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Bezeichnung: Schmutzfänger für
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flüssigkeitsdurchströmte Rohrleitungen
Schmutzfänger
für flüssigkeitsdurchströmte Rohrleitungen Die Erfindung betrifft einen Schmutzfänger
für eine flüssigkeitsdurchströmte Rohrleitung mit einem in die Strömung gestellten
Sieb und einem stromaufwärtig dazu in die Strömung gestellten Permanentmagneten.
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Nicht magnetisierbare Schmutzteilchen werden von dem Sieb auf gefangen,
magnetisierbare Schmutzteilchen werden von dem Permanentmagneten vor dem Sieb aufgefangen.
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Auf gabe der Erfindung ist es, eine Anzeige zu gewinnen, wenn der
Permanentmagnet sich mit magnetisierbarem Material so weit vollgesetzt hat, daß
seine Schmutzfängerfunktion beeinträchtigt ist.
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l Diese Auf gabe wird dadurch gelöst, daß das Sieb rohrförmig ausgebildet
und an seinem einen, stromabwärtigen Ende verschlossen ist und mit seinem anderen,
offenen Ende gegen die Strömung weisend angeordnet ist, und daß konzentrisch innerhalb
des Siebes ein mindestens einen Permanentmagneten aufweisender Fangkörper angeordnet
ist, und daß das Sieb und der Fangkörper elektrisch leitend und gegeneinander isoliert
sind und an Kontakte für einen äußeren Kurzschlußanzeiger angeschlossen sind, und
daß für alle freiliegenden Oberflächenteile des Fangkörpers ein Zwischenraum gegenüber
dem Sieb und den mit dem Sieb in leitender Verbindung stehenden Teilen ausgespart
ist.
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Am Umfang des Fangkörpers besteht zunächst ein Zwischenraum.
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In diesem Zwischenraum findet die Schicht aus magnetisierbarem Material
Platz, die sich auf dem Fangkörper absetzt. Wenn diese Schicht so stark ist, daß
sie mit umgebenden, leitenden Teilen oder dem Sieb in Berührung gerät, dann entsteht
eine elektrische Verbindung zwischen dem Sieb und elektrisch leitenden Teilen des
Fangkörpers, die in dem Kurzschlußanzeiger die gewünschte Anzeige auslösen kann.
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Eine konzentrische Ausgestaltung von Sieb und Fangkörper bietet einen
gleichmäßigen Zwischenraum zwischen Sieb und Fangkörper, in dem sich das magnetisierbare
Material aufschichten kann. Die Anzeige wird dann ausgelöst, wenn an irgend einer
Stelle dieser Schicht der kritische Abstand zum Sieb überschritten wird. Eine dementsprechende
Ausgestaltung der Erfindung, die sich durch besonders einfachen konstruktiven Aufbau
auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fangkörper an einem konzentrisch
zum Sieb angeordneten isoliert rohr befestigt ist, innerhalb dessen ein elektrischer
Leiter verlegt ist, der mit dem Fangkörper Kontakt und Halt bietend verbunden ist,
daß das Isolierrohr an seinem rückwärtigen Ende in einer Schraube steckt, daß der
Leiter durch die Schraube dieser gegenüber isoliert herausgeführt ist und an einen
äußeren Kontakt angeschlossen ist, und daß die Schraube in ein Gewindeloch der Rohrleitung
abdichtend eingeschraubt ist.
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Man kann das Sieb mit dem Fangkörper und der Schraube zu einer Baueinheit
vereinigen, die sehr einfach zu handhaben ist, wenn das Sieb mit dem Isolierrohr
und dem Fangkörper durch das Gewindeloch hindurchsteckbar ist.
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Eine solche Baueinheit kann man so ausgestalten, daß sie gegen entsprechende
Baueinheiten bekannter Schmutzfänger mit einem an der Schraube sitzenden Sieb austauschbar
ist.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Fangkörpers ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Fangkörper aus ringförmigen Permanentmagneten besteht, die alternierend
mit ringförmigen
Stahlelektroden aufgereiht sind und daß die Permanentmagneten
kleineren Außendurchmesser haben als die Stahlelektroden.
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Die bei dieser Ausgestaltung über die Permanentmagneten überstehenden
Teile der Elektroden begünstigen den angestrebten elektrischen Kontakt und bieten
den magnetisch angezogenen, magnetisierbaren Schmutzteilchen zusätzlichen mechanischen
Halt auf den Permanentmagneten gegen die vorbeiströmende Flüssigkeit.
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Ein Kurzschlußanzeiger, der sich durch hohe E:mpfindlichkeit und exakte,
störungsfreie Anzeige auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußschalter
den frequenzbestimmenden Gliedern eines darauf abgestimmten Schwingkreises parallelgeschaltet
ist, dessen Schwingungsausgangssignal zur Ansteuerung einer Signalstufe dient, die
bei offenem Kurzschlußschalter und demzufolge vorhandenem Schwingungsausgangssignal
ein Ja-Signal, dagegen bei geschlossenem Kurzschlußschalter und demzufolge weggefallenem
Schwingungsausgangssignal ein Nein-Signal als Warnanzeige abgibt.
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Es ist bereits vorgeschlagen, einen Niveauwächter für elektrisch leitende
Flüssigkeiten auf der Basis eines Kurzschlußschalters auszugestalten, der dann zur
Kurzschlußanzeige führt, wenn er von elektrisch leitender Flüssigkeit umspült wird,
zum Beispiel von Kondenswasser innerhalb eines Ölbades.
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Einen solchen Niveauwächter kann man parallel zu dem Kurzschlußschalter
des Schmutzfängers an einen gemeinsamen Kurzschlußanzeiger anschließen und auf diese
Weise den Schmutzfänger und den Kondenswasseranfall in einem Flüssigkeitssystem
zum Beispiel der Kraftstoffversorgung für einen Dieselmotor, überwachen.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt: Figur 1 einen Schmutzfänger eingebaut im Teilschnitt,
Figur 2 Teile aus Figur 1 in größerem Maßstab und geschnitten, Figur 3 die elektrische
Schaltung zu Figur 1, Figur 4 eine Einbaueinheit eines Schmutzfängers mit eingebauter
Schaltung im Schnitt, und Figur 5 ein Einsatzbeispiel für den Schmutzfänger aus
Figur 1 in Verbindung mit der Einbaueinheit aus Figur 4.
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Gemäß Figur 1 ist mit 1 ein gerades Rohrstück bezeichnet, das mit
Schraubmuffen 2 und 3 an beiden Enden in eine flüssigkeitsdurchströmte Rohrleitung
4 einsetzbar ist. Von dem Rohrstück 1 zweigt ein Abzweig 5 ab, der mit einem Gewindeloch
6 endet, in das unter Zwischenschaltung eines Kupplungsstückes 70 abdichtend eine
Schraube 7 eingeschraubt ist. In der Schraube 7 steckt koaxial zur Schraubenachse
8, die mit der Achse des Abzweigs 5 zusammenfällt, ein Isolierrohr 9, auf dessen
freies, aus der Schraube 7 herausragendes Ende ein Fangkörper 10 gesteckt ist. Konzentrisch
innerhalb des Isolierrohres 9 erstreckt sich ein elektrischer Leiter 11. Der Leiter
11 besteht aus einer Schraube 53 aus Metall, die auf ein Zwischenstück 54 aus Stahl
geschraubt ist, in das eine Gewindestange 55 aus Stahl geschraubt ist.
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Der Fangkörper 10 besteht aus drei ringförmigen Permanentmagneten
56, 57, 58,vorzugsweise aus Ferrit, die axial magnetisiert sind und hinsichtlich
ihrer Magnetisierung alternierend angeordnet sind. Außerdem sind vier ringförmige
Elektroden 60, 61, 62, 63 aus Stahl vorgesehen, die Innengewinde auS-weisen und
auf die Schraube 53 aufgeschraubt sind, und zwar derart, daß jeweils zwischen zwei
Elektroden einer der Permanentmagneten angeordnet und fixiert ist. Der Fangkörper
10 ist konzentrisch zur Achse 8 ausgebildet. Der Außendurchmesser der Elektroden
ist für alle Elektroden der gleiche und etwas größer als der Autindurchmesser der
Permanentmagneten, der für alle Permanentmagneten der gleiche ist, so daß die Elektroden
außen etwas über die Permanentmagneten überstehen.
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Das Isolierrohr 9 reicht bis an den Pangkörper 10 und umhüllt außer
der Gewindestange 55 auch das Zwischenstück 54. Das Isolierrohr 9 ist durch die
Schraube 7 hindurchgeführt und endet in einem auf der Schraube 7 außen aufgesetzten
Gehäuse 14. Bis in dieses Gehäuse 14 reicht auch die Gewindestange 55, an der innerhalb
des Gehäuses 14 ein elektrischer Kontakt 15 angeschlossen ist. Auf das verjüngt
ausgebildete Ende des Isolierrohrs 9 ist eine Isoliermuffe 64 als Abstandshalter
gesteckt, die das auf das Isolierrohr gesteckte, abgewinkelte Ende eines Anschlußkontaktes
16 gegen die Schraube 7 preßt und mit dieser in Kontakt hält. Die Isoliermuffe 64
ist verspannt durch eine auf die Gewindestange 55 geschraubte Mutter 72 , die unter
Zwischenlage von zwei Unterlegscheiben 65, 66 und dem dazwischenliegenden, abgewinkelten
Ende des elektrischen Kontaktes 15 auf die Isoliermuffe 64 preßt und das Isolierrohr
9 in der Schraube 7 und die Gewindestange 55 im Isolierrohr 9 fixiert. Der Kontakt
15 hat elektrisch leitende Verbindung mit den Elektroden 60 bis 63 und der Anschlußkontakt
16 hat elektrisch leitende Verbindung mit dem Sieb 19.
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Das Gehäuse 14 kann mit einer elektrischen Isoliermasse bis zu dem
Niveau 17 ausgegossen sein. Die Schraube 7 dichtet, eingeschraubt in das Kupplungsstück
70 das Gewindeloch 6 des Abzweigs 5 ab. Zwischen dem Kupplungsstück 70 und einer
zur Achse 8 konzentrischen Schulter 48 in der Wandung des Rohrstückes 1 ist das
ringförmige Sieb 19 eingesetzt, das an seinem rückwärtigen Ende 20 an dem Kupplungsstück
70 sitzt und durch dieses und durch die Schraube 7 abgedichtet und an seinem vorwärtigen
Ende 21 offen ist. Mit diesem vorwärtigen Ende 21 ist es in die Strömung gerichtet,
die gemäß Pfeil 49 strömt. Die Strömung muß, eintretend in die Öffnung 50 des Siebes
19, in den ringförmigen Zwischenraum 51 zwischen Sieb und Fangkörper 10 strömen
und von da das Sieb durchsetzen, um an die Schraubmuffe 3 zu gelangen und abzuströmen.
Im Bereich des ringförmigen Zwischenraums 51 umströmt die Flüssigkeit den Fangkörper
10, der dabei die magnetisierbaren Teilchen aus der Flüssigkeit herauszieht.
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Die Flüssigkeit wird in diesem Bereich zusätzlich verwirbelt durch
die überstehenden Teile der Elektroden 60 - 63. Diese überstehenden Teile bieten
den gewünschten elektrischen Kontakt mit den magnetisch angezogenen Schmutzteilchen
und bieten auch mechanischen Halt für die einmal angezogenen Schmutzteilchen gegenüber
der vorbeiströmenden Flüssigkeit.
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Das Sieb 19 ist metallisch leitend ausgebildet und steht in metallisch
leitendem Kontakt mit der Schraube 7 und dem Kontakt 16. Zwischen der Oberfläche
des Fangkörpers 10 und allen umliegenden metallisch leitenden Teilen ist ein Zwischenraum
ausgespart. Gegenüber dem Sieb ist es der Zwischenraum 51 und gegenüber dem Kupplungsstück
70 ist es der Zwischenraum 52, der breiter ist als der Zwischenraum 51 und auch
gegenüber dem Rohrstück 1 ist Zwischenraum ausgespart, der wesentlich breiter ist
als der Zwischenraum 51.
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Sobald sich auf dem Fangkörper 10 so viel magnetisierbares Material
aufgeschichtet hat, daß dieses in Berührungskontakt mit dem Sieb gerät, entsteht
ein elektrischer Kurzschluß zwischen dem Sieb und den Elektroden des Fangkörpers
10 und damit zwischen den Kontakten 15 und 16 und der durch das Sieb 19 und den
Fangkörper 10 gebildete elektrische Schalter ist geschlossen. Das ist das Zeichen
dafür, daß der Schmutzfänger genügend magnetisierbares Material aufgefangen hat
und jetzt gereinigt werden muß.
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Dieser allgemein mit 30 bezeichnete Kurzschlußschalter ist, wie aus
Figur 3 ersichtlich, den frequenzbestimmenden Gliedern 31, 32 eines Schwingkreises
parallelgeschaltet. Die Schaltung ist so getroffen, daß der Schwingkreis schwingungsunfähig
wird, wenn der Kurzschlußschalter 30 mit hohem oder mit niedrigem Innenwiderstand
geschlossen wird. Dieser Schwingkreis ist auf eine F#requenz im Bereich zwischen
15 000 bis 25 000 Schwingungen pro Sekunde abgestimmt. In diesem Bereich ist bei
den in Frage stehenden Anwendungsfällen leicht eine fehlerfreie Anzeige erzielbar.
Mit dem Kondensator 27 ist die elektrische Verbindung zwischen der Durchführung
8 und dem Kontakt 42 - dem Massenpotential -galvanisch
getrennt.
Der Kondensator 27 ist so bemessen, daß er für die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises
Kurzschluß bietet. Die galvanische Trennung ist für die Messung und Anzeige unschädlich
und für einige Anwendungsfälle zweckmäßig.
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Die übrigen Teile des Schwingkreises, ein nachgeschalteter Schwellwertschalter
mit einer Ausgangsstufe, sind in einem integrierten Schaltungselement 33 untergebracht,
das außen bestückt mit einem Widerstand 34 und einer Kapazität 35 über einen Widerstand
36 eine Signalstufe 37 ansteuert. Der Widerstand 36 kann wahlweise als Kontaktbrücke
zwischen die Kontakte 38, 39 oder zwischen die Kontakte 40, 41 geschaltet werden.
In der einen Stellung entsteht bei kurzgeschlossenem Schalter ein Stromsignal am
Ausgang der Signalstufe 37, im anderen Fall ein Stromausfallsignal. Bei offenem
Schalter entsteht das entsprechend komplementäre Ausgangssignal jeweils an den Anschlußfahnen
22, 23. Die Anschlußfahne 24 dient zum Massenanschluß und mit der Anschlußfahne
22 zur Stromversorgung mit Gleichstrom. Mit 43 ist ein Warnrelais bezeichnet, das,
angesteuert durch die Signalstufe 37, ein zum Beispiel akustisches oder optisches
Warnsignal abgibt oder aber einen Schaltvorgang auslöst.
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Die Schaltung aus Figur 3 kann separat angeordnet sein, wie für den
Schmutzfänger aus Figur 1 vorgesehen, sie kann aber auch in einem dem Gehäuse 14
entsprechenden Gehäuse eines Schmutzfängers untergebracht sein, wie dies nun anhand
der Figur 4 erläutert wird.
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In Figur 4 ist mit 101 ein aus elektrisch isolierendem Kunststoff
bestehendes, oben offenes Gehäuse bezeichnet, an dessen Bodenwand 102 ein langgestreckter,
gerader, starrer Fühler 103 montiert ist, der an seinem freien Ende einen metallenen
Kontaktkopf 105 aufweist. Dieser Kontaktkopf 105 ist verbunden mit einer Metallstange
106, die koaxial innerhalb eines starren und stabilen Isolierrohrs 107 angeordnet
ist. Die Stange 106 ist, isoliert durch das Isolierrohr 107, durch eine metallisch
leitende Schraube 108, die an der Bodenwand 102 verschraubt ist, und einen Durchbruch
des Bodens hindurch
in das Innere des Gehäuses 101 geführt und
dort mit Außengewinde 109 versehen. Auf der Stange 106 steckt eine Schaltungsplatine
110, die einen Kontaktring 111 aufweist, der auf einer bis in das Innere des Gehäuses
101 ragenden Schulter 112 der Schraube 108 sitzt. Auf das freie Ende der Stange
106 ist eine Mutter 113 geschraubt, durch die der Kontaktkopf 105, der in seiner
Außenkontur mit dem Isolierrohr 107 fluchtet und sich auf einer Schulter 114 des
Isolierrohrs abstützt, das Isolierrohr 107 mit einer Schulter 115 gegen die Durchführung
108 preßt und gleichzeitig die Schaltungsplatine 110 gegen die Schraube 108 preßt,
so daß die genannten Teile miteinander verspannt und am Gehäuseboden 102 befestigt
werden können allein durch die Mutter 113. Über der Mutter 113 sitzt eine zweite
Mutter 116 unter Zwischenlage einer Kontaktöse 117.
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Die Schaltungsplatine 110 trägt, wie durch die elektrischen Schaltungselemente
118 und 119 angedeutet, eine Schaltung, die der Schaltung aus Figur 3 entspricht
und die über den Kontaktring 111 und die Schulter 112 elektrisch leitend mit der
Schraube 108 und über die Kontaktöse 117 und ein Kabel 120 elektrisch leitend mit
der Stange 106 und dem Kontaktkopf 105 verbunden ist. An die Schaltung sind außerdem
vier nach außen führende Anschlußfahnen 121, 122, 123, die den Anschlußfahnen 22,
23, 24 aus Figur 3 entsprechen, angeschlossen. Das fertige Gehäuse ist mit einer
aushärtenden Isoliermasse ausgegossen bis zu dem in Figur 4 angezeigten Niveau 125.
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An der freien Stirnfläche des Kontaktkopfes 105 ist eine Gewindebohrung
126 vorgesehen, in die eine Schraube eingedreht werden kann, mit der der in Figur
4 nicht dargestellte, dem Fanykörper 10 aus Figur 1 entsprechende Fangkörper Halt
und Kontakt findend angeschraubt werden kann.
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Die in Figur 4 dargestellte Einbaueinheit wird anstelle der Schraube
7 mit aufgesetztem Gehäuse 14 und eingesetztem Isolierrohr 9 aus Figur 1, beispielsweise
entsprechend wie in Figur 1 dargestellt, eingesetzt. Auf diese Weise gewinnt man
einen
Schmutzfänger, bei dem die elektrische Schaltung im Gehäuse 14 untergebracht ist.
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Man kann einen Schmutzfänger aus Figur 1, der keine eingebaute Schaltung
aufweist, mit der Schaltung einer Einbaueinheit gemäß Figur 4 betreiben. Dann genügt
es, Schmutzfänger ohne eingebaute Schaltung gemäß Figur 1 und Einbaueinheiten mit
eingebauter Schaltung gemäß Figur 4 bereitzuhalten, separate Schaltungen werden
dann nicht benötigt. Eine mögliche Einbauschaltung ist in Figur 5 dargestellt.
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Nach Figur 5 ist der Anschlußkontakt 16 an Masse gelegt und der Anschlußkontakt
15 an den Kontaktkopf 105 aus Figur 4 angeschlossen. Die Anschlußfahnen 121, 122,
123 liegen an Masse beziehungsweise an einem Warnrelais 43 und einer Anzeigelampe
44, die aus der Gleichspannungsquelle 45 versorgt werden.
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Der Schmutzfänger aus Figur 1 ist in Figur 5, wie in Figur 1 dargestellt,
in einer Rohrleitung angeordnet, also in Funk tion als Schmutzfänger. Die Teile
aus Figur 4 dagegen sind nicht zu einem Schmutzfänger ergänzt, sie sind an irgend
einer Stelle angeordnet und dienen nicht als Schmutzfänger sondern nur als Kurzschlußanzeiger.
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F An den Kontaktkopf 105 können noch weitere, gleichartige Schmutzfänger
angeschlossen sein, man kann aber auch zusätzlich oder alternativ noch Niveauwächter
anschließen, die ebenfalls ein elektrisches Kurzschlußsignal geben bei Überschreiten
eines abgetasteten Niveaus leitender Flüssigkeit.
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Ein solcher Niveauwächter kann ausgebildet sein wie die Baueinheit,
die in Figur 4 dargestellt ist. Diese Baueinheit wird dann mit der Schraube 108
in die Wand eines Flüssigkeitsbehälters eingeschraubt und taucht mit dem Kontaktkopf
in das kritische Flüssigkeitsniveau. Wenn der Kontaktkopf 105 von leitender Flüssigkeit
berührt wird, entsteht Kurzschluß über die Flüssigkeit und den Behälter und die
Schraube 108. Dieser Kurzschluß kann in der im Gehäuse 101 untergebrachten Schaltung
eine Warnanzeige auslösen, er kann aber
auch, wenn in dem Gehäuse
101 keine Schaltung untergebracht ist, in einer entfernt angeordneten Schaltung,
entsprechend wie im Text zu Figur 5 dargelegt, ein Warnsignal auslösen.
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