DE3202571C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von flüssigen bzw. gasförmigen Medien in Leitungssystemen, mit einem in dem Magnetfeld eines Permanentmagneten angeordneten, magne­ tisch steuerbaren Bauelement und mit einem vom Medium bewegbaren, das Magnetfeld ändernden Körper, wobei die Ausgangssignale des magnetisch steuerbaren Bauelementes eine Anzeige für Änderungen der Strömungsverhältnisse bzw. des Druckes des Mediums sind.

Unter flüssigen Medien sind verflüssigtes Gas, Kalt- und Heiß­ wasser und flüssige Treibstoffe zu verstehen, sowie Schmierstoffe (Öle, Fette).

Unter gasförmigen Medien sind Wasserdampf, Erdgas usw. zu ver­ stehen.

Diese Medien können die Leitungen durchströmen, sie können auch in ihnen stehen.

Aus einem Druckabfall in einem Leitungssystem kann bei konstan­ tem Zufluß auf aufgetretene undichte Stellen in den betroffenen Leitungsabschnitten geschlossen werden. In vielen Fällen ist es dabei von besonderem Wert, derartige Störungen zu Beginn, d.h. während ihrer Ausbildung zu erfassen, um Folgeschäden zu vermei­ den. Gegenüber einem konstanten Zufluß zu im Bypass geschalteten Leitungen ergibt sich aus dem Geschwindigkeitsabfall des Mediums in einem Leitungsstrang ein Störungsfall des gesamten Systems. Zu überwachende Leitungssysteme sind bspw. Kühlkreisläufe in Kraftwerken und Kernkraftwerken, Wärmetauscher, Erdgasleitungen udgl.

Auf dem Gebiet der Schmiertechnik stellen sich ähnliche Probleme.

Im allgemeinen erfolgt bei großen Maschinenanlagen die Versorgung der Lagerstellen über eine zentrale Schmierleitung, von der zu den Lagern separate Leitungen abzweigen.

Ein Beispiel hierfür sind die Führungsrollen in Stranggußanlagen, die im allgemeinen aus einer feststehenden Achse mit darauf angeordneten Rollenkörpern bestehen, deren Lager aufgrund der extremen Betriebsbedingungen einzeln in der Weise geschmiert werden, daß zu jedem Lager jeweils eine radiale und eine axiale Bohrung, die in der Achse verlaufen, führen und mit auf den Stirnseiten der Achsen angeflanschten Mengenverteilern in Verbindung stehen, die an eine Zuflußleitung angeschlossen sind. Diese Mengenverteiler sind an sich bekannt (Prospekt P 174 der Firma De Limon Fluhme & Co, Düsseldorf, und US-PS 36 53 466) .

Entscheidend ist hierbei, daß jedes Lager einen zusammenhängenden Schmierfilm aufweist. Zu diesem Zweck ist nicht nur dafür zu sorgen, daß eine entsprechende Schmiermittelmenge zu den Lagern gelangt, es muß auch ein bestimmter Schmiermitteldruck aufrecht­ erhalten werden.

Falls beispielsweise ein Labyrinthring eines derartigen Lagers defekt wird, z. B. durch Verschleiß, dringt zuviel Schmiermittel nach außen, so daß der Schmiermittelfilm reißt und das Lager sich nach kurzer Zeit festfrißt.

Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art sind bekannt (DE-OS 27 25 543). Sie dienen zum Messen des Druckes im Ansaugrohr von Brennkraftmaschinen und weisen eine Menbrandose auf, deren Membran eine Druckmeßdose in zwei Kammern unterteilt. Die eine Kammer steht mit dem zu messenden Medium in Kontakt, während in der anderen eine nach dem Tauchspulenprinzip ausgebildete Meßvorrichtung angeordnet ist. Diese bekannten Vorrichtungen arbeiten nach dem Prinzip der Druckmeßdose, wobei der auf die Menbran einwirkende Differenzdruck gemessen wird.

Es sind weiterhin nach diesem Prinzip arbeitende und als elektro­ dynamische Kraftmesser bezeichnete Vorrichtungen bekannt (DE-OS 29 36 579), die einen sogenannten Stellungsfühler und einen Aufnehmer aufweist, der auf der einen Seite der Membran ange­ ordnet ist, es sind auch nach diesem Prinzip aufgebaute Tankin­ haltsmesser- und überwacher bekannt (DE-AS 12 76 919).

Es sind weiterhin magnetische Druckanzeiger bekannt (AT-PS 3 42 892), die eine um eine Achse schwenkbare Kugel mit einem stabför­ migen Permanentmagneten aufweisen. Der Permanentmagnet arbeitet mit einem magnetischen Element zusammen, das in einen Kolben integriert ist, der gegen die Kraft einer Druckfeder von einem über eine Bohrung anströmenden Medium beaufschlagt wird.

Die vorgenannten Vorrichtungen eignen sich ausschließlich zur Druckmessung eines Mediums oder der Feststellung einer Menge. Durchflußmessungen und auch die Messung der Geschwindigkeit durchströmender Medien sind mit diesen Vorrichtungen nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie bei einfachem Aufbau in der Lage sind, nach Bedarf und Anordnung Mediumdruck, Medium-Durchfluß oder auch die Geschwindigkeit durchfließender Medien zu messen, damit Störungen im Leitungssystem so recht­ zeitig erkannt und Gegenmaßnahmen so rechtzeitig ergriffen werden können, daß Schäden vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Lösungsprinzip dadurch gelöst, daß die Vorrichtung unter Bildung einer Baueinheit einen in eine Bohrung des Leitungssystems einschraubbaren Gewinde­ stopfen mit einer axialen Bohrung aufweist, in der Bohrung ein Stabmagnet, vor dessen einem Pol das Bauelement und vor dem Bauelement in Richtung zum Medium ein Verschlußstück hoher Permeabilität angeordnet sind und der Körper außerhalb der Baueinheit angeordnet ist.

Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Lösungsprinzip dadurch gelöst, daß der Permanentmagnet und das magnetisch steuerbare Bauelement als Baueinheit auf einem Halter und der Körper auf einem Halter auf der Achse eines Abschnittes des Leitungssystems angeordnet sind und der Körper einen größeren Querschnitt aufweist als die Baueinheit und auf der von der Strömungsrich­ tung des Mediums abgewandten Stirnseite der Baueinheit auf seinem Halter unter der Vorspannung einer Druckfeder verschiebbar angeordnet ist.

Die Gegenstände der auf das erste Lösungsprinzip zurückbezogenen Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbil­ dungen dieses Lösungsprinzips.

Der den Feldverlauf beeinflussende Körper besteht zum Beispiel aus ferromagnetischem Material, der als Schutz gegen ein aggres­ sives Medium eine Ummantelung aus Kunststoffmaterial aufweisen kann.

Unter magnetisch steuerbaren Bauelementen sind im Sinne der Erfindung magnetfeldabhängige Widerstände, Feldplatten, weiterhin Hallgeneratoren und Magnetdioden usw. zu verstehen.

Unter Beaufschlagen des Körpers durch das Medium ist zu verstehen, daß entweder das ruhende Medium gegen den Körper ansteht oder das strömende Medium den Körper anströmt.

Der Magnet kann ein Elektromagnet sein, er ist bevorzugt ein stabförmiger Dauermagnet.

Das Verschlußstück dient einerseits dazu, um bei hohen Drücken das Bauelement vor Beschädigungen zu schützen; es ist aus ferromagnetischem Material hergestellt und derart vor dem magnetisch steuerbaren Bauelement angeordnet, daß es das Streu­ feld des einen Pols derart bündelt im Bereich des Bauelementes und des Körpers, daß schon geringfügige Veschiebungen des Körpers die Ausgangsspannung des magnetisch steuerbaren Bauelementes erheblich beeinflussen. Das Verschlußstück hat deshalb eine hohe Permeabilität.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbei­ spielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a und 1b ein Ausführungsbeispiel für die Geschwindigkeitsmes­ sung in einem strömenden Medium,

Fig. 2a und 2b die Ausbildung des Körpers als Ventilkörper eines Schmiermittelventils,

Fig. 3 die Ausbildung des Körpers als den einen Kolben eines zwei Kolben aufweisenden Verteilers für Schmiermittel,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für die Überwachung des Kolbens eines Vierwegeventils,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung für die Auswertung der Meßwerte (Blockschaltbild) und

Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 6.

In einem Ausschnitt 1 einer Rohrleitung ist ein Halter 2 angeord­ net, auf dem in etwa in der Achse des Rohrabschnittes eine schematisch dargestellte Baueinheit 3 angeordnet ist, die einen nicht dargestellten Magneten und ein magnetisch steuerbares Bauelement (ebenfalls nicht dargestellt) aufweist.

In dem Rohrabschnitt ist ein zweiter Halter 4 angeordnet, der einen in der Rohrachse verschiebbaren Körper 5 führt und zwar derart, daß er vor der nicht angeströmten Stirnseite der Bau­ einheit durch das Medium so verschiebbar ist, daß der Feldverlauf des Magneten geändert wird.

Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil A angezeigt.

In Fig. 1b sind perspektivisch die Halter und der auf ihnen angeordnete Körper bzw. die Baueinheit dargestellt.

Beide Halter weisen sternförmig angeordnete Profilstäbe 6 bzw. 7 auf, die mit einem in der Achse des Rohrabschnittes verlaufenden weiteren Profilabschnitt 8 bzw. 9 verbunden sind (vgl. Fig. 1a).

Auf dem weiteren Profilabschnitt 8 ist die Baueinheit 3 be­ festigt; der weitere Profilabschnitt 9 des Halters 4 ist ein Rundprofil, zwischen dessen beiden Anschlägen 11 und 12 der Körper 5 verschiebbar ist und unter der Vorspannung einer Druckfeder 13 steht, die ihn in seiner Ruhelage gegen den Anschlag 12 drückt.

Wie aus Fig. 1a und 1b ersichtlich ist, ist der Querschnitt des Körpers größer als der Querschnitt der Baueinheit, so daß der Körper durch das strömende Medium aus seiner Ruhelage verschoben werden kann.

In den Fig. 2a und 2b ist ein Schmiermittelventil 24 in den beiden Arbeitsstellungen im Schnitt gezeichnet. Der Kolben 25 dieses Ventils ist der das Magnetfeld der Baueinheit 26 ändernde Körper.

Das Schmiermittelventil ist auf einem Mengenverteiler 27 angeord­ net, über dessen beide Bohrungen 28 bzw. 29 je nach der Stellung des Steuerkolbens 30 (Fig. 2a bzw. 2b) Schmierstoff dem Schmier­ mittelventil zugeführt und über die Bohrungen 31 und 32 jeweils einer Schmierstelle (Lager) zugeführt wird.

Die Baueinheit besteht aus dem in die Bohrung für den Kolben 25 einschraubbaren Gewindestopfen 33, der eine durchgehende Bohrung 34 aufweist, in die in Richtung zum Kolben 25 ein Anschlußkabel für das magnetisch steuerbare Bauelement, ein Stabmagnet 36 und als magnetisch steuerbares Bauelement eine Feldplatte 37 angeordnet sind.

Die Feldplatte befindet sich dicht vor einem Pol des Stab­ magneten.

In die Stirnfläche des Gewindestopfens ist auf der Gewindeseite, d.h. in Richtung zum Schmierstoff als Verschlußstück 38 ein Stahleinsatz angeordnet, der den Feldlinienverlauf derart beeinflußt, daß schon bei geringfügigen Verschiebungen des Kolbens 25 die Feldplatte ihren elektrischen Widerstand erheblich ändert.

Die Fig. 3 zeigt einen an sich bekannten Mengenverteiler für Schmierstoffe im Schnitt.

Der Mengenverteiler 40 weist zwei Kolben 41 und 42 auf, deren Bewegungsablauf mittels der Scheibe 43 gesteuert wird, über deren Bohrung der Schmierstoff zugeführt wird.

Einer der Kolben, in der Fig. 3 der Kolben 41, dient als Körper, der das Magnetfeld der Baueinheit 26 ändert, die in der gleichen Weise wie diejenige in Fig. 2 ausgebildet ist und einen der Verschlußstopfen 44 ersetzt. Die mit Fig. 2 übereinstimmenden Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Bei einem an sich bekannten, in Fig. 4 dargestellten Vierwege­ ventil 50 wird die ordnungsgemäße Bewegung des Kolbens 53 des Vierwegeventils durch die in sein Gehäuse eingeschraubte Vorrich­ tung 26 nach Fig. 2 bzw. 3 überwacht.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für die Überwachung des Druckes bzw. der Geschwindigkeit des durch eine Leitung 60 strömenden Mediums dargestellt. In die Wand der Leitung ist die Baugruppe 63 eingeschraubt, die aus einem Materialstück mit Außengewinde und einer Bohrung 64 besteht.

In die Bohrung 64 ist die Baueinheit 26 (vgl. Fig. 2) einge­ schraubt, sowie eine unter der Vorspannung einer Druckfeder 62 stehende Kugel 61 eingesetzt, die an einer umlaufenden Schulter liegt (nicht bezeichnet) und zum Teil in das Medium ragt.

Die Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanord­ nung 75 für die Auswertung der Meßwerte (Blockschaltbild).

Sie besteht aus einem Verstärker 70, dem die Meßwerte der Vorrichtung 26 zugeführt werden.

Dem Verstärker 70 ist ein Differenzierglied 72 nachgeschaltet, dessen Ausgang mehrere einstellbare Komparatoren 71 nachgeschal­ tet sind, die jeweils nach Erreichen eines vorgegebenen Schwell­ wertes durchschalten.

Einigen Komparatoren 71 sind an sich bekannte Ausgabebausteine 73 nachgeschaltet. Mittels der Ausgabebausteine 73 wird zum Beispiel die Überschreitung vorgegebener Druckstufen bzw. werden Druck­ abfälle bzw. die Stellung von Kolben angezeigt, die die Funktion beispielsweise des Körpers 5 in Fig. 1 haben. Zwei der Komparato­ ren ist eine Auswerteeinheit 74 nachgeschaltet. Diese ist in Fig. 7 vergrößert dargestellt und besteht aus an sich bekannten Bauelementen.

Gemäß der Fig. 7 ist für den oben dargestellten Komparator ein Schwellwert S ₁ und für den unten dargestellten ein Schwellwert S ₂ vorgegeben, wobei S ₁ < S ₂.

Beiden Komparatoren ist eine gemeinsame Auswerteeinheit 74 nachgeschaltet. Diese stellt fest, ob innerhalb einer vorgege­ benen Zeit der Sollwert des Druckes bzw. der Geschwindigkeit bzw. der Kolbenstellung erreicht oder unterschritten ist bzw. nicht erreicht ist; dementsprechend wird ein Signal abgegeben.

Die Vorrichtung kann als Überwachungseinrichtung auch auf anderen Gebieten der Technik eingesetzt werden, zum Beispiel als Schalt­ einrichtung für die Bremsleuchten von Kraftfahrzeugen und zwar derart, daß bei einem vorgegebenen Druck im Bremssystems die üblichen Bremsleuchten und bei weiterer Druckerhöhung die zusätzlichen Bremsleuchten aufleuchten.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Überwachen von flüssigen bzw. gasförmigen Medien in Leitungssystemen mit einem in dem Magnetfeld eines Permanentmagneten angeordneten, magnetisch steuerbaren Bauelement und mit einem vom Medium bewegbaren, das Magnetfeld ändernden Körper, wobei die Ausgangssignale des magnetisch steuerbaren Bauelementes eine Anzeige für Änderungen der Strömungsverhält­ nisse bzw. des Druckes des Mediums sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung unter Bildung einer Baueinheit (26) einen in eine Bohrung des Leitungssystems einschraubbaren Gewindestopfen (33) mit einer axialen Bohrung (34) und in der Bohrung einen Stab­ magneten (36) aufweist, vor dessen einem Pol das Bauelement (37) und vor dem Bauelement in Richtung zum Medium ein Verschlußstück (38) hoher Permeabilität angeordnet sind und der Körper (25) außerhalb der Baueinheit angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem ein Schmiersystem mit einem Schmiermittelven­ til (24) mit einem Kolben (25) ist, die Baueinheit (26) in der Bohrung für den Kolben (25) einschraubbar ist und der Kolben (25) des Schmiermittelventils der Körper ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem ein Schmiersystem mit einem Mengenverteiler (40) ist, der Mengenverteiler (40) mindestens einen Kolben (41) aufweist, in die Bohrung für den Kolben (41) die Baueinheit (26) einschraubbar ist und der Kolben (41) des Mengenverteilers (40) der Körper ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem ein Vierwegeventil (50) mit einem Kolben (53) aufweist, in die Bohrung für den Kolben (53) die Baueinheit (26) einschraubbar ist und der Kolben (41) des Vierwegeventils (50) der Körper ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wand einer Leitung ein Materialstück (63) mit einer Bohrung (64) eingeschraubt ist, in die Bohrung die Baueinheit (26) einschraubbar ist und eine in der Bohrung des Material­ stücks (63) und gegen eine Druckfeder (62) und eine umlaufende Schulter des Materialstücks (63) anliegende, in das Medium hineinragende Kugel (61) der Körper ist.

6. Vorrichtung zum Überwachen von flüssigen, bzw. gasförmigen Medien in Leitungssystemen mit einem in dem Magnetfeld eines Permanentmagneten angeordneten, magnetisch steuerbaren Bauelement und mit einem vom Medium bewegbaren, das Magnetfeld ändernden Körper, wobei die Ausgangssignale des magnetisch steuerbaren Bauelementes eine Anzeige für Änderungen der Strömungsverhält­ nisse bzw. des Druckes des Mediums sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet und das magnetisch steuerbare Bauelement als Baueinheit (3) auf einem Halter (2) und der Körper (5) auf einem Halter (4) auf der Achse eines Abschnittes (1) des Leitungs­ systems angeordnet sind, der Körper (5) einen größeren Quer­ schnitt aufweist als die Baueinheit (3) und auf der von der Strömungsrichtung des Mediums abgewandten Stirnseite der Bau­ einheit (3) auf seinem Halter (4) unter der Vorspannung einer Druckfeder (13) verschiebbar angeordnet ist.