DE3801770A1 - Vorrichtung zur ueberwachung der stroemung fluessiger oder gasfoermiger medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Strömung flüssiger oder gasförmiger Medien in einer Rohrleitung, bestehend aus einem Gehäuse und einem darin entgegen einer Rückstellkraft beweglich gelagerten Steuerelement zum Auslösen von Schaltvorgängen.

Es sind Strömungswächter bekannt, die in Rohrleitungen ein- bzw. an solche angebaut sind und den Zweck haben, bei Über- bzw. Unterschreiten einer vorher festgelegten Durchflußmenge eine entsprechende Schaltfunktion auszulösen. Hierzu wird im Strömungsgang des jeweiligen Mediums ein Stau- oder Schwebekörper beweglich angeordnet, der entsprechend der je­ weiligen Durchflußmenge eine Auslenkung bzw. Verschiebung erfährt, wobei entweder unmittelbar auf mechanischem Wege ein Schalter betätigt wird oder berührungslos beispielsweise auf kapazitivem oder induktivem Wege ein solcher betätigt wird.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 71 18 660 ist ein Strömungswächter für flüssige Medien bekannt, bei welchem im Strömungsgang des Mediums ein Schwebekörper angeordnet ist, der unter Freigabe eines Durchflußquerschnittes entsprechend der jeweiligen Durchflußmenge entgegen der Rückstellkraft einer Feder angehoben wird. Die Feder wird während des Strömungsvorganges von dem jeweiligen Medium umspült.

Eine Schaltfunktion wird durch einen Magneten bewirkt, der im oberen Bereich des Schwebekörpers angeordnet ist und das Schließen eines Stromkreises bewirkt. Nachteilig bei einem derartigen Strömungswächter ist, daß das Langzeitverhalten des Schaltpunktes von den Eigenschaften der eingesetzten Feder abhängig ist. Dieses Langzeitverhalten wird außerdem sowohl von Korrosionserscheinungen als auch von Ablagerungen von Substanzen beeinflußt, die in dem strömenden Medium enthalten sind. Hierdurch werden die Elastizitätseigenschaften der Feder und damit die Auslenkung des Schwebekörpers und somit die Lage des Schaltpunktes beeinflußt. Weitere, kaum kalkulierbare Einflüsse gehen von der Materialermüdung der Feder aus, welche in bestimmten Zeitabständen zumindest ein Nachjustieren des Strömungswächters zur Erzielung definierter Schaltpunkte unerläßlich macht.

Aus der DE-AS 16 48 014 ist ein weiterer Strömungswächter bekannt, bei dem in ähnlicher Weise wie oben beschrieben ein Schwebekörper durch das zu überwachende Medium entgegen der Wirkung einer Federkraft ausgelenkt wird. Der Schwebekörper ist hierbei als Hohlkörper ausgebildet und längs eines Rohres geführt, in dessen Innenraum die die Rückstellkraft für den Schwebekörper erzeugende Feder angeordnet ist. Zwar ist die Feder bei dieser Ausgestaltung gegenüber dem strömenden Medium weitestgehend geschützt angeordnet, es müssen jedoch Werkstoffveränderungen, sei es durch Korrosion oder Materialermüdung wiederum zumindest durch Nachjustieren ausgeglichen werden.

Es ist darüber hinaus ein Strömungswächter bekannt, bei dem der Staukörper durch das zu überwachende Strömungsmedium entgegen der durch zwei gegenpolige Magneten aufgebauten Magnetkraft ausgelenkt wird.

Hierbei ist der eine Magnet an dem einen Ende des Staukörpers angebracht, der andere Magnet korrespondierend hierzu im Gehäuse. Die Rückstellkraft wird hierbei also nicht, im Gegensatz zu dem bekannten Strömungswächtern durch eine Rückstellfeder bewirkt, deren Schaltverhalten stark von äußeren Einflüssen abhängig ist, sondern von Magnetkräften, die über lange Zeiträume unverändert bleiben.

Aber selbst durch diese Ausbildung konnte nicht verhindert werden, daß ein derartig ausgebildeter Strömungswächter seine Aufgabe schon nach kurzer Zeit nur noch sehr ungenügend wahrnahm. Bedingt durch die Temperaturdifferenz zwischen dem in der Rohrleitung fließenden heißen Medium und dem Relativmedium im Gehäuse entsteht ein Sog von dem Rohr in das Gehäuse. Hierbei findet ein ständiger Wasseraustausch zwischen Rohr und Gehäuse statt. Hierin liegt der Grund dafür, daß insbesondere bei kalkhaltigem Wasser sich Zinkkarbonate in der im Gehäuse angeordneten Lagerstelle für den Staukörper ablagern, die schon nach kurzer Zeit die Beweglichkeit des Staukörpers stark behindern und hierdurch, wie bereits ausgeführt, ein vorher eingestellter Schaltpunkt nicht mehr erreicht werden kann. Ganz abgesehen hiervon dringen auch von dem strömenden Medium mitgeführte Magnetteilchen in das Gehäuse ein und beeinflussen das Schaltverhalten nachteilig dadurch, daß sich diese an den Magneten ablagern.

Der Erfindung lag demzufolge die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile, eine Vorrichtung zur Überwachung der Strömung flüssiger oder gasförmiger Medien zu konzipieren, welche ein langzeitsta­ biles Schaltverhalten, insbesondere die Unveränderlichkeit der Lage des Schaltpunktes, der Meßempfindlichkeit und sonstiger, die Brauchbarkeit dieser Vorrichtung für Überwachungszwecke beeinflussender meßtechnischer Parameter gewährleistet. Insbeondere soll aber der ständige Austausch des Mediums zwischen Rohrleitung und Gehäuse vermieden werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Steuerelement mittels eines Lagerrings beweglich im Gehäuse gelagert ist und daß vor dem Lagerring zur Strömungsseite ein Strömungshemmer angeordnet ist.

Hierdurch wird erreicht, daß ein nur minimaler Wasseraus­ tausch zwischen dem Gehäuse und der Rohrleitung erfolgt, so daß weder die oben beschriebenen nachteiligen Ablagerungen entstehen noch Schmutzpartikel insbesondere keine Eisenpartikel oder Salzpartikel aus dem strömenden Medium in das Gehäuse gelangen können.

Nach einer besonderen Ausführungsform besteht das Steuerelement aus einem Hebel, an dessen einem strömungsseitigen Ende eine Prallplatte und an dessen anderem Ende ein Magnet angeordnet ist. Bei der Wahl dieser Ausführungsform dient der Magnet dazu, bestimmte Schaltvorgänge auszulösen, beispielsweise einen Reedschalter zu betätigen. Der Magnet kann aber auch eine weitere Funktion ausüben, nämlich in Zusammenarbeit mit einem im Gehäuse angeordneten zweiten gegenpoligen Magneten eine Magnetkraft aufbauen, die in diesem Falle die Rückstellkraft darstellt, entgegen der der Hebel durch die Strömung des Mediums ausgelenkt wird. Wird die Rückstellkraft nicht durch eine Magnetkraft erzeugt, kann diese auch durch eine Federkraft bewirkt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, besteht das Steuerelement und der Lagerring aus Kunststoff vorzugsweise einem Hartkunststoff. Diese Ausbildung bietet noch zusätzliche Sicherheit gegen die Ablagerung von Zinkkarbonaten zwischen Hebel und Lagerring. Darüber hinaus wird auch die Sogwirkung zwischen der Rohrleitung und dem Gehäuse vermindert, weil - bedingt durch die geringere Wärmeleitfähigkeit des aus Kunststoff hergestellten Steuerelements - die Erwärmung des Mediums im Gehäuse geringer ist. Die Ausbildung des Steuerelements aus Kunststoff hat darüber hinaus den Vorteil, daß dieses aufgrund des geringeren Gewichtes gegenüber einem Steuerelement aus Metall leichter anspricht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strömungshemmer ringförmig ausgebildet, wobei er auf seinem äußeren Umfang eine umlaufende Kerbe aufweist. Durch diesen Strömungshemmer, insbesondere durch die Ausbildung des Strö­ mungshemmers mit umlaufender Kerbe wird der Flüssigkeitsaustausch zwischen Rohrleitung und Gehäuse weitgehend vermieden. Um einen festen Sitz des Strömungshemmers zu gewährleisten, befindet sich dieser in einer auf dem Hebel umlaufenden Nut.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist der Strömungshemmer als biegsame Scheibe ausgebildet, die ungefähr dem Durchmesser des Lagerrings entspricht, wobei die Scheibe aus Weichkunststoff, vorzugsweise aus einem Silikonkautschuk besteht. Nach einem besonderen Merkmal dieser Ausbildungsform bildet die Scheibe einen Teil einer Dichtungseinheit, die aus dem Lagerring besteht, einer Gegenscheibe aus Hartkunststoff und einem O-Ring, wobei der O-Ring in einer auf der Gegenscheibe angeordneten kreisförmigen Nut lagert. Durch diese Ausführungsform ist die absolute Dichtheit zwischen Gehäuse und Rohr gewährleistet.

Lediglich zum Zwecke des Druckausgleichs befindet sich in der aus Weichkunststoff hergestellten Scheibe ein kleines Loch, das auch in dem Lagerring angeordnet sein kann.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist der Lagerring durch eine Achse mit dem Hebel gelenkig verbunden, wobei die Öffnung im Lagerring für den Hebel mindestens an einer Seite, vorzugsweise jedoch an beiden Seiten, konisch ausgebildet ist, um die Beweglichkeit des Hebels in dem Lagerring zu gewährleisten. Die Achse selbst lagert in einer Teflonhülse.

In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen eines Strömungswächters dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform mit einem ringförmig ausgebildeten Strömungshemmer;

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, wobei der Strömungshemmer als Scheibe ausgebildet ist;

Fig. 3 zeigt die Einzelheit X gemäß Fig. 2 in Vergrößerung;

Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab die Ausbildung des Strömungshemmers in Fig. 1 (Einzelheit Y).

Gemäß Fig. 1 ist das Gehäuse, in dem das insgesamt mit 2 bezeichnete Steuerelement lagert, mit 1 bezeichnet. Dieses Gehäuse 1 ist mit dem Rohr 3, durch das das Medium strömt, durch eine Überwurfmutter 4 fest verbunden und befindet sich demzufolge außerhalb der Rohrleitung. Das insgesamt mit 2 bezeichnete Steuerelement besteht aus einem Hebel 2 a, der an seinem einen strömungsseitigen Ende eine Prallplatte 2 b aufweist, die in das vom Medium durchströmte Rohr 3 hineinreicht, und an seinem anderen Ende den Magneten 2 c aufweist, der mit dem Schalter 5 zusammenarbeitet. Der Reedschalter 5 ist hierbei oberhalb des Magneten 2 c in einer Kapsel im Gehäuse 1 angeordnet. Die Lagerung des Hebels 2 a des insgesamt mit 2 bezeichneten Steuerelementes 2 erfolgt durch den Lagerring 6, der fest, beispielsweise über eine Preßpassung mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Vor dem Lagerring 6 befindet sich von der Mitte des Rohres 3 aus betrachtet, also zur Stromungsseite zu, den Strömungshemmer 7. Dieser Strömungshemmer 7 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet, weist jedoch auf seinem äußeren Umfang die umlaufende Kerbe 7 a auf; diese Kerbe bewirkt einen Strömungsverlauf, der einen Austausch des Mediums zwischen Rohr und Gehäuse nahezu völlig ausschließt. Der Strömungshemmer 7 lagert auf dem Hebel 2 a in einer Nut 7 b.

Die Achse 8, durch die der Lagerring 6 mit dem Hebel fest verbunden ist, lagert in einer Kunststoffbuchse 9.

Die Bohrung 6 a des Lagerringes 6 ist darüber hinaus beidseitig konisch ausgebildet, um so die Beweglichkeit des Hebels zu gewährleisten, ohne daß der Durchgang zwischen Lagerring 6 und Hebel 2 a übermäßig groß ausgebildet werden muß.

Der Aufbau der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist bezüglich des Steuerelementes und des Gehäuses 1 im wesentlichen identisch mi dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Das Gehäuse ist hierbei wiederum mit 1 bezeichnet und der Hebel des Steuerelementes mit 2 a. Der Hebel 2 a ist hierbei ebenfalls durch die Achse 8 mit dem Lagerring 6 verbunden, wobei die Achse 8 in einer Kunststoffbuchse 9, z. B. aus Teflon, drehbar gelagert ist. Unterhalb des Lagerringes 6 befindet sich die aus Silikonkautschuk hergestellte biegsame Scheibe 10, die in einer auf dem Umfang des Hebels 2 a angebrachten Nut sitzt. Diese Scheibe 10 bildet zusammen mit dem O-Ring 11, der in einer in der Gegenscheibe 12 angeordneten Nut 12 a lagert, eine Dichtungseinheit, wobei die Scheibe 10 den Strömungshemmer darstellt. Die Gegenscheibe 12 ist hierbei durch eine Preßpassung mit dem Gehäuse 1 verbunden. Die Scheibe 10 weist ein kleines Loch 10 a zum Zwecke des Druckausgleichs zwischen dem Rohr 3 und dem Inneren des Gehäuses 1 auf.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Überwachung der Strömung flüssiger oder gasförmiger Medien in einer Rohrleitung, bestehend aus einem Gehäuse und einem darin entgegen einer Rückstellkraft beweglich gelagerten Steuerelement zum Auslösen von Schaltvorgängen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (2) mittels eines Lagerrings (6) beweglich im Gehäuse (1) gelagert ist und daß vor dem Lagerring zur Strömungsseite ein Strömungshemmer (7, 10) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (2) aus einem Hebel (2 a) besteht, an dessen einem strömungsseitigen Ende eine Prallplatte (2 b) und an dessen anderem Ende ein Magnet (2 c) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (2) und der Lagerring (6) aus Kunststoff, vorzugsweise einem Hartkunststoff, bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungshemmer (7) als Ring ausgebildet ist, der auf seinem äußeren Umfang eine umlaufende Kerbe (7 a) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungshemmer (7) in einer auf dem Hebel (2 a) angebrachten umlaufenden Nut (7 b) sitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungshemmer (7) eine biegsame Scheibe (10) ist, die ungefähr dem Durchmesser des Lagerrings (6) entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) aus Weichkunststoff, vorzugsweise einem Silikonkautschuk, besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) Teil einer Dichtungseinheit ist, die aus dem Lagerring (6), einer Gegenscheibe (12) und einem O-Ring (11) besteht, der in einer auf der Gegenscheibe (12) angeordneten kreisförmigen Nut (12 a) lagert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (6) durch eine Achse (8) mit dem Hebel (2 a) gelenkig verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) ein kleines Loch (10 a) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (6 a) im Lagerring (6) für den Hebel (2 a) mindestens an einer Seite, vorzugsweise an beiden Seiten, konisch ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (8) in einer im Lagerring (6) angeordneten Kunststoffhülse (9) lagert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kunststoff, vorzugsweise aus Hartkunststoff, bestehende Steuerelement (2), das aus einem Hebel (2 a) gebildet ist, an dessen einem strömungsseitigen Ende eine Prallplatte (2 b) und an dessen anderem Ende ein Magnet (2 c) angeordnet ist, mittels eines ebenfalls aus Kunststoff, vorzugsweise Hartkunststoff, bestehenden Lagerrings (6) beweglich im Gehäuse (1) gelagert ist, und daß strömungsseitig gesehen vor dem Lagerring (6), der durch eine Achse (8) mit dem Hebel (2 a) gelenkig verbunden ist, ein als Ring ausgebildeter Strömungshemmer (7) angeordnet ist, der auf seinem äußeren Umfang eine umlaufende Kerbe (7 a) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kunststoff, vorzugsweise Hartkunststoff, bestehende Steuerelement (2), das aus einem Hebel (2 a) gebildet ist, an dessen einem strömungsseitigen Ende eine Prallplatte (2 b) und an dessen anderem Ende ein Magnet (2 c) angeordnet ist, mittels eines ebenfalls aus Kunststoff, vorzugsweise Hartkunststoff, bestehenden Lagerrings (6) beweglich im Gehäuse (1) gelagert ist, und daß strömungsseitig gesehen vor dem Lagerring (6), der durch eine Achse (8) mit dem Hebel (2 a) gelenkig verbunden ist, ein als Scheibe (10) ausgebildeter Strömungshemmer angeordnet ist, der aus Weichkunststoff besteht und ungefähr dem Durchmesser des Lagerrings (6) entspricht, und daß der als Scheibe (10) ausgebildete Strömungshemmer Teil einer Dichtungseinheit ist, die aus dem Lagerring (6), einer Gegenscheibe (12) und einem O-Ring (12 a) besteht, wobei der O-Ring (12 a) auf einer auf der Gegenscheibe (12) angeordneten kreisförmigen Nut (11) lagert.