann entweder in Prozent, 1/min oder m3/h geeicht sein. Bei Verwendung dieser Ausbilduntlsform für Niveau- oder Differenzdruckwächter ist die Skala in mm, cm oder bar geeicht.
Meßwerke 73 sind aus der Druckmeßtechnik bekannt, wo sie im allgemeinen zur Übersetzung der Linearbewegung eines Bourdon-Rohres oder einen Membrane in eine Drehbewegung eines Zeigers verwendet werden.
Der Stift 72 des Zeigerinstruments ist in einem mit dem Hülsenteil 8 fest verbundenen Rohrstutzen 78 mittels einer Schraube 7, die über eine Öffnung 74 zugänglich ist, verklemmt. Über die Feststelischraube 75 läßt sich die Relativlage von Itohrstutzen 78 und Stift 72 und damit der Nullwert des Instruments ohne Schwierigkeiten einstellen. Aufgrund der schlupffreien Kupplung zwischen primärem Magnetpaar 5 und sekundärem Magnetpaar 9 läßt sich eine exakte Anzeige über einen großen Meßbereich sicherstellen.
Fig. 6 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines nach dem Paddelprinzip arbeitenden Durchflußwächters.
Ein Durchgangsgehäuse 101 ist beidseitig mit Innengewinden versehen, kann aber auch mit Flanschen, Stutzen, Uberwürfen und dergleichen ausgeführt werden. Das zu messende Medium in Form von Gasen oder Flüssigkeiten tritt in Richtung des Pfeiles 102 ein und trifft auf das Paddel 103, das bei kleineren Geräten von einem Teil des Trägerbalkens 104 gebildet wird, der zweckmäßigerweise aus rostfreiem Edelstahlblech, Messingblech oder dergleichen durch Stanzen und anschließendes Biegen hergestellt wird. Dieser Balken besitzt eine Abwinklung, die es an der Stelle 105 gestattet, eine Spitzenlagerung vorzusehen. Hierzu werden in der Zeichnung nicht dargestellte Stifte in die Bohrungen 111 eingesetzt, die um 900 versetzt gezeichnet sind. Die zylindrischen Stifte, die einseitig mit einer Spitze von 600 versehen sind, greifen in die beiden Löcher 105 ein und erbringen die geforderte Schwenklagerung mit geringer Reibung.
In das Durchgangsgehäuse 101 ist ein Kopfstück 106 eingeschraubt und mittels einer Flach- oder O-Ring-Dichtung 108 abgedichtet. Weitere bei diesem Durchflußwächter verwendete Dichtringe sind ebenfalls mit dem Bezugszeichen 108 gekennzeichnet. Sie sind erforderlich, um das cirigeschraubte Kopfstück 106 gegen einen Einsatz 107 abzudichten.
An der Stelle 109 ist in den Einsatz 107 eine Nut eingedreht, in die eine Madenschraube 110 paßt. Diese Nut gestattet? es, den Einsatz 109 so zu drehen und zu fixieren, daß das Paddel 103 in eingeschraubtem Zustand unter 900 zur Strömungsrichtung steht.
Im Bereich des vom Durchgangsgehäuse 101 abgewandten Endes des das Paddel tragenden Balkens 104 ist ein primäres Magnetpaar 112, 113 fest montiert. Dabei kann es sich um Ring-Magnete aus Alnico, Bariumferrit oder seltenen Erden handeln, die in entgegengesetzter Richtung magnetisiert und mit ihren gleichnamigen Polen praktisch aufeinanderliegen, so daß Zwangspole gebildet werden.
Gcgen d<'n Druck der Strömung wird der das Paddel 103 tragende Balken 104 mittels einer Feder 121 abgestützt, die einerseits an einem Nocken 123 am Paddelträger 104 und andererseits in einer Bohrung 122 im Einsatz 107 gehalten wird.
In den Kopf des Einsatzes 107 greift seitlich eine Verschraubung 114 ein, die ein Außengewinde trägt und in das Innengewinde des Einsatzes geschraubt wird. In einem verjüngten Teil befindet sich eine Ringnut zur Aufnahme eines die Abdichtung gewährleistenden O-Ringes. Dieser Einsatz ist mit einem rüssel- bzw. rohrförmigen Ansatz 124 versehen, in dem sich Ringmagnete 115, 116 befinden, welche das sekundäre Magnetpaar der Magnetkupplung bilden.
Diese Ringmagnete 115, 116 sind bezüglich der primärseitigen Magnete 112, 13 in entgegengesetzter Richtung magnetisiert und bilden unter sich ebenfalls einen Zwangspol. Sie sind ferner mit einer Stange 117 verbunden, die beispielsweise an der Stelle 118 nochmals geführt sein kann. Am äußeren Ende ist auf die Stange 117 ein Schaltbolzen 119 aufgesetzt, der bei einer Bewegung des sekundären Magnetpaares 115, 116 über die Stange 117 einen in seiner Lage horizontal verstellbaren Mikroschalter 120 betätigen kann.
Im Vergleich zu bisher bekannten, nach dem Paddelprinzip arbeitenden Durchflußwächtern besitzt die geschilderte Vorrichtung den Vorteil, daß ein Schalter mit Sprungcharakteristik Verwendung finden kann, ohne daß die Wandung des Durchflußwächters durch Stopfbuchsen, Bälge und dergleichen geschwächt werden muß. Geräte dieser Art lassen sich demgemäß für Betriebsdrucke bis zu mehreren 100 bar problemfrei herstellen.
Auch bei einem Durchflußwächter in der Ausführungsform gemäß Fig. 6 kann es in vielen Fällen zweckmäßig sein, das Magnetpaar 115, 116 mit ungleich hohen Teilmagnetn auszurüsten. Wird beispielsweise der Teilmagnet 116 doppelt so hoch ausgebildet, wie der Teilmagnet 115 und wie die Teilmagnete 112, 113 auf der Primärseite, so wird sichergestellt, daß die magnetische Kupplung zwischen Primärteil und Sekundärteil auch bei längeren Wegen des Paddeloberteils nicht abreißt. Gerade für Durchflußwächter nach dem Paddelprinzip ist eine derartige Ausgestaltung von ganz besonderem Vorteil, da hierbei die Primärmagnete 112, 113 sehr niedrig gehalten werden können und es damit gelingt, den gesamten Einsatz 107 mit seinem Kopfteil in äußerst kleinen Dimensionen auszuführen.
Der Paddelteil 103 kann mit einem kreisförmigen, dem Durchflußquerschnitt des Durchgangsgehäuses angepaßten Durchmesser ausgebildet sein. Es kann jedoch auch ein rinzförmiges Paddelteil verwendet werden, in dem das Mittelteil kreisförmig ausgestanzt ist. Ohne Schwierigkeiten möglich ist es auch, vor Einstellung auf einen gewünschten Mengenschaltpunkt, der außerhalb der Verstellmöglichkeiten des Mikroschalters 120 liegt, das Kopfstück herauszudrehen und das Paddelteil 103 entsprechend aufzubohren. Mit größer werdender Bohrung nimmt dabei die beim Schaltpunkt fließende Menge zu. Insbesondere bei großen Nennweiten können auch Paddel verwendet werden, die stangenartig ausgebildet sind und bei denen das kreis- oder ringförmige Paddelteil auf den Trägerbalken 104 aufgenietet, aufgeschweißt oder aufgeschraubt ist.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante eines Durchflußwächters, bei dem eine Flachblende 133 mittels einer Druckfeder 134 frei im Strömungsraum gehalten wird.
Das Gehäuse dieses Durchflußwächters besteht aus den beiden Teilen 130 und 131, welche mittels eines O-Ringes gegeneinander abgedichtet sind und mit im einzelnen nicht dargestellten Befestigungseinrichtungen zusammengehalten werden.
Dieses Strömungsgehäuse wird in Richtung des Pfeiles 132 durchflossen. Die Druckfeder 134 ist fest mit der Flachblende 133 verbunden, und zwar beispielsweise durch Hartlöten, Schweißen oder durch Verklemmen an der bei 135 angedeuteten Stelle.
Auch das von der Flachblende abgewandte Ende der Feder 134 ist bei 136 mit einem Einsatz 137 fest verbunden. Diese festen Verbindungen zwischen Flachblende und Feder sowie Feder und einsatz sind erforderlich, um zu verhindern, daß die Flachblende in Umfangsrichtung ihre Lage verändert. Anstelle de- Feder 134 können auch drei oder mehrere in ihrem Durchmesser entsprechend kleinere und auf den Umfang unter 1200 oder einem entsprechend kleineren Winkel verteilte Federn verwendet werden.
Die Flachblende 133 ist mit einer mittigen Öffnung 138 versehen, die entsprechend Medium, Durchflußmenge und gewünschtem Schaltpunktbereich in ihrem Durchmesser festgelegt wird.
Die beiden Gehäusehälften weisen Anschluß-Innengewinde 139, 140 auf, tber es können selbstverständlich auch hier Stutzen oder Flani.che vorge.';'en werden. Auch eine Ausbildung als Sandwich-Gerät, das zwischen Flanschegespannt wird, ist möglich.
In dem erweiterten Querschnittsbereich des DurchflußgehN'uses ist im Randbereich der Flachblende 133 in eine kreisförmige Bohrung ein rohrförmiger Abschnitt 141 fest eingesetzt und verlötet oder verschweißt. Dieser rohrförmige Abschnitt 141 nimmt in seinem zylindrischen Innenraum die beiden Primärmagnete 142, 143 der bereits erläuterten Magnetkupplung auf.
Eine Fixierung dieser Magnete im Rohrabschnitt 141 erfolgt zweckmäßigerweise mittels Seeger-Innenring. Der rohrförmige Abschnitt 141 kann auf der Zuströmseite verlängert und einseitig geschlossen sein, um ein Durchtreten des Mediums an dieser Stelle zu unterbinden.
Als Sekundärteil der Magnetkupplung dienen zylindrische Magnete 144, 145r die in einer Sacklochbohrung eines Bolzens 149 untergebracht sind, die mittels eines Schraubbolzens verschlossen ist. Der Teilmagnet 145 ist dabei zweckmäßigerweise doppelt so lang wie der Teilmagnet 144 des sekundären Magnetpaars, um einen möglichst großen Verstellweg des anzusteuernden Mikroschalters 150 zu erreichen.
Der das sekundäre Magnetpaar 144, 145 enthaltende Bolzen 149 gleitet in einem stirnseitig verschlossenen Rohr 146, das an seinem Ende mit einem Kopfteil 147 versehen und bei 148 durch Schweißen, Löten oder dergleichen mit der Gehäusehälfte 130 fest verbunden ist. über den Kopf 147 ist ein Rohr 153 geschoben, in dem der in diesem Fall zylindrisch ausgebildete Mikroschalter 150 verstellt werden kann. Mittels der Feststellschraube 151 kann dieser Mikroschalter in der jeweils gcwünschten Position arretiert werden.
Das Rohrstück 153 zur Aufnahme des Mikroschalters ist stirnseitig mit einer Verschraubung 152 versehen, durch die das Zuleitungskabel vom Mikroschalter 150 wasserdicht herausgeführt ist.
Auch in diesem Falle nehmen bei Medienfluß, der die Flachblende 733 gegen die Kraft der »Druckfeder 134 in Flußrichtung bewegt, die beiden Primär-magnete 142, 143 die Sekundärmagnete 144, 145 und damit den Bolzen 149 bis zur erfolgten Betätigung des Mikroschalters 150 schlupffrei mit. Je weiter dabei der Mikroschalter in Durchflußrichtung verstellt ist, desto höher liegt die beim Schaltpunkt fließende Menge.
Im Vergleich zu bisher bekannten Durchflußwächtern mit Flachblende besitzt die geschilderte Ausführungsform vor allem den Vorteil, daß die häufig mit den sog. Reed-Schaltern verbundenen Schwierigkeiten hinsichtlich der elektrischen Belastungsfähigkeit durch die Verwendbarkeit eines Mikroschalters vermieden werden, und zwar ohne daß die Druckbelastbarkeit oder die Sicherheit gegen Medienaustritt, z.B. über Stopfbuchsen, Faltenbälgen und dergleichen verringert wird. Für spezielle Einsatzfälle kann der Durchflußwächter mit Flachblende nach Fig. 7 auch so ausgebildet werden, daß die Gehäuseteile 130 und 131 spiegelbildlich gleich sind und lediglich aus kreisringförmigen Scheiben mit konzentrischen Anschlußstutzen bestehen. Die druckdichte Verbindung in dem für die Funktion der Geräte erforderlichen Abstand erfolgt über einen Rohrabschnitt, der über beide Scheiben geschoben und mittels eines O-Ringes auf jeder Scheibe abgedichtet ist. Das druckfeste Zusammenfügen erfolgt durch auf den Umfang des Rohrabschnittes an beiden Enden verteilte Schrauben, die im Bereich außerhalb der beiden O-Ringe in die kreisringförmigen Scheiben geschraubt werden.
Aus Sicherheitsgründen können bei der Verwendung dieser Geräte in Kernkraftwerken oder in Anlagen der Großchemie auf jeder Seite zwei Dichtringe nebeneinander angeordnet werden Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß auch nach Einschweißen der Rohrstutzen in die Leitunt diese Geräte eine Revision zulassen, indem die Schrauben gelöst werten und der Rollrabschnitt nach der einen oder anderen Seite abgezogen wird. Hierdurch liegen die strömungsmechanischen Teile des Gerätes frei. Sie können inspiziert und gegebenenfalls ausgewechslt werden.
Fig. 8 zeigt in einem schematischen Längsschnitt den druckmechanischen Teil eines unter Verwendung der bereits erläuterten Magnetkupplung aufgebauten Differenzdruckwächters. Das Gehäuse dieses Differenzdruckwächters, das zylindrisch, sechseckig oder viereckig ausgebildet sein kann r ist mit dem Bezugszeichen 160 bezeichnet. Der Anschluß der Differenzdruckleitungen erfolgt an den Schraubanschlüssen 161 und 162. Das Gehäuse ist mit einer Bohrung versehen, deren Oberfläche gerieben, gehohnt oder geschliffen ist, wobei sich die Art der Bearbeitung nacli dem zu überwachenden Druckbereich bzw. den hinsichtlich der Genauigkeit der Anzeige bzw. Schaltung gestellten Ansprüchen richtet.
Im Gehäuse 160 befindet sich ein Kolben 163, der ebenfalls an seinem Außenumfang geschliffen ist und mit seinen Lagerstellen auf der Innenwand des Gehäuses 160 gleitet.
Der Kolben 163 ist gegen den sich zwischen dem Anschluß 162 (plus) und dem Anschluß 161 (minus) ausbildenden Differenzdruck durch eine Feder 178 abgestiitzt. Er besitzt eine rohrförmige, endseitig geschlossene Verlänqerung 164, deren Stirnfläche 165 sich am Boden des Gehäuses abstützt.
Die Feder 178 besitzt üblicherweise eine gewisse Vorspannung, die sicherstellt, daß der Kolben stets in dieser mit seiner Stirnfläche 165 am Gehäuse anliegenden Lage die Ausgangsstellung definiert.
Der Kolben 163 trägt das primäre Magnetpaar 166, 167, das beispielsweise durch einen Innen-Seegering 170 gehalten wird.
In das Gehäuse 160 ist von oben ein Kopfstück 175 eingeschraubt, das in dem Hohlrohr 176 endet. In diesem Hohlrohr befindet sich eine Stange 174, die an ihrem unteren Ende mit dem sekundären Magnetpaar 168, 169 bestückt ist.
Die Befestigungs dieses sekundären Magnetpaars kann durch eine Mutter mit Unterlegscheibe und Sicherungsring 171 erfolgen.
Während im unteren Teil die beiden Magnete 168, 169 die Führung der Stange 174 übernehmen, ist dieser im Kopfstück 175 eine zusätzliche Führung 173 zugeordnet. Das Kopfstück 175 ist mit einem Außengewinde versehen und wird in das Innengewinde des Gehäuses 160 eingeschraubt, wobei ein O-Ring 177 für die Abdichtung sorgt.
Die Stange 174, die über die Magnetkupplung vom Kolben schlupffrei mitgeführt wird, kann beispielsweise auf ein Zeigerinstrument, wie es im Zusammenhang mit Fig. 5 dargestellt und erläutert worden ist, einwirken, sie kann aber auh einen in der Höhe verstellbaren Mikroschalter entsprechend der Ausführung der Anordnung nach Fig. 3 betätigen. Bei dieser Ausführungsform ist es wiederum zweckmäßig, den Teilmagnet 168 in seiner Höhe zu vergrößern oder einen Zusatzmagneten gleicher Polarisierung aufzusetzen. Hierdurch wird wiederum der mögliche Weg der Verstellung des Mikroschalters wesentlich größer, da durch die erzielte Schlupfkupplung ein Abreißen der Magnetkupplung zwischen Primär- und Sekundärteil verhindert wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung nach Fig. 8 kann über die Stange 174 gleichzeitig eine Anzeige- und eine Schaltvorrichtung betätigt werden, wozu es erforderlich ist, die Stange mit einem konischen Teil entsprechend der Ausführung nach Fig. 1 zu versehen, wobei dann mit diesem konischen Teil ein seitlich angebrachter und in seiner Höhe verstellbarer Mikroschalter betätigbar ist, während der zent rische Teil der Stange das Meßwerk eines Zeigerinstrumc:its antreibt. Diese Ausführungsvariante ist in entsprec'lender Weise bei den vorstehend geschilderten Gerätety,en realisierbar.
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Claims

Vorrichtung zur Ubertragung der Änderung von Betriebszuständen von einem in Rohren oder Behältern angeordneten Meßelement auf eine außerhalb angebrachte Anzeige-und/oder Schalteinrichtung Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Übertragung der Änderung von Betriebszuständen von einem in Rohren oder Behältern angeordneten Meßelement auf eine außerhalb angebrachte Anzeige-und/oder Schalteinrichtung, insbesondere bei Geräten zur Strömungs-, Druck- oder Niveauüberwachung flüssiger oder gasförmiger Medien, mit einer zwischen Meßelement und Anzeige- und/oder Schalteinrichtung angeordneten magnetischen Kupplung aus in Richtung der zu übertragenden Bewegung magnetisierten Permanentmagneten, wobei primär- und sekundärseitig jeweils mindestens zwei mit ihren gleichgepolten Flächen unmittelbar aneinanderliegende Teilmagnete vorgesehen und die dabei gebildeten Zwangspole einander entgegengesetzt gerichtet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Primär- und Sekundärseite der magnetischen Kupplung (5, 9; 23, 24; 32, 33; 51', 51", 52', 52t; 61', 61'', ,62', 62"; 112, 113, 115, 116; 142, 143, 144, 145; 166, 167, 168, 169) einerseits zumindest in ihrem dem Anzeige- und/ oder Schaltbereich entsprechenden Bewegungsbereich über die entgegengesetzt gerichteten Zwangspole schlupffrei gekuppelt und andererseits außerhalb dieses Bewegungsbereichs unter Aufrechterhaltung einer die Rückführung in die schlupffreie Kupplungslage gewährleistenden Schlupfkupplung relativ zueinander verschiebbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zumindest die in Bewegungsrichtung gemessene Höhe der einander in der schlupffreien Kupplungslage gegenüber-liegenden Einzelmagnete der prirnär- und sekundärseitigen Magnetpaare (23, 24; 32, 33; 143, 145) unterschiedlicll ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Magnete aus Barium-Ferrit oder Kobalt-Samarium bestehen, wobei die Höhe des in Bewegungsrichtung längeren Einzelmagneten bezogen auf das vornehmlich im Bereich von 1:0,32 bis 1:0<40 liegende Verhältnis von Durchmesser zu Höhe der niedrigen Magnete etwa den zwei- bis vierfachen Wert besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Magnete aus Alnico-Legierungen bestehen, wobei die Hc'he des in Bewegu1lgsrichtung längeren Magneten den zwei- bis. vierfachen Wert der Höhe der in Bewegungsrichtung nierige Magnete besitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das primäre oder sekundäre Magnetpaar in Bewegungsrichtung mittels wenigstens eines unmittelbar und mit gleicher Polarisierung angesetzten Zusatzmagneten (42) verlängert ist.
6. Vorrichtung nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zusätzlich zu den primär- und sekundärseitigen Magnetpaaren (51', 51'', 52', 52''; 61', 61"r 62', 62'') ein konzentrisch angeordnetes tertiäres Magnetpaar (53', 53''; 63', 63'') vorgesehen ist, dessen Zwangspol entgegengesetzt zu dem ihm unmittelbar benachbarten Zwangspol des primären oder sekundären Magnetpaares gerichtet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das tertiäre Magnetpaar (53', 53'') in gleicher Weise wie das sekundäre Magnetpaar (52', 52'') aus Ringmagneten besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das primäre Magnetpaar (61', 61'') aus einem Ringmagnetenpaar besteht, das in einem im Querschnitt ringförmigen Rohrstutzen (60) geführt ist und daß die sekundären und tertiären Magnetpaare (62', 62"; 63', 63") außerhalb des Rohrstutzenraumes einerseits radial innerhalb und andererseits radial außerhalb des primären Magnetpaares yelegen sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das tertiäre Magnetpaar (53', 53''; 63', 63") mit geringerer Energiedichte als die primären und sekundären Magnetpaare ausgelegt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß den sekundären und tertiären Manetpaaren Schalt- und/oder Anzeigefunktionen zugeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Bewegungsbahn der sekundären und/oder tertiären Magnetpaare oder mit diesen verbundener Elemente mechanisch betätigbare Schalter (17; 40, 120; 150), insbesondere Mikroschalter angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schalter (17; 40, 120; 150) in Bewegungsrichtung der Magnetpaare verstellbar sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schalter (40, 120; 150) zentrisch zu dem ihn betätigenden Magnetpaar (9, 115, 144) angeordnet ist und für das jeweilige Magnetpaar einen Anschlag bildet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schalter (17) seitlich eines mit dem sekundären Magnetpaar (9) verbundenen Betätigungsorgans (8) angeordret und über eine an diesem Betätigungsorgan vorgesehene Schrägfläche angesteuert und/oder über dieses Organ (8) ein Zeigerinstrument betätigt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schalter (40, 120, 150) von dem zugeordneten Magnetpaar über einen in seiner Länge verstellbaren Stößel (43) betätigbar ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der zur Ausbildung eines Durchflußwächters in einem in eine Rohrleitung einschaltbaren Gerad- oder Schrägsitzventilgehäuse ein durchflußabhängig gegen eine Vorspann feder verschiebbarer Kolben vorgesehen ist, der das primäre Magnetpaar trägt, während das sekundäre Magnetpaar konz'ntrisch zum primären Magnetpaar außerhalb des Stromungsraumes axial verschiebbar angeordnet ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das sekundäre Magnetpaar (9) in einem ein Kopfstück (11), das den Kolben (4) führt, übergreifenden Hülsenteil (8) gehaltert ist, daß das vom Kolben (4) abgewandte Ende des Hülsenteils (8) mit einem einen Konus (16) tragenden Stößel (15) verbunden ist, und daß der Konus (16) einen seitlich angeordneten Schalter (17) betätigt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Konus (16) auswechselbar und/ oder der Schalter (17) parallel zur Stößelachse verstellbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Hülsenteil (8) an der Innenwandung eines zylindrischen -Mantels (13) geführt ist, dessen Endwand eine zentrisch Führungsbohrung für den stößel (15) aufweist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 15, bei der zur Ausbildung eines Durchflußwächters in einem in eine Roirleitung einschaltbaren Gerad- oder Schrägsitzventilwehäuse ein durchflußabhängig gegen eine Vorspannfeder verschiebbarer Kolben vorgesehen ist, der das primire Magnetpaar trägt, während das sekundäre Magnetaar konzentrisch zum primären Magnetpaar außerhal) des Strömungsraumes axial verschiebbar angeordnet ist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das sekundäre Magnetpaar (9) in einem ein Kopfstick (11), das den Kolben (4) führt, übergreifenden Hülsenteil (8) gehaltert ist, daß das vom Kolben (4) abgewandte Ende des Hülsenteils (8) mit einem in seiner Länge verstellbaren Stößel (43) verbunden ist, und daß zentrisch über dem Gehäuse (1) ein mittels des Stößels betätigbarer Mikroschalter (40) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schalter (40) in Axialrichtung des Stößels (43) verstellbar ist und daß zur Schaffung eines Rückstell-Schlupfkupplungsbereiches zwischen den primären und sekundären Magnetpaaren (5; 9) der schalterseitige Magnet des E sekundären Magnetpaares (9) eine zumindest im wesentlich en dem Kolbenhub entsprechende Höhe aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 2C, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der schalterseitige Magnet des sekundären Magnetpaares (9) in seiner Höhe durch einen bündig und mit gleicher Polarisierung angesetzten Zusatzmagneten (42) vergrößert ist.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, bei der zur Ansbilc ung eines Anzeigegerätes in einem in eine Rohrleitur g einschaltbaren Gerad-oder Schrägsitzventilgehäuse ein durchflußabhängig gegen eine Vorspannfeder verschiebbarer Kolben vorgesehen ist, der das primäre Magnetpaar trägt, während das sekundäre Magnetpaar kcnzentrisch zum primären Magnetpaar außerhalb des Strömungsraumes axial verschiebbar angeordnet ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das ekundäre Magnetpaar (9) in einem ein Kopfstück (11), das den Kolben (4) führt, übergreifenden Hülsenteil (8) gehaltert ist, und daß das vom Kolben (4) abgewandtewinde des ililisentejis (8) mit dem Betätigungsstift (@2) eines Zeigerinstruments (70) verbunden ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der letätigungsstift (72) in einer Aufnahmehülse (78) Verstell- und blockierbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , ( aß das Zeigerinstrument (70) an dem zur Führung de«; das sckundäre Magnetpaar (9) tragenden Hülsenteils (8) dienenden Mantel (13) mit zur Gehäuseachse parallele@ Sichtfläche befestigt ist.
25. Vorrichtung nach einem odea mehreren der Ansprüche 1 bis 15, bei der zur Ausbildung eines nach dem Paddelprinzip arbeitenden DurchfJußwächters in einem in eine Rohrleitung einschaltbaren Durchgangsgehäuse mit zu diesem senkrecht angeordnetem Kopfstück ein schwenkbares, über seinen im Kopfstück g<lagerten Tragebalken gegen eine Feder abgestütztes Pa@del angeordnet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e 1, daß im Bereich des freien Endes des balkens (104) (1.l: aus Ringmagneten bestehende primäre Magnetpaar (112, 113) fest angebracht ist, daß das sekundäre Magnetpaar (115, 116) in einem sich in das Kopfstück (106) erstreckenden und durch die mittige Öffnung des primärer Magnetpaars (112, 113) geführten Rohrelement (121) aus nicht-magnetischem Material verschiebbar angeordnet ist und daß über eine mit dem sekundären Magr etpaar verbundene und aus dem Kopfstück (106) führende Stange (117) ein Schalter (120) und/oder eine Meßeinrichtung betätigbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 2r, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der schalterseitige Einzelmagnet des sekundären Magnetpaares (115, 116) eine wesentlich größereHöhe als die restlichen Einzelmagnete der Magnetkupplung besitzt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 2(, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schalter (120) relativ zum Kopfstück (107) verstellbar ist.
28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, bei der zur Ausbildung eines mit einer gegen eine Feder abgestützten Flachblende arbeitenden Durchflußwächters ein Durchgangscehäuse vorgesehen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Durchgangsgehäuse (130, 131) zur Aufnahme der Flachblende (133) einen Bereich erweiteten Querschnitts aufweist, daß im zumLndest im wesentl: chen strömungsfreien Randbereich der Flachblende (13:) eine Öffnung vorgesehen und an oder in dieser öffnung das primäre Magnetpaar (142, 143) in Form von Ringiagneten angebracht ist, daß sich durch die Ringmagncte ein durch die Gehäusewandung geführtes, endseitig geschlossenes Rohrelement aus nicht-magnetischem Werke toff erstreckt, in dem das sekundäre Magnetpcar (144, 145) verschi(+bbar angeordnet ist und daß das sekundäre Magnetpaar über einen Bolzen (149) einen außerhalb des Gehäuses angeordneten, insbesondere verschiebbar befestigten Schalter (150) betätigt.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das primäre Magnetpaar (142, 143) in einem in die Öffnung der Flachblende (133) eingesetzten Rohrstutzen (141) gehaltert ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25, 26 oder 28, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das sekundäre Magnetpaar (144, 145) in einer verschraubbaren Sacklochbohrung-des Bolzens (118, 149) angeordnet ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der schalterseitige Einzelmagnet (145) des sekundären Magnetpaars eine erhöhte Länge besitzt.
32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, bei der zur Ausbildung eines Differenzdruckwächters in einem Gehäuse ein beidseitig druckbeaufschlagter und einseitig gegen eine Feder abgestützter Kolben vorgesehen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Kolben (163) als Topfkolben mit bodenseitiger Verlängerungshülse (164) ausgebildet ist und das primäre Magnetpaar (166, 167) trägt, daß sich von einer Gehäusestirnwand her ein endseitig geschlossenes Rohrelement (176) koaxial in den Gehäuseinnenraum und in den Kolben (163, 164) erstreckt, daß in dem Rohrelement (176) aus nicht-magnetischem Material eine das sekundäre Magnetpaar (168, 169) tragende Stange (174) geführt ist, und daß diese Stange zur Betätigung eines Zeigerinstruments und/oder eines Schalters dient.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stirnwand (165) der Verlängerungshülse (164)über die Druckfeder (178) am Gehäuseboden abgestützt ist und die beiden Druckanschlüsse (161, 162) an der Gehäuseseitenwand vorgesehen sind.
34. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der bodenseitige Einzelmagnet (167) des primären Magntpaares axial verlängert oder auf diesen ein Zusatzmagnet gleicher Polarisierung aufgesetzt ist, und daß der über die Stange (174) betätigbare Mikroschalter verstellbar angebracht ist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stange (174) einerseits direkt ein Zeigerinstrument und andererseits über einen Konus einen seitlich und verstellbar angeordneten Mikroschalter betätigt.