DE3313884A1

DE3313884A1 - Flow probe

Info

Publication number: DE3313884A1
Application number: DE19833313884
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6931 Zwingenberg Kübler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-16
Filing date: 1983-04-16
Publication date: 1984-10-18

Abstract

A flow probe has a folding bellows 20 as a first electrode, in which an electrode rod 1, which is used as a second electrode, is plugged in an insulated manner. The two electrodes form an electrical on-off switch which is closed when flow pressure deflects the folding bellows so far that they make electrical contact with the electrode rod. <IMAGE>

Description

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Anmelder: ~ Heinrich KubierApplicant: ~ Heinrich Kubier

Bahnhofstr. 23 D-6931 ZvingenbergBahnhofstrasse 23 D-6931 Zvingenberg

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen des Anmelders: P 35 958Official file number: New registration applicant's file number: P 35 958

Vertreter: Dr. Hans Karl HachRepresentative: Dr. Hans Karl Hach

•Patent anwalt Tarunstraße 23 D-6950 Mosbach-Waldstadt• Patent attorney Tarunstraße 23 D-6950 Mosbach-Waldstadt

Bezeichnung: '. StrömungssondeDescription: '. Flow probe

P 35 958 5-4.83.P 35 958 5-4.83.

FLOW PROBE

Die Erfindung betrifft eine Strömungssonde mit einem von der Strömung betätigbaren elektrischen Ein-Aus-Schalter, dessen bewegliche erste Elektrode dem Staudruck der strömung aussetzbar ist.The invention relates to a flow probe with an electrical on-off switch that can be actuated by the flow movable first electrode can be exposed to the dynamic pressure of the flow.

Bei einer Strömungssonde dieser Art wird, wenn der Staudruck die Rückstellkraft der beweglichen ersten Elektrode überwin- ■ det, der Schalter geschlossen. Das ist dann ein signal für das Vorhandensein einer entsprechend starken strömung, die den Schalter umströmt.With a flow probe of this type, if the dynamic pressure the restoring force of the movable first electrode overcomes ■ the switch closed. That is then a signal for the presence of a correspondingly strong current flowing around the switch.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sonde dieser Art so auszugestalten, daß sie auch an beengten stellen geführten Strömungen einsetzbar und betriebssicher ist.The object of the invention is to design a probe of this type in such a way that that it can also be used in confined spaces and is operationally reliable.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode des Schalters ein starrer Elektrodenstab ist, der elektrisch isoliert und flüssigkeitsdicht koaxial in einem 3insehraubstopfen steckt,The invention is characterized in that the second electrode of the switch is a rigid electrode rod, the is electrically insulated and liquid-tight coaxially in a 3-inch screw plug,

daß die erste Elektrode des Schalters ein metallener flüssigkeit ^dichter, flexibler Faltenbalg ist. in dem das aus dem Einschraubstopfen herausragende Vorderstück des Elektrocenstabes vollständig und mit allseitig elektrisch isolierendem Abstand steckt und der mit seinem rückwärtigen Ende an Einschrarbstopfen abgedichtet befestigt ist und an seinem freien vorderen Ende durch einen stabilen Deckel £].·"ssicrkeitsdicht verschlossen ist undthat the first electrode of the switch is a metallic liquid ^ is tight, flexible bellows. in which that from the Screw-in plug protruding front piece of the Elektrocenstabes completely and with electrically insulating distance on all sides and the one with its rear end is attached sealed to Einschrarbstopfen and to its free front end is closed securely by a sturdy cover £]. · "and

daß der Deckel elektrisch isoliert und zentriert am freier, e des Elektroderstabes befestigt ist.that the cover is electrically isolated and centered on the free, e of the electrode rod is attached.

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Diese sonde kann mit dem Einschraubstopfen in eine entsprechende Gewindebohrung der Ummantelung, zum Beispiel der ' Rohrleitung für die zu messende Strömung, eingesetzt werden, und zwar druckdicht abschließend. Der Faltenbalg hält einen direkten Kontakt mit der Strömung, ist aber flussigkeitsdicht und druckdicht abgeschlossen, so daß keine Druck- oder Leckverluste in der strömung hingenommen werden müssen. Überwindet der Staudruck der strömung die dem Faltenbalg innewohnende Rückstellkraft, dann verbiegt sich dieser und überwindet den isolierenden Abstand zum Elektrodenstab und der Schalter ist geschlossen.This probe can be plugged into a corresponding Threaded hole in the casing, for example the pipe for the flow to be measured, can be used, and pressure-tight closing. The bellows maintains direct contact with the flow, but is liquid-tight and sealed pressure-tight so that no pressure or leakage losses have to be accepted in the flow. If the dynamic pressure of the flow overcomes the resetting force inherent in the bellows, it bends and overcomes the insulating distance to the electrode rod and the switch is closed.

Die Sonde arbeitet unabhängig von ihrer Einbaulage und von der Strömungsrichtung. Sie ist temperatur--und schmutzunempfindlich und unterliegt keinem Verschleiß. Der Schaltvorgang erfolgt ohne Schalthysterese.The probe works regardless of its installation position and the direction of flow. It is insensitive to temperature and dirt and is not subject to wear and tear. The switching process takes place without switching hysteresis.

Die Erfindung ist bevorzugt anwendbar zur Überwachung der von Kühlwasserpumpen oder Schmierölpumpen angetriebenen Strömungen.The invention is preferably applicable for monitoring the Currents driven by cooling water pumps or lubricating oil pumps.

Eine Weiterbildung der Erfindung, die Gegenstand des Anspruchs 2 ist, gestattet es, durch mehr oder weniger starkes Aufsqhrauben des GewindeStückes axiale Dehnungen und damit die Rückstellkraft des Faltenbalges und damit die Ansprechempfindlichkeit des Schalters einzujustieren.A development of the invention, which is the subject of claim 2, allows more or less strong Screwing on the thread piece axial expansion and thus the restoring force of the bellows and thus the Adjust the response sensitivity of the switch.

in Fällen, in denen ein sehr geringer Staudruck bereits zur Anzeige führen soll, empfiehlt sich eine Ausgestaltung nach der Weiterbildung gemäß Anspruch 3·in cases where a very low back pressure is already available Should lead to a display, an embodiment according to the development according to claim 3 is recommended

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing.

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- (, - 5.4.33.- (, - 5.4.33.

In der zeichnung zeigt:In the drawing shows:

Figur 1 eine Strömungssonde nach der Erfindung im*Figure 1 shows a flow probe according to the invention in the *

Schnittcut

Figur 2 die Sonde aus Figur 1, in Seitenansicht undFIG. 2 shows the probe from FIG. 1, in side view and

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Strömungssonde nach der Erfindung in der Darstellung entsprechend Figur 1·FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a flow probe according to the invention according to Figure 1

Gemäß Figur 1 und 2 ist mit 1 ein starrer Elektrodenstab bezeichnet, der an seinem oben gezeichneten, rückwärtigen Ende Außengewinde 2 aufweist. Auf dieses Außengewinde ist eine erste mit innengewinde 8 versehene Isolierstoff hülse 3 geschraubt , auf der koaxial ein mit Außengewinde 4 versehener Einschraubstopfen 5 gleitend sitzt. Die Isolierstoffhülse 3 weist rückwärtig einen Flansch 6 auf, den eine überwurfmutter 7 des Einschraubstopfens 5 überragt. Der Flansch 6 bildet ein rückwärtiges Gegenlager für den Einschraubstopfen.According to Figures 1 and 2, 1 denotes a rigid electrode rod, which has external thread 2 at its rear end drawn above. On this external thread is a first insulating material sleeve 3 provided with internal thread 8 screwed , on which a screw-in plug 5 provided with an external thread 4 is slidably seated. The insulating sleeve 3 has a flange 6 at the rear, which is a union nut 7 of the screw-in plug 5 protrudes. The flange 6 forms a rear counter-bearing for the screw-in plug.

Mit 10 ist eine mit Außengewinde 11 versehene Druckschraube bezeichnet, die mit einem innengewinde 12 der überwurfmutter 7 verschraubt ist und koaxial gleitend auf eine zweite Isolierstoffhülse 13 gesteckt ist, die ihrerseits auf dem Elektrodenstab 1 steckt. Mit 14 ist eine Unterlegscheibe bezeichnet, an der eine auf das Außengewinde 2 geschraubte Feststellmutter 15 anliegt, die die Unterlegscheibe 14 gegen einen Flansch 16 der Isolierstoffhülse 13 und diesen gegen die Stirnseite der" Druckschraube 1Q preßt. Mit dem Außengewinde 4 wird der Einschraubstopfen 5 in eine Gewindebohrung 17 einer nur angedeutet gezeichneten Rohrwandung 13 eingeschraubt, die den Flüssigkeitsraum 19 einschließt, in dem die zu messende Strömung fließt. In diesen Flüssigkeitsräum 19 ragt das Vorderstück 20 des Elektrodenstabes 1. Das Vorderstück 20 steckt koaxial in einem flüssigkeitsdichten Faltenbalg 21, der rückwärtig flüssigkeits- und druckdicht an den Einschraubstopfen 4 angeschweißt ist. Die Schweißnaht ist mit 22 bezeichnet.With 10 is provided with an external thread 11 pressure screw referred to, which is screwed to an internal thread 12 of the union nut 7 and coaxially sliding on a second insulating sleeve 13 is inserted, which in turn is on the electrode stick 1. With a washer 14 is designated, on which one screwed onto the external thread 2 The locking nut 15 rests against the washer 14 against a flange 16 of the insulating sleeve 13 and this against the face of the "pressure screw 1Q presses. With the external thread 4, the screw-in stopper 5 is inserted into a threaded hole 17 of an only hinted at Screwed in the pipe wall 13 that defines the liquid space 19 includes, in which the flow to be measured flows. The front piece 20 of the electrode rod protrudes into this liquid space 19 1. The front piece 20 is located coaxially in a liquid-tight bellows 21, the rear liquid- and welded to the screw-in plug 4 in a pressure-tight manner is. The weld seam is denoted by 22.

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An seinem freien, vorderen Ende ist der Faltenbalg 21 flüssiglceits- und druckdicht verschlossen durch einen aufgesetzten Deckel 23· An diesem Deckel 23 ist ein Gewindestück 24 aus Isolierstoff befestigt. Dieses Gewindestück 24 weist ein mit Innengewinde 25 ausgestattetes sackloch 26 auf und ist mit diesem Innengewinde 25 auf das Außengewinde eines Gewindefortsatzes 27 des Elektrodenstabes 1 aufgeschraubt. Die Gewindeachse fällt zusammen mit der Längsachse 28 des Elektrodenstabes 1.At its free, front end, the bellows 21 is liquid. and closed in a pressure-tight manner by an attached cover 23. A threaded piece 24 is made on this cover 23 Insulating material attached. This threaded piece 24 has a blind hole 26 equipped with an internal thread 25 and is with this internal thread 25 is screwed onto the external thread of a threaded extension 27 of the electrode rod 1. The thread axis coincides with the longitudinal axis 28 of the electrode rod 1.

Durch Verdrehen des Elektrodenstabes 1 gegenüber dem Gewindestück 24 wird das Innengewinde 25 mehr oder weniger stark aufgeschraubt und dadurch kann::der Deckel 23 mehr oder weniger angehoben und der Faltenbalg 21 mehr oder weniger gespannt werden. Der gespannte Faltenbalg hat eine stärkere Rückstellkraft, so daß es dadurch möglich ist, den Faltenbalg hinsichtlich seiner Rückstellkraft zu justieren.By rotating the electrode rod 1 with respect to the threaded piece 24, the internal thread 25 is screwed on to a greater or lesser extent and as a result: the cover 23 can be raised to a greater or lesser extent and the bellows 21 can be stretched to a greater or lesser extent will. The tensioned bellows has a stronger restoring force, so that it is possible as a result of the bellows with respect to to adjust its restoring force.

Der Faltenbalg 21 besteht aus elektrisch leitendem Material, zum Beispiel aus Edelstahl, Hastelloy, Monel, incoloy, Titan, Reinnickel, Bronze oder Tombak, und kann ein- oder mehrwandig ausgebildet sein. Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit kann der Metallfaltenbalg beschichtet sein. Er ist druck- und flüssigkeitsdicht und stromleitend und bildet die erste Elektrode eines, elektrischen Schalters. Die Zuleitung an diese erste Elektrode erfolgt über das Massenpotential des lei terser; Einschraubstopfens 5 beziehungsweise der Rohrwandung 18. Die zweite Elektrode ist· der Elektrodenstab, der aus elektrisch leitendem Metall, zum Beispiel Kupfer, stahl, Messing oder dergleichen besteht. Die Zuleitung an den Elektrodenstab erfolgt über eine aufgeschraubte Hutmutter 30, die mit einem Flachstecker 31 versehen ist.The bellows 21 is made of electrically conductive material, for example stainless steel, Hastelloy, Monel, incoloy, titanium, Pure nickel, bronze or tombac, and can be single-walled or multi-walled. To increase the corrosion resistance the metal bellows can be coated. It is pressure- and liquid-tight and conductive and forms the first electrode an electrical switch. The lead to this first electrode takes place via the mass potential of the lei age; Screw-in plug 5 or the pipe wall 18. The second electrode is · the electrode rod, which is made of electrically conductive metal, for example copper, steel, brass or the like exists. The lead to the electrode rod takes place via a screwed-on cap nut 30, which is connected to a Flat plug 31 is provided.

Zwischen dem Vorderstück 20 des Elektrodenstabes 1 und dem Faltenbalg 21 besteht allseitig ein elektrisch isolierender Abstand 33, so daß die zweite Elektrode durch die beiden Isolierstoffhülsen 3 und 13, durch diesen Abstand 33 sowie durch das aus Isolierstoff bestehende Gewindestück 24 von der ersten Elektrode, nämlich dem Faltenbalg 21, elektrischBetween the front piece 20 of the electrode rod 1 and the bellows 21 there is an electrically insulating one on all sides Distance 33, so that the second electrode through the two insulating sleeves 3 and 13, through this distance 33 as well by the threaded piece 24 made of insulating material from the first electrode, namely the bellows 21, electrically

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isoliert ist solange keine Strömung stattfindet. Trifft Strömung aus irgendeiner Richtung quer zur Achse 28 auf den Faltenbalg 21, dann wird dieser durch den Staudruck in seinem mittleren Bereich zur Seita gedrängt und wenn der Staudruck eine der Rückstellkraft entsprechende Größe überschreitet, dann wird der Abstand 33 überwunden und der Faltenbalg 21 gerät mit dem Elektrodenstab 1 in elektrischen Kontakt und der durch diese beiden Elektroden gebildete Schalter ist geschlossen, so daß das gewünschte Strömungssignal, außen am Massenpotential der Rohrwandung 18 und am Stecker 31 abgegriffen werden kann.is isolated as long as there is no flow. If flow hits the bellows from any direction transverse to axis 28 21, then this is pushed to the side by the dynamic pressure in its middle area and when the dynamic pressure exceeds a value corresponding to the restoring force, then the distance 33 is overcome and the bellows 21 comes into electrical contact with the electrode rod 1 and the formed by these two electrodes switch is closed, so that the desired flow signal, outside on The mass potential of the pipe wall 18 and the plug 31 can be tapped.

Der Ijbergangswiderstand des geschlossenen Schalters ist abhängig von" der stärke des Strömungsdruckes, mit der der Faltenbalg gegen den Elektrodenstab gepreßt wird. Wenn man in einem angeschlossenen Meßgerät den Ijbergangswiderstand mitmisst, gewinnt man eine zusätzliche Aussage über die Größe der Strömung. Man kann eine Strömungsminimalanzeige auch erst dann auslösen, wenn der geschlossene Schalter einen vorgegebenen ijbergangswiderstand unterschreitet.The transition resistance of the closed switch depends on the strength of the flow pressure with which the bellows is pressed against the electrode rod. If you measure the transition resistance in a connected measuring device, you get additional information about the magnitude of the flow. You can also display a minimum flow rate only trigger when the closed switch falls below a specified contact resistance.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Vorderstück40 des Elektrodenstabes 41 wesentlich kürzer als der Faltenbalg 42. An die Stirnfläche 43 des Vorderstücks ist ein stabiles Rohrstück 44 angestellt, das kleineren Außendurchmesser hat als der s'lektrodenstab 41 und dessen Innenkanal 45 durch ein sackloch 46 des Elektrodenstabes verlängert ist. Mit 47 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder bezeichnet, die formschlüssig in das Rohrstück 44 und das Sackloch 46 passend eingesetzt ist. Der Deckel 49 zum Verschluß des Faltenbalges 42 ist unter Zwischenschaltung eines Isolierstückes 50 an dem freien Ende des Rohrstückes 44 befestigt. Mit 51 ist eine Messing-Gewindebuchse bezeichnet, die auf ein Außengewinde 53 am Vorderrtv/j-41 aufgeschraubt ist. Die Gewindebuchse 51 hat etwas größeren Außendurchmesser als der Slektrodenstab aber noch kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Faltenbalges 42, so daß auch im Bereich der Gewindebuchse einIn the embodiment shown in Figure 3, the front piece 40 of the electrode rod 41 is significantly shorter than the bellows 42. A stable pipe section 44 is placed on the end face 43 of the front piece, the smaller outer diameter has as the electrode rod 41 and its inner channel 45 is extended through a blind hole 46 of the electrode rod. 47 is designed as a helical spring Return spring referred to, which is positively inserted into the pipe section 44 and the blind hole 46 to fit. Of the Cover 49 for closing the bellows 42 is with the interposition of an insulating piece 50 at the free end of the pipe section 44 attached. At 51 there is a brass threaded bushing referred to, which on an external thread 53 on the front rtv / j-41 is screwed on. The threaded bushing 51 still has a slightly larger outer diameter than the slectrode rod smaller outer diameter than the inner diameter of the bellows 42, so that also in the area of the threaded bushing

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Abstand 55 zum Faltenbalg bestehenbleibt. Abgesehen von den eben beschriebenen Teilen ist das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 genauso ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 und es wirkt auch genauso, mit dem einzigen Unterschied, daß durch die Strömung das unten gezeichnete Ende des Faltenbalges zur Seite gedrängt werden kann, so daß das Rohrstück aus seiner gezeichneten, koaxialen Ruhelage in eine Schräglage entsprechend der strichpunktierten Kippachse 56 sich neigt. Der Drehpunkt dieser Neigung liegt auf der Stirnfläche 43. Bei bereits geringer Auslenkung dieser Neigung findet elektrischer Kontakt zwischen Faltenbalg 42 und Gewindebuchse 51 statt. Die Rückstellfeder 47 führt das Rohrstück 44 bei nachlassendem Staudruck wieder in die gezeichnete Ausgangslage zurück, in der der Schalter geöffnet ist beziehungsweise die beiden Elektroden, nämlich der Faltenbalg 42 einerseits und der Elektrodenstab 41 andererseits, keinen Kontakt miteinander haben. Dieses Ausführungsbeispiel bietet eine größere Ansprechempfindlichkeit als das erste AusFAhrunasbeispiel.Distance 55 to the bellows remains. Apart from the parts just described, the embodiment is according to Figure 3 is designed in the same way as the embodiment according to Figure 1 and 2 and it also works in the same way, with the only difference that the flow below is caused by the flow The end of the bellows can be pushed to the side, so that the pipe section out of its drawn, coaxial rest position inclines into an inclined position corresponding to the dash-dotted tilt axis 56. The fulcrum of this inclination lies on the end face 43. If this inclination is already slightly deflected, there is electrical contact between the bellows 42 and threaded bushing 51 instead. The return spring 47 guides the pipe section 44 back into the when the back pressure drops Drawn starting position back in which the switch is open or the two electrodes, namely the The bellows 42 on the one hand and the electrode rod 41 on the other hand are not in contact with one another. This embodiment offers greater responsiveness than the first practical example.

Man kann bei breiten Strömungen außen am Deckel 40 eine Verlängerung 57 anbringen. Als Verlängerung genügt ein Stahlrohr. Durch eine solche Verlängerung wird die Ansprechempfindlichkeit erhöht.With broad currents, one can have a on the outside of the cover 40 Attach extension 57. A steel pipe is sufficient as an extension. Such an extension increases the responsiveness elevated.

Man kann außen an den Deckel 49 einen Schwimmer anbrirrer und dann die Sonde nach Ficmr 3 "bei horizontalem Einbau als Niveauwächter einsetzen.A float can be attached to the outside of the cover 49 and then the Ficmr 3 "probe when installed horizontally Use level monitor.

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Claims

Speech:

f1./Strömungssonde with an actuated by the flow: ^ electrical on-off switch, the movable first electrode of which can be exposed to the dynamic pressure of the flow. characterized in that the second electrode of the switch is or a rigid electrode rod (1, 41) which is electrically insulated and liquid-tight and coaxially inserted in a screw-in plug (5), that the first electrode of the switch is a more metallic, liquid-tight, flexible bellows (21, 42) is. ir which the front piece (20, 40) of the electrode rod (1) protruding from the screw-in plug (5) is completely and with an electrically insulating distance (33. ^r; stor> fen (5) attached in a sealed manner and at its free front end by a stable cover (23, A3) ■ is liquid-tight and that the cover (• 23. * .4-9 "« ..) - 'Electrically isolated and centered -at the free end ..des .Elektrodenstabes (1, 41) is attached.

2 flow probe according to claim 1, characterized in that that a threaded piece (24.) made of insulating material is provided for the insulated fastening of the cover (., 23), to which the cover is attached and with a coaxial to the longitudinal axis (28) of the electrode rod (1) Thread axis. on a mating thread (27)

of the electrode rod (T) ■ is screwed on.

3. Flow probe according to claim 1 or 2, characterized in that that the cover (49) is attached to an extension (44) of the electrode rod (1) and that this extension (44) from its coaxial rest position against the force of a provided return element can swing to the side.

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4. flow probe according to claim 3, characterized in that that the extension is a stable piece of pipe (4 ^) which loosely abuts the electrode rod (1) and which has a smaller outer diameter than the electrode rod (1) and its inner channel (45) is extended by a blind hole (46) in the electrode rod that a Helical spring formed return spring (47) is provided, which is positively engaged in the pipe section (44) and the Blind hole (46) is inserted appropriately, and that the cover (49) at the free end of the pipe section (44) below Interposition of an insulating piece (50) is attached.

5. Flow probe according to one of the preceding claims, characterized in that an insulating material sleeve (3) with internal thread (8) is provided which is screwed onto a provided external thread (2 ■) of the electrode rod (1) that on the insulating material sleeve of the screw-in plug ( 2) is inserted so that the insulating material sleeve has a flange (6) at its rear end, which is surmounted by a union nut (7) of the screw-in plug and forms a rear counter-bearing for the screw-in plug that a pressure screw (10) provided with an external thread (11) ) is provided, which is screwed to the internal thread (12) of the union nut ( η ) and is pushed coaxially onto a second insulating sleeve (13), which in turn is placed on the electrode rod (1).

6. flow probe according to claim 5, characterized in that that the second insulating sleeve (13) at its rear end has a splash '(16), against which one on the external thread (2) of the electrode rod (1) screwed locking nut (15) and the on the Pressure screw (10) is supported.

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