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Manometer mit elektrischer Schalteinrichtung
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Zur druckabhängigen Steuerung oder Regelung von Vorgängen, beispielsweise
zum Öffnen und Schließen von Ventilen, ist es bekannt, Manometer oder ganz allgemein
Druckmeßeinrichtungen mit einer elektrischen Kontakteinrichtung zu versehen, die
bei Erreichen oder Überschreiten bestimmter Drücke Schaltvorgänge auslösen. Als
Kontakteinrichtung werden in bekannter Weise sogenannte Mikroschalter verwendet,
die durch ein bewegtes Teil des Manometers betätigt werden. Solche Mikroschalter
sind wegen ihres Platzbedarfes aber nur in verhältnismäßig großen Manometern unterzubringen,
beispielsweise solchen mit einem Durchmesser von etwa 100 mm. Außerdem ist die Einstellung
und Einhaltung der Schaltpunkte unter Berücksichtigung großer Temperaturunterscheide
und von Abnut zungserscheinungen schwierig. Daneben erfordern Mikroschalter zwar
nur geringe Betätigungskräfte, die aber durchaus ins Gewicht fallen können, insbesondere
dann, wenn es sich um die Messung niedriger Drücke und kleiner Druckunterschiede
handelt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, Manometer
mit elektrischer Schalteinrichtung verfügbar zu machen, die auch mit kleinen Abmessungen
zu verwirklichen sind, bei denen die Schalteinrichtungen genau und reproduzierbar
ansprechen, gegebenenfalls eine einfache Einstellung des Ansprechdrucks möglich
ist und nur sehr geringe Betätigungskräfte aufgebracht werden müssen. Die Lösung-der
Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben.
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Reed-Kontakte, die auch Schutzrohrankerkontakte genannt werden, bestehen
aus einem Schutzrohr aus Glas oder ähnlichem Material, in dem zwei oder mehrere
Kontaktzungen aus magnetischem Material überdeckend eingeschmolzen sind. Die dadurch
germetisch abgedichteten und gegen äußere Einflüsse geschützten Kontakte lassen
sich durch das Schutzrohr hindurch mit Magnetfeldern betätigen, beispielsweise bei
einem Arbeitskontakt schließen oder bei einem Umschaltkontakt von der einen in die
andere Schaltlage umsteuern. Durch eine Lageeinstellung des Reedkontakts mit Bezug
auf den Magneten kann dann der Schaltpunkt sehr genau eingestellt werden. Die Rückwirkungen
auf das Meßwerk des Manometers sind sehr gering, weil die Kontakt zungen nur ganz
geringe Masse besitzen und zu ihrer Betätigung nur winzige Kräfte erforderlich sind.
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Da insgesamt ein Reed-Kontakt einschließlich seines Schutzrohres sehr
klein ist, kann er ohne Schwierigkeiten auch in oder am Gehäuse eines kleinen Druckmessers
angebracht werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
So kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß der Reed-Kontakt verstellbar so angeordnet
ist, daß die Bewegungsbahn des Magneten in Richtung der Längsachse des Reed-Kontakts
verläuft. Bei einer solchen Anordnung läßt sich der Schaltpunkt genau und reproduzierbar
einstellen.
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Der Reed-Kontakt kann innerhalb des Manometergehäuses angeordnet
sein, beispielsweise auf einer drehbar angeordneten Scheibe, die einen aus dem Gehäuse
ragenden Verstellhebel zur Einstellung des Schaltpunkts besitzt. Wenn das Gehäuse
des Manometers wenigstens teilweise aus nichtmagnetisierbarem Material besteht,
läßt sich der Reed-Kontakt mit Vorteil auch auf der Außenseite des Gehäuses anordnen.
Es sind dann keine Durchbrüche im Gehäuse für die Zuleitungen des Kontakts erforderlich.
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Außerdem kann der Kontakt zur Einstellung des Schaltpunktes leicht
und ohne Eingriffe in das Manometer verschoben werden.
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für die Anbringung des Magneten bestehen mehrere Möglichkeiten. So
kann der Magnet auf einem der Teile des Anzeigewerks angeordnet werden, das zur
Vergrößerung des Zeigerwegs mit einer Hebe- und/oder Zahnradübersetzung versenen
ist. Es besteht auch die Möglichkeit, auf der Achse des Zeigers für die Druckanzeige
in der gleichen Winkellage wie der Zeiger einen Träger für den Magneten zu befestigen.
Der Magnet bewegt sich dann in -gleicher Weise wie der Zeiger, so daß bei einer
Einstellung des Reed-Kontakts die Skala des Manometers als Anzeige für den Schaltpunkt
benutzt werden kann. Zweckmäßig ist dazu vorgesehen, daß der Reed-Kontakt auf einem
Einstellzeiger befestigt ist, der auf der Rückseite des Manometergehäuses drehbar
um einen Punkt in Verlängerung der Zeigerachse gelagert ist. Der Einstellzeiger
kann dann in diejeweils gewünschte Stellung gebracht werden, wobei der Einstellzeiger
auf der normalen Skala des Manometers den Schaltpunkt markiert.
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Zum Schutz wird der Reed-Kontakt zweckmäßig in einem Gehäuse aus
einem nichtmagnetisierbaren Material untergebracht, beispielsweise eingegossen.
Der Reed-Kontakt kann ein Arbeitskontakt oder auch ein Wechselkontakt sein. Darüber
hinaus lassen sich zwei oder mehrere Reed-Kontakte zur Ausführung bestimmter Schaltfunktionen
oder auch zur Erzielung mehrerer Schaltpunkte verwenden. Weiterhin können bistabile
Reed-Kontakte eingesetzt werden, die unter dem Einfluß eines Magnetfelds betätigt
werden, beispielsweise schließen und dann auch nach Entfernung des Magnetfeldes
geschlossen beleiben, bis eine Magnetisierung der Kontaktzungen in umgekehrter Richtung
erfolgt.
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Dann öffnen die Kontaktzungen und bleiben geöffnet.
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Hine Anwendung der Erfindung ist auch bei anderen Meßgeräten mit bewegten
Teilen möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 schematisch die Vorderansicht
eines geöffneten Manometers nach der Erfindung; Fig. 2 die Seitenansicht des Manometers
nach rig. 1
Fig. 3 die Rückansicht des Manometers.nach Fig.
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1 und 2; Fig. 4 die schematische Vorderansicht eines Manometers nach
der Erfindung mit im Gehäuseinneren angebrachten Reed-Kontakten; Fig. 5 schematisch
die Rückansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Das Manometer gemäß Fig. 1-3 weist in üblicher Ausführung ein Gehäuse
1 auf, das von einem Stutzen 2 mit Druckzuführung 3 getragen wird. Am Stutzen 2
ist eine Rohrfeder 4 befestigt, die sich druckabhängig aufweitet.
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Dabei zieht ihr freies Ende 5 über ein Verbindungsstück 6 an einem
bei 7 gelagerten Hebel 8. Am anderen Ende trägt der Hebel 8 ein Zahnsegment 9, das
ein Ritzel 10 auf der Achse 11 für den Zeiger 12 dreht. An dem Hebel 8 ist ein Träger
8a für einen Magneten 13 befestigt, beispielsweise angeformt, angeklebt oder angeschweißt.
Der Magnet 13 ist ein Permanentmagnet aus handelsüblichem Material. Auf der Rückseite
des aus nichtmagnetisierbarem Material bestehenden Gehäuses 1 ist ein Bügel 14 angebracht,
in dem mittels einer Feststellschraube 15 ein Kontaktkörper 16 mit eingegossenem
Reed-Kontakt 17 verschiebbar festgelegt ist.
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Wenn sich die Rohrs ender 4 bei Erhöhung des Drucks im Innern der
Feder aufweitet, wird der Hebel 8 verschwenkt, und der Magnet 13 bewegt sich dicht
unter dem Reed-Kontakt 17 etwa in Richtung der Längsachse des Kontakts. Trotz des
verhältnismäßig geringen Wegs, den der Magnet 13 zurücklegt, ist der Schaltpunkt
des Reed-Kontakts 17 sehr genau einstellbar, indem das Kontaktgehäuse 16 in Richtung
des Pfeils 18 verschoben und dann wieder mit der Schraube 15 festgeklemmt wird.
Die Reproduzierbarkeit des Schaltpunkts liegt beispielsweise bei einem Manometer
mit einem Meßbereich von 6 Bar innerhalb eines Bereichs von 0,1 Bar. Wegen des verhältnismäßig
kurzen Wegs, den der Magnet 13 zurücklegt, bleibt der
Kontakt auch
nach Überschreiten des Schaltpunkts bis zum Maximalausschlag des Zeigers 12 betätigt,
d.h. bei einem Arbeitskontakt geschlossen und bei einem Ruhekontakt geöffnet. Wegen
der Kontakthysterese des Reed-Kontakts 17 tritt kein Kontaktflattern auf, auch dann
nicht,wenn der zu messende Druck stoßförmige Schwankungen besitzt. Dies ist häufig
bei einer Druckerzeugung mit Hilfe von Kolbenpumpen oder ähnlichen Pumpen der Fall.
Wenn diese Kontakthysterese, die beispielsweise für den vorstehend geschilderten
Fall etwa o,2 Bar betragen kann, stört, so kann auch eine vorzeitige Rückstellung
durch einen Hilfsdauermagneten oder mittels einer Spule erfolgen, der ein Stromimpuls
zugeführt wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Reed-Kontakt 17 im
Inneren des Gehäuses 1 angeordnet.
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Er ist auf einer Scheibe 19 befestigt, die mittels eines aus dem Gehäuse
herausragenden Hebels 20 zur Einstellung des Schaltpunkts verdreht werden kann.
Die Zuleitungen 21 zum Reed-Kontakt 13 erfolgen über eine Gehäusedurchführung 22.
Die Anordnung des Magneten 13 sowie der übrigen Teile des Meßwerks entsprechen dem
Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3.
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Der Magnet 13 muß sich zur Erzielung einer hohen Empfindlichkeit möglichst
dicht über dem Reed-Kontakt 17 bewegen.
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Wenn eine Verstellung des Schaltpunkts nicht erforderlich ist, kann
auf die Scheibe 19 verzichtetwerden. Der Reed-Kontakt 17 wird dann nach einmaliger
Einstellung im Gehäuse 1 des Manometers festgelegt, beispielsweise verklebt.
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Wenn bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Empfindlichkeit
nicht ausreicht, also das Ein-bzw. Ausschalten des Kontakts in einem noch kleineren
Druckbereich stattfinden soll, so muß der Bewegungsweg des Magneten 13, bezogen
auf den gleichen Druckunterschied, vergrößert werden. Bei den AusführungsbeispielRn
gemäß Fig. 1-4 liegt dieser Weg über den gesamten Meßbereich bei etwa 10 mm. Eine
Vergrößerung läßt sich leicht durch eine andere Anbringung des Magneten 13 oder
eine
zusätzliche Übersetzung erreichen. Dann kann jedoch kein normaler
Reed-Kontakt mehr benutzt werden, wenn gefordert wird, daß der Schaltzustand nach
dem Ansprechen am Schaltpunkt erhalten bleibt. In diesem Fall verwendet man einen
Reed-Kontakt mit bistabilem Verhalten. Nach der Betätigung bleibt ein solcher Kontakt
, wenn man einen Arbeitskontakt annimmt, nach der Betätigung so lange geschlossen,
bis er vom Magneten in der anderen Richtung wieder überstrichen wird. Erst dann
öffnet der Kontakt. Durch die jeweilige Einbaulage des bistabilen Kontakts kann
bestimmt werden, ob der Kontakt bis zum Schaltpunkt offen oder geschlossen ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist der Magnet 13 im Gehäuseinneren
auf dem normalen Zeiger 12 oder auch auf einem Träger befestigt, der auf der Achse
11 des Zeigers 12 in der gleichen Winkellage wie dieser angeordnet ist. Der Magnet
13 bewegt sich also gleichsinnig zum Zeiger 12. Ein verstellbarer Halter 23 für
den Reed-Kontakt 17 ist an einem Einstellzeiger 24 befestigt, der am Gehäuse 1 um
einen Punkt in Verlängerung der Zeigerachse schwenkbar ist. Der Einstellzeiger 24
überragt das Gehäuse 1, so daß seine Spitze 24 von vorn zusammen mit der Skala des
Manometers sichtbar ist.
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Der Schaltpunkt kann dann auf einen bestimmten Wert unter Benutzung
der Manometerskala eingestellt werden. Der Reed-Kontakt 17 ist wiederum ein bistabiler
Kontakt. Es läßt sich jedoch auch ein normaler Reed-Kontakt verwenden, der dann
beim Überstreichen des Magneten 13 zwei Impulse (Schließ- bzw. Öffnungsvorgänge)
erzeugt. Diese lassen sich elektronisch unter Erkennung der Richtung auswerten,
in der der Magnet 13 den Reed-Kontakt 17 überstreicht.
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