DE3116493A1 - "durchflussbetaetigte schaltvorrichtung" - Google Patents

Description

"Durchflußbetätigte Schaltvorrichtung"

Die Erfindung betrifft durchflußbetätigte Schaltvorrichtungen, die zur Vornahme von Anzeige- und Kontrollfunktionen verwendbar sind, und insbesondere Schaltvorrichtungen, bei denen ein Magnet in oder in Verbindung mit dem Durchflußstrom einen Schalter betätigt, der außerhalb des Durchflußstromes angeordnet ist.

Vorrichtungen, die in einem Strömungsweg angeordnet sind, um einen elektrischen Schalter in Abhängigkeit von dem Fluidstrom in einer Leitung zu betätigen, sind bekannt. Viele solcher Schaltvorrichtungen machen von einem hin- und hergehenden Ventilelement Gebrauch, das von seinem Sitz abgehoben und in eine geöffnete Stellung in Abhängigkeit von dem Fluidstrom durch die Leitung bewegt wird. Dieses Ventilelement bewegt als solches einen Permanentmagneten oder ein Magnetelement in eine W^chselwirkungsposition mit einem zweiten Magnetelement, wobei die Wechselwirkung dazu dient, eine Betätigung eines elektrischen Schalters von einer ersten in eine zweite Betriebsstellung vorzunehmen. Beispiele derartiger Schaltvorrichtungen sind in den US-PSen 3,2oo,214; 3,297,843; 3,327,o79; 3,446,986; 3,562,455 und 4,o81,635 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung zum positiven Betätigen und Halten eines fluidbetätigten Schalters in jeder von zwei Betriebsstellungen zu schaffen.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine fluidbetätigte Schaltvorrichtung zu schaffen, die äußerst einfach in der Konstruktion und im Betrieb sowie bezüglich Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit verbessert ist.

Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine durchflußbetätigte Schaltvorrichtung zu schaffen, die mit gleicher Ansprechbarkeit bei beliebiger Leitungsorientierung arbeitet.

Erfindungsgemäß ist ein Paar von langgestreckten Permanentmagneten vorgesehen, die zur Axialbewegung auf im wesentlichen parallelen Wegen montiert sind. Der erste der beiden Permanentmagnete ist mit dem Ventilelement oder einem anderen in dem Pluidstrom zur Bewegung in Abhängigkeit von dem Fluidstrom angeordneten Element verbunden. Der zweite Permanentmagnet ist außerhalb des Fluidstroms angeordnet und mit einem Schalter zur Bewegung des Schalters zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsstellung verbunden. In einer ersten Position der beiden Permanentmagnete bewirkt die Magnetfeldwechselwirkung eine Abstoßung der beiden Permanentmagnete, um den Schalter in einer der beiden Betriebsstellungen zu halten. In einer zweiten Position des ersten Permanentmagneten bewirkt die Magnetfeldwechselwirkung eine Anziehung der beiden Magnete, um den zweiten Permanentmagneten in eine Position zu bewegen, in der der Schalter in der zweiten Betriebsstellung gehalten wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbespiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in einer Fluidleitung installiert ist,

Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt im Schnitt ausschnittsweise die Vorrichtung von Fig. 1 mit einer Bypass-Strömung durch die durchflußbetätigte Vorrichtung,

Fig. 4 zeigt die Vorrichtung der Fig. 1-3 von unten,

Fig. 5a zeigt schematisch erfindungsgemäß verwendete Permanentmagnete in einer Betriebsstellung,

Fig. 5b zeigt die Permanentmagnete von Fig. 5a in einer zweiten Betriebsstellung,

Fig. 6 zeigt schematisch die bevorzugte Installierungsposition der Vorrichtung in einer sich vertikal erstreckenden Leitung,

Fig. 7 zeigt schematisch die bevorzugte Installierungsposition der Vorrichtung in einer sich horizontal erstreckenden Leitung,

Fig. 8 zeigt im Schnitt entsprechend Fig. 1 eine geänderte Ausfuhrungsform.

Gemäß Fig. 1 besitzt die Vorrichtung ein Gehäuse 1o mit einem Paar von Öffnungen 11, 12, in denen Leitungsabschnitte 13 und 14 durch Schrauben oder in anderer Weise fluiddicht befestigt sind.

Ein erster Durchflußkanal 15 erstreckt sich durch das Gehäuse 1o von der Einlaßöffnung 11 zur Auslaßöffnung 12. Ein Ventil 16 ist in dem Kanal 15 angeordnet. In der in Fig. 1 dargestellten Position ist das Ventil 16 geschlossen und blockiert den Durchfluß durch den Kanal 15. Das Ventil ist mit einer öffnung 17 versehen, so daß dann, wenn das Ventil 16 um 9o um seine Vertikalachse aus der geschlossenen in die in Fig. 3 dargestellten Position gedreht wird, ein vollständiger Durchfluß eingestellt wird.

Unmittelbar stromaufwärts von dem Ventil 16 ist ein zweiter Durchflußkanal 18 mit einem Abschnitt 19 mit reduziertem Durchmesser vorgesehen, in dem sich eine fluidbetätigte Einrichtung, etwa ein Ventilteller 2o, befindet. Der Ventilteller 2o ist mit einem Stößel 21 versehen, der in einem rohrförmigen Ansatz 22 geführt wird, der sich von einem Schraubstopfen 23 aufwärts erstreckt, der in die Seitenwand des Gehäuses 1o eingeschraubt ist, um gewunschtenfalls einen Zugang zu dem Ventilteller 2o zu liefern.

Der Ventilteller 2o ist vorzugsweise in die in Fig. 1 dargestellte Position mittels einer Feder 24 federvorgespannt, obwohl die Schraubenfeder 24 bei bestimmten Einrichtungen, bei denen der Ventilteller 2o vertikal angeordnet ist und in seine geschlossene Position mittels Schwerkraft zurückkehren kann, unnötig ist. Ein langgestreckter Permanentmagnet 25 ist auf der Oberseite des Ventiltellers 2o in Richtung seiner Längsachse beweglich infolge einer Bewegung des Ventiltellers 2o befestigt. Der Permanentmagnet 25 bewegt sich im Bereich einer Ausnehmung 26, die durch eine enge Hülse 27 gebildet wird, die sich von der Seite des Gehäuses 1o aus erstreckt.

Bei. der in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Stellung des Ventils 16 hebt Fluid, das in das Gehäuse 1o in Pfeilrichtung eindringt, den Ventilteller 2o aufwärts gegen die Vorspannung der Schraubenfeder 24. Bei einem vorgegebenen Durchflußzustand, der von der Feder 24 bestimmt wird, und einem Durchfluß durch den Kanal 15 durch das Ventil 16 geregelt, we.rden der Ventilteller 2o und der Permanentmagnet 25 in die gestrichelte Position von Fig. 1 angehoben.

Ein zweites Gehäuse 3o ist mit dem Gehäuse 1o verschraubt oder in anderer Weise daran befestigt. Das Gehäuse 3o enthält einen elektrischen oder pneumatischen Schalter. In der dargestellten Ausführungsform ist ein elektrischer Schnappschalter 31 vorgesehen, der einen Betätigungsarm 32 besitzt, der nicht dargestellte Kontaktelemente zwischen

— *5 -« —

einer ersten und einer zweiten Betatigungsposition bewegt. Vorzugsweise hält eine Feder 33 den Betätigungsarm 32 in einer von seinen beiden Betätigungspositionen, wie aus Fig. ersichtlich ist.

Das Ende des Betätigungsarmes 32 trägt einen zweiten langgestreckten Permanentmagneten 34, der zur Bewegung auf einem Weg angeordnet ist, der sich im wesentlichen parallel zum Bewegungsweg des Permanentmagneten 2 5 erstreckt.

Die langgestreckten Permanentmagnete 25 und 34 sind derart angeordnet, daß in einem ersten Betriebszustand, vgl. Fig. 1 und 5A, die hiervon erzeugten Felder den Schalter 31 in einer ersten Betätigungsstellung halten. Dies wird vorzugsweise erreicht, indem die Magnete so polarisiert sind, daß benachbarte gleiche Pole der beiden Magnete so angeordnet sind, daß sie derart in Wechselwirkung stehen, daß eine Abstoßung der beiden Magnete stattfindet, wodurch der Permanentmagnet 34 von dem Permanentmagneten 25 weggedrückt wird, so daß der Schalter 31 in seine erste Arbeitsstellung gebracht wird.

Wenn der Fluidstrom durch den Kanal 15 ausreicht, um eine Bewegung des Ventiltellers 2o in die geöffnete Position zu bewirken (gestrichelt in Fig. 1 und ausgezogen in Fig. 5b dargestellt), werden die Permanentmagnete 25 und 34 relativ zueinander derart bewegt, daß ungleiche Pole zueinander benachbart angeordnet werden, so daß sich eine starke Anziehung und damit ein Verstellen des Permanentmagneten 34 in Abwärtsrichtung ergibt (wie in Fig. 5b dargestellt) , so daß die Kontakte des Schalters 31 in die zweite Betriebsstellung gebracht werden. Solange der Fluidstrom um den Ventilteller 2o herum diesen in seiner oberen in Fig. 5b dargestellten Position hält, wird der Schalter 31 positiv ur><4 kontinuierlich mittels Magnetkraft in die zweite Betriebsstellung gedrückt.

Fig. 8 zeigt eine geänderte Ausführungsform, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezuqsziffern versehen sind, wohingegen entsprechende, jedoch abgeänderte Teile in ihrer Bezugsziffer um 1oo erhöht sind.

Der Ventilteller 12o arbeitet hier mit einem Sitz 12oa zusammen, während das Ventil 2o von Fig. 1 keinen Sitz aufweist und daher nicht vollständig abdichtet, sondern einen geringen Mediumstrom über das Ventil zuläßt, der jedoch sein Ansprechen nicht beeinträchtigt. Um zu verhindern, daß das Ventil 2o den Durchlaß 19 verläßt, besitzt der Stopfen 23 einen hülsenförmigen Ansatz 22, auf dem das Ventil ruht. Ein stiftförmiger Ansatz 21 ist an der Unterseite des Ventils 2o vorgesehen, der zur Führung des Ventils während dessen Bewegung beiträgt.

Das Ventil 12o gemäß Fig. 8 besitzt an seiner Unterseite einen plattenförmigen Abschnitt 12o b, der zu einem schnelleren Öffnen des Ventils beiträgt, wenn der Druck des Fluidstroms den Druck der Feder 24 übersteigt.

Ferner wurde das getrennte Gehäuse 3o von Fig. 1 für den Schalter 31 durch einen Abschnitt des Gehäuses 11o in Fig. 8 ersetzt, der einstückig mit dem Gehäuse 11o ausgebildet ist. Die Orientierung und Position des Schalters 131 wurde etwas geändert, während die Feder 33 weggelassen wurde. Dies führt zu einem kompakteren und billigeren Aufbau der Schaltvorrichtung.

Obwohl die Fig. 1 bis 5 und Fig. 8 eine Anordnung der Teile zeigen, bei der die beiden Permanentmagnete in Vertikalebenen bewegt werden, kann diese Orientierung auch anders gewählt werden. Es ist bevorzugt, daß die Teile in der gleichen Ebene orientiert werden, ob nun die Vorrichtung in einer sich horizontal erstreckenden oder in einer sich vertikal erstreckenden Leitung installiert wird, so daß die Ansprechbarkeit der Teile immer genau gleich ist. Fig. 6 und 7 zeigen eine Installierung einer vertikal orientierten Leitung bzw. in einer

sich horizontal erstreckenden Leitung. In beiden Fällen erstrecken sich die Permanentmagnete 25 und 34 in der gleichen Richtung.

Durchflußbetätigte Schaltvorrichtungen gemäß der Erfindung sind äußerst empfindlich und vollkommen betriebssicher. Die Betriebssicherheit wird erreicht durch die Verwendung der Permanentmagnete, die so polarisiert sind, daß in jeder Betriebsoosition die Permanentmagnete den Schalter in die vorgesehene Betriebsstellung drücken.

Claims (5)

1. Ansprüche

   M.) Durchflußbetätigte Schaltvorrichtung, die auf einen Fluidstrom in einem Durchflußweg anspricht, gekennzeichnet durch ein fluidbetätigtes Element, das zur Bewegung innerhalb des Durchflußweges in Abhängigkeit von dem Fluidstrom angeordnet ist, einen ersten langgestreckten Permanentmagneten, der mit dem fluidbetätigten Element beweglich ist und dessen Pole längs der Längsachse hiervon angeordnet sind und der mit dem fluidbetätigten Element längs dieser Achse von einer ersten Position in Abwesenheit eines Fluidstroms in eine zweite Position in Ansprache auf einen vorbestimmten Fluidstrom beweglich ist, einen zweiten langgestreckten Permanentmagneten, dessen Pole längs der Längsachse hiervon angeordnet sind und der zur Bewegung längs dieser Achse benachbart zu dem ersten Permanentmagneten montiert ist, wobei die Längsachsen der beiden Permanent magnete im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Permanentmagnete relativ zueinander derart angeordnet sind, daß sich die Pole der Permanentmagnete abstoßen, um den zweiten Permanentmagneten in eine Schalterbetätigungsstellung zu bewegen, wenn der erste Permanentmagnet sich in der ersten Position befindet, und einander anziehen, um den zweiten Permanentmagneten in eine zweite Schalterbetätigungsposition zu bewegen, wenn der erste Permanentmagnet in der zweiten Position ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Permanentmagnet innerhalb des Durchgangs und der zweite Permanentmagnet außerhalb des Durchgangs angeordnet sind. - 2 -
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidbetatigte Element ein Ventilteller ist, wobei Mittel zum Vorspannen des Ventiltellers in eine Position vorgesehen sind, in der der Durchfluß durch den Durchgang verringert ist, wobei der Ventilteller durch den Fluidstrom beweglich ist, um den ersten Permanentmagneten von der ersten in die zweite Position zu bewegen und hierdurch die Bewegung des zweiten Permanentmagneten in die zweite Schalterbetätigungsposition zu bewirken.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete derart angeordnet sind, daß Enden gleicher Polarität gegeneinanderversetzt sind, wenn der erste Permanentmagnet in der ersten Position ist, wobei die Permanentmagnete einander abstoßen, und Seite an Seite mit Enden ungleicher Polarität benachbart zueinander angeordnet sind, wenn der erste Permanentmagnet in der zweiten Position ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse mit koaxialen Einlaß- und Auslaßöffnungen und einem Durchflußkanal vorgesehen sind, wobei das Gehäuse ein durchflußbetätigbares Ventilelement aufnimmt, das in Abhängigkeit von dem Fluidstrom längs einer Achse senkrecht zu den Achsen der Einlaß- oder Auslaßöffnungen angeordnet ist, wobei die Längsachse des ersten Permanentmagneten sich parallel zur Bewegungsachse des Ventilelementes erstreckt und der erste Permanentmagnet mit dem Ventilelement beweglich ist.