DE3813091C2 - Luftströmungsschalter für Luftleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftströmungsschalter für Luftleitungen, der bei einer vorbestimmten Luftgeschwindigkeit in der Luftleitung einen elektrischen Schaltkreis steuert. Der­ artige Luftströmungsschalter werden benutzt, um das Fehlen bzw. Vorhandensein einer Luftströmung in einer Luftleitung festzu­ stellen und ein Gebläse bei einem vorbestimmten Druck anzu­ schalten und bei einem zweiten vorbestimmten Druck abzuschalten. Insbesondere finden derartige Luftströmungsschalter Anwendung in Klimaanlagen, um Strömungsverluste oder Blockierungen der Luftleitungen festzustellen, damit ein vorbestimmter Luftdurch­ satz dauerhaft gewährleistet werden kann. Derartige Luftströ­ mungsschalter weisen im allgemeinen einen in die Luftleitung eintauchenden Flügel auf, der verschwenkbar gelagert ist und durch die Luftströmung ausgelenkt wird und in der ausgelenkten Stellung auf einen elektrischen Schalter mit Arbeitskontakt oder Ruhekontakt einwirkt. Durch eine vorbestimmte Vorspannung ist jeweils der Schaltpunkt einstellbar.

Die DE-AS 12 53 925 zeigt einen Strömungsanzeiger, der einen Rohrleitungsabschnitt aufweist, welcher in die Luftleitung eingebaut werden muß. Dieser Rohrleitungsabschnitt weist eine abgedichtete Durchtrittsmembran für ein Pendel auf, das an seinem in die Leitung eintauchenden Ende einen schalenförmigen Prallkörper trägt, der von der Strömung beaufschlagt wird und das im Inneren eines Gehäuses auf das Schaltglied eines elek­ trischen Schalters einwirkt.

Es gibt ferner in einem ähnlichen Aufbau Strömungsschalter für Flüssigkeitsströmungen. Die US-PS 3 091 758 zeigt einen solchen Flüssigkeits-Strömungsschalter, bei dem ein Übertragungsglied zwischen Prallplatte (Flügel) und Schaltmechanismus durch ein in der Leitung eingebohrtes Loch hindurchgeführt ist. Das Schaltergehäuse sitzt mit einem sattelartigen Aufbau über der Leitung und ist mit dieser über einen Bügel verspannt, um eine lecksichere Verbindung herzustellen.

Einen ähnlichen Aufbau eines Strömungsmessers für Flüssigkeiten zeigt die US-PS 3 845 259. Auch hier taucht das Halteglied eines Strömungssensors durch ein in die Leitung eingebohrtes Loch in den Strömungsquerschnitt ein. Über Dichtungsmittel wird das Gehäuse rings um das Loch herum auf dem Leitungszug aufge­ setzt.

Die US-PS 4 074 097 zeigt einen Flüssigkeits-Strömungsmesser, der einen Leitungsabschnitt aufweist, welcher in den Zug der Strömungsleitung eingebaut werden muß. Dieser Leitungsabschnitt weist eine Rohrabzweigung mit Innengewinde auf, in das das Schaltergehäuse einschraubbar ist.

Die US-PS 3 566 060 zeigt ein Differenzdruck-Meßgerät mit einem ersten Druckanschluß und einem zweiten Druckanschluß. Der erste Druckanschluß ist mit einer ersten Druckkammer verbunden und der zweite Druckanschluß mit einer zweiten Druckkammer. Die beiden Druckkammern sind durch eine Membran getrennt, die pro­ portional zu der auftretenden Druckdifferenz ausgelenkt wird und einen elektrischen Kontakt betätigt, wobei die Membran auf einen Übertragungshebel einwirkt, der durch eine Bereichsfeder vorgespannt ist. Als Luftströmungsschalter ist dieser bekannte Differenzdruckmesser nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen raumsparenden und betriebssicheren Luftströmungsschalter zu schaffen, der auf einfache Weise an Luftleitungen beliebigen Querschnitts ange­ baut werden kann.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die Gesamtheit der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A bis 1D zeigen schematische Darstellungen eines Luftströmungsschalters gemäß der Erfin­ dung, angebaut an unterschiedlichen Luft­ leitungsquerschnitten;

Fig. 2 eine Draufsicht eines Luftströmungs­ schalters gemäß Fig. 1B, betrachtet längs der Linie 2-2 gemäß Fig. 1B;

Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines in einen Leitungszug eingesetzten Luftströmungs­ schalters gemäß Fig. 2 in Richtung der Pfeile 3-3 gemäß Fig. 2 betrachtet;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Luftströ­ mungsschalters gemäß Fig. 3, geschnit­ ten nach der Linie 4-4 gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht des in Fig. 4A dargestellten Luftströmungs­ schalters;

Fig. 5A eine Teilansicht der Abdichtung des Flügelschaftes;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung wichtiger Bauteile des Luftströmungs­ schalters;

Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende Teilan­ sicht eines abgewandelten Ausführungs­ beispiels;

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Darstellung des bei dem Luftströmungsschalter ge­ mäß Fig. 7 verwendeten Flügels.

Das Bezugszeichen 10 in den Fig. 1A bis 1D veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Luftströmungs­ schalters, der außen an einer Luftleitung angeschlossen ist, wobei die Betrachtung von der stromabwärtigen Seite her erfolgt. Gemäß Fig. 1A ist der Luftströmungsschalter 10 auf einer Seite einer vertikalen Luftleitung 12 angeordnet. Gemäß der Erfindung könnte der Luftströmungsschalter 10 jedoch auch auf einer der drei anderen Seiten der recht­ eckigen, vertikal angeordneten Luftleitung 12 angeordnet sein.

In Fig. 1B ist der Luftströmungsschalter 10 an der Ober­ seite einer horizontalen Luftleitung 14 angeordnet, während gemäß Fig. 1C der Luftströmungsschalter 10 an der Unter­ seite einer horizontalen Leitung 14 angeordnet ist.

Gemäß Fig. 1D ist der Luftströmungsschalter 10 an der Oberseite einer im Querschnitt kreisförmigen Luftleitung 16 angeordnet.

Der Luftströmungsschalter 10 umfaßt ein Gehäuse 20 von niedrigem Profil. Das Gehäuse 20 weist eine rechteckige Durchgangsöffnung 22 (Fig. 2) auf, in der ein Mikroschalter 24 angeordnet ist. Wie aus Fig. 2, 5 und 6 ersichtlich, weist der Mikroschalter 24 den üblichen Schaltarm 25 auf, und er besitzt drei Anschlußklemmen 26, 28 und 30, so daß der Schalter entweder als Arbeitskontakt oder als Ruhe­ kontakt arbeiten kann. Das Gehäuse 20 weist zusätzlich zu der Erdungsschraube 27 eine Wand 32 auf, die eine Aus­ nehmung 34 (Fig. 4) definiert, in der seitlich zum Schalter 24 eine Einstellschraube 36 und eine Bereichsfeder 38 gelagert sind.

Die Einstellschraube 36 hat einen Gewindeschaft 40 (Fig. 4), auf dem eine Mutter 42 aufgeschraubt ist, die eine quadra­ tische äußere Randbegrenzung besitzt und sich längs der Ausnehmung 34 bewegen kann, ohne sich zu drehen, wenn die Einstellschraube 36 gedreht wird. Die Einstellschraube 36 weist ferner einen Schaft 44 auf, der in der Gehäusewand 46 zwischen den Flanschen 48 und 50 des Schaftes 36 gelagert ist. Die Einstellschraube 36 besitzt einen Kopf 52, der mit einem Schlitz 54 für den Schraubendreher versehen ist. Der Schraubenflansch 48 ist durch eine O-Ringdichtung 56 abgedichtet, um einen Leckstrom in die Ausnehmung 34 zu verhindern.

Die Bereichsfeder 38 ist eine Schraubenfeder, die mit einem Ende 58 an der Mutter 42 abgestützt ist. Das andere Ende 60 der Bereichsfeder 38 ist an einem als Winkelhebel ausge­ bildeten Übertragungshebel 62 befestigt, der den Schalter 24 betätigt.

Wie in den Fig. 1A bis 1D voll ausgezogen dargestellt ist und wie in Fig. 2 und 3 strichpunktiert dargestellt ist, trägt das Gehäuse 20 eine Haube 64, die mit vier gelochten Flanschen 66 versehen ist, die über vorstehende Stifte 68 (Fig. 3) des Gehäuses 20 gesteckt werden, auf die jeweils eine Druckmutter 70 aufgesteckt wird.

Der Mikroschalter 24 ist mit einer Isolierabschirmung 65 versehen.

Der Übertragungshebel 62 hat die Gestalt eines Winkelhebels (Fig. 4, 5 und 6), und er besitzt einen kurzen Arm 72, der mit einer Lasche 74 versehen ist, an der das Ende 60 der Bereichsfeder 38 verankert ist. Der Übertragungshebel 62 besitzt außerdem einen langen Arm 76, der mit einem Kugel­ kontaktkopf 78 versehen ist, der mit dem Schaltarm 25 des Schalters 24 zusammenwirkt. Der Übertragungshebel 62 ist schwenkbar auf der Innenseite des Gehäuses 20 um eine Schwenkachse 82 (Fig. 4) gelagert, die durch Löcher 84 (Fig. 6) des Arms 72 hindurchläuft, wobei die Achse 82 in einer Nut 86 des Gehäuses 20 durch Schrauben 88 fixiert ist. Die Bereichsfeder 38 ist eine Zugfeder und spannt den Über­ tragungshebel 62 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 82 vor.

Dem Gehäuse 20 ist ein Flügel 90 zugeordnet, und ein dichtender Gehäusedeckel 92 schließt den offenen Mittelteil 94 des Gehäuses 20 nach unten ab, um eine Kammer 95 zu schaffen, in der der Übertragungshebel 62 angeordnet ist und in die der Flügel 90 hineinverläuft und fest mit dem langen Arm 76 des Übertragungshebels 62 verbunden ist, wie dies aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht.

Bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsbeispielen umfaßt der Deckel 92 eine metallische Scheibe 96, die eine Rand­ einfassung mit einem Durchmesser trägt, der dem Rand 99 des Gehäuses 20 entspricht, an dem der Rand 98 mittels eines Dichtringes 100 aufgesetzt ist, wodurch ein fester Sitz gegen die ringförmige Unterseite 102 des Gehäuses 20 gewährleistet wird. Zu diesem Zweck sind Scheibe 96 und Gehäuse 20 durch Rohrnieten 106 und 108 (Fig. 2) verbunden, durch die selbstschneidende Schrauben 109 geführt sind, um den Luftströmungsschalter 10 an einer Leitung zu befestigen.

Die Scheibe 96 ist mit einer Mittelöffnung 110 versehen, in die eine Staubdichtung 111 eingesetzt ist, die von einer Ringdichtung 112 gebildet wird, die aber außerdem mehrere relativ dünne flexible Dichtungsfinger 114 (bei dem Aus­ führungsbeispiel vier Stück) aufweist, um die Kammer 95 gegen Staub in der Luftströmung innerhalb der Leitung zu schützen. Die Finger 114 sind so gestaltet und so nach der Kammer 95 vorgespannt, daß sie an ihren Seitenrändern 115 zusammenlaufen und eine kreisförmige Öffnung 117 an ihren Spitzen 119 bilden (Fig. 5A).

Gemäß Fig. 2 bis 6 weist der Flügel 90 einen metallischen Schaft 120 aus Messing auf, der einen quadratischen Quer­ schnitt besitzt und an dem die Finger 114 der Ringdichtung anliegen. Der Schaft 120 trägt ein Flügelblatt 121, das an einer ebenen Fläche 122 anliegt. Die Befestigung erfolgt durch Schrauben 123. Das Flügelblatt 121 besteht aus dünnem Metallblech. Der Flügelschaft 120 ist an seinem oberen Ende 125 mit einem aufrechtstehenden Flansch 124 versehen, gegen den das rechteckige Ende 127 des Hebelarms 76 anliegt, um den Schaft festzulegen, so daß er sich nicht um die Längs­ achse drehen kann.

Der Schaft 120 erstreckt sich durch den Deckel 92 nach oben durch die Staubabdichtungsfinger 114 und trägt eine Schraube 130. Diese Schraube 130 umfaßt einen Gewindeschaft 132 und einen Kopf 134, wobei der lange Arm 76 des Übertragungs­ hebels 62 ein Loch 135 aufweist. Der Schaft 120 ist mit einer Gewindebohrung 136 versehen, um den Hebelarm 76 zwischen dem Schraubenkopf 134 und dem Flügelschaft 114 zu fixieren. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist die Schraube 130 so angeordnet, daß der Schraubenkopf 134 nicht am Schaltarm 25 anstößt.

Die Ringdichtung 112 ist mit ihren Fingern 114 so vorge­ spannt, daß sie am Flügelschaft 120 anliegen.

Wenn der Luftströmungsschalter 10 zusammengebaut ist, dann verschwenkt die Luftströmung, die gegen den Flügel 90 von der rechten Seite gemäß Fig. 4 bis 6 her auftrifft, den Übertragungshebel 62 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 82. Dadurch wird der Schaltarm 25 im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 4 und 5 verschwenkt und betätigt über den Schaltstößel 77 den Schalter 24. Wenn die Luftströmung in der Leitung abfällt, dann erfolgt eine Gegenbewegung des Arms 25, und die Bereichsfeder 38 gewährleistet, daß der sphärische Kontaktkopf 78 in Berührung mit dem Schaltarm 25 verbleibt. Der Schalter 24 kann durch jede Bewegung des Hebels 62 entweder ein- oder ausgeschaltet werden (Arbeits­ kontakt oder Ruhekontakt).

Die Scheibe 96 ist mit Löchern 155 versehen (Fig. 6), um Nieten 106 bzw. 108 aufnehmen zu können.

Bei dem Luftströmungsschalter 10A gemäß Fig. 7 und 8 sind Gehäuse 20, Schalter 24, Übertragungshebel 62 und Deckel 92 in der gleichen Weise ausgebildet wie bei dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2 bis 6. Der Flügel 90A besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem einstückigen Plastik­ teil, beispielsweise aus Nylon. Der Flügel 90A umfaßt einen Flügelschaft 160, der in das integral hiermit hergestellte Flügelblatt 162 übergeht, das auf der einen Seite 164 mit der Luft beaufschlagt wird und mit Rippen 166 versehen ist. Der Schaft 160 ist am oberen Ende mit einer Öffnung mit einer Gewindebohrung 168 versehen, in die der Schaft 170 einer Befestigungsschraube 172 eingeschraubt ist, die durch ein Durchgangsloch 173 des Hebelarms 76 hindurchgesteckt ist. Der Kopf 174 der Schraube wird auf diese Weise gegen den langen Hebelarm 76 gedrückt. Der Schaufelschaft 160 ist mit einem aufrechtstehenden Flansch 176 versehen, gegen den der Endrand 127 des langen Hebelarms 76 wirkt, um den Flügel 90A gegen Drehung relativ zum Übertragungshebel 62 festzulegen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist der Flügel 90A in der gleichen Weise wie der Flügel 90 in der Kammer 95 festgelegt.

Wenn der Luftströmungsschalter 10 oder 10A an einer be­ stimmten Stelle einer Leitung rechteckigen Querschnitts angeordnet werden soll, dann wird die Leitung mit einem Querschlitz 182 versehen, um den Flügel aufzunehmen, wie dies aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Nachdem der Flügel in die Leitung eingesetzt ist, wird das Gehäuse 20 an der Leitung festgelegt, und es werden die selbstschneidenden Schrauben 109 in die Seitenwand des darunterliegenden Leitungsabschnitts über die Hohlnieten 106 und 108 ein­ geschraubt, um den Luftströmungsschalter an der Leitung festzulegen.

Bei runden Leitungen werden die Schalter 10 und 10A in der gleichen Weise befestigt, und zwar über längere Selbst­ schneideschrauben 109, die den Spalt zwischen den Hohl­ nieten 106 und 108 und der Seitenwand der Leitung über­ brücken, durch die die Schrauben 109 eingeschraubt werden, wie dies aus Fig. 1D ersichtlich ist.

Die Luftströmungsschalter 10 und 10A können benutzt werden, um festzustellen, ob die Luftströmung unter oder über einem vorbestimmten Bereich der Federeinstellung liegt. Dies wird dadurch erreicht, daß physikalisch die Luftströmungs­ geschwindigkeit festgestellt wird. Die benutzte Schalter­ ausbildung bestimmt, ob der Schalter für niedrige, mittlere oder höhere Luftströmungsgeschwindigkeiten bestimmt ist. Die Luftströmungsschalter 10 und 10A sind für verschiedene Luftleitungsquerschnittsabmessungen einstellbar, indem die Flügellänge verändert wird.

Die Luftströmungsschalter können unter Benutzung der Einstellschraube 36 weitgehend angepaßt werden.

Die Luftströmungsgeschwindigkeiten, unter denen der erfin­ dungsgemäße Luftströmungsschalter arbeiten kann, liegen bei etwa 66 bis 830 m/min. Die Erfindung kann zweckmäßigerweise benutzt werden in Verbindung mit Luftleitungen mit einem Querschnitt von etwa 15 cm oder auch mit größeren Luft­ leitungen, wobei beispielsweise ein Signal erzeugt werden kann, wenn die Luftströmung anfängt oder aufhört, um ein Gebläse anzuschalten oder abzuschalten, wenn sich die Luftströmungsrate ändert. Statt dessen oder zusätzlich kann ein Alarm ausgelöst werden, wenn die Luftströmung anfängt oder aufhört.

Bezugszeichenliste

10, 10A Luftströmungsschalter
12, 14, 16 Luftleitung
20 Gehäuse
22 Durchgangsöffnung
24 Mikroschalter
25 Schaltarm
26, 28, 30 Anschlußklemmen
27 Erdungsschraube
32 Wand
34 Ausnehmung
36 Einstellschraube
38 Bereichsfeder
40 Gewindeschaft
42 Mutter
44 Schaft
46 Gehäusewand
48, 50 Flansche
52 Kopf
54 Schlitz
56 Dichtring
58 Ende
60 anderes Ende
62 Übertragungshebel
64 Haube
65 Isolierabschirmung
66 Flansche
68 Stifte
70 Druckmutter
72 kurzer Arm
74 Lasche
76 langer Arm
77 Schaltstößel
78 Kugelkontaktkopf
82 Schwenkachse
84 Löcher
86 Nut
88 Schrauben
90, 90A Flügel
92 Gehäusedeckel
94 Mittelteil
95 Kammer
96 metallische Scheibe
98 Randeinfassung
99 Rand
100 Dichtring
102 Unterseite
106, 108 Rohrnieten
109 Schrauben
110 Mittelöffnung
111 Staubdichtung
112 Ringdichtung
114 Dichtungsfinger
115 Seitenränder
117 Öffnung
119 Spitzen
120 Schaft
121 Flügelblatt
123 Schrauben
124 Flansch
125 Ende
127 Ende
130 Schraube
132 Gewindeschaft
134 Kopf
135 Loch
136 Gewindebohrung
160 Schaft
162 Flügelblatt
164 Seite
166 Rippen
168 Gewindebohrung
170 Schaft
172 Schraube
173 Durchgangsloch
174 Kopf
176 Flansch
182 Querschlitz.

Claims (9)

1. Luftströmungsschalter (10, 10A) mit einem Schalter­ gehäuse (20) für Luftleitungen (12, 14, 16), der bei einer vorbestimmten Luftgeschwindigkeit in der Luftleitung einen elektrischen Schaltkreis steuert, mit den folgenden Merkmalen:

• - das Schaltergehäuse (20) ist mit einem Deckel (92) abgeschlossen;
• - das Schaltergehäuse (20) ist über diesen Deckel (92) an einer Luftleitung (14) derart festlegbar, daß ein Strömungssensor in Form eines Flügels (90; 90A) in den Strömungsquerschnitt einsteht;
• - der Flügel (90; 90A) weist einen Schaft (120; 160) auf, der durch eine Mittelöffnung (110) des Deckels (92) abgedichtet (111) geführt ist und innerhalb einer Gehäusekammer (95) mit einem schwenkbar (82) gelagerten Winkelhebel (62) verbunden ist, wobei der Schaft (120; 160) rechtwinklig an einem Arm (76) des Winkelhebels (62) befestigt ist und wobei der Flügel (90; 90A) quer zur Luftströmung gehalten ist;
• - am anderen Arm (72) des Winkelhebels (62) greift eine Bereichsfeder (38) an;
• - der mit dem Schaft (120; 160) verbundene Hebelarm (76) des Winkelhebels (62) wirkt in einer vorbestimmten Schwenkstellung auf einen Schaltarm (25) eines elektrischen Schalters (24) ein.

2. Luftströmungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (90, 90A) ein an dem Schaft (120; 160) festgelegtes Flügelblatt (121; 162) auf­ weist und daß der eine Ringdichtung (111, 112) durchsetzende Schaft mit dem rechtwinklig hierzu verlaufenden Hebelarm (76) des Winkelhebels (62) mittels einer Schraube (134) verbunden ist.

3. Luftströmungsschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Metallblech bestehende Flügelblatt (121) an dem im Querschnitt rechteckig ausgebil­ deten metallischen Schaft (120) angeschraubt ist.

4. Luftströmungsschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schaft (160) und Flügelblatt (162) einstückig aus Plastikmaterial gefertigt sind.

5. Luftströmungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (92) aus einer Metall­ scheibe (96) besteht, die eine Randeinfassung (98) in Form eines Dichtringes (100) aufweist, der einerseits dem Gehäuse­ rand (99) und andererseits der Wand der Luftleitung anliegt, und daß die Metallscheibe (96) in einer Mittelöffnung (110) die Ringdichtung (111, 112) trägt, die vom Schaft (120; 160) durchsetzt wird.

6. Luftströmungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (112) dünne, flexible Dichtungsfinger (114) aufweist, die elastisch gegen den Schaft (120; 160) in radialer Richtung vorgespannt sind.

7. Luftströmungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Bereichsfeder (28) durch eine Einstellschraube (36) einstellbar ist.

8. Luftströmungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelhebel (62) um eine Achse (82) schwenkbar gelagert ist, die in einer Gehäusenut (86) durch Schrauben (88) festgelegt ist.

9. Luftströmungsschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (96) des Gehäuse­ deckels (92) mit einem Flansch (66) des Gehäuses (20) über Rohrnieten (106, 108) verbunden ist und daß durch diese Rohr­ nieten Schrauben (109) geführt sind, mit denen der Strömungs­ schalter auf der Luftleitung (12, 14, 16) festlegbar ist.