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Magnetische Vorrichtung für die Kontrolle eines fließenden Mediums
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die insbesondere bei Pumpen- und Verteilungsanlagen
für Flüssigkeiten anwendbar ist und bei welcher der dynamische Druck eines durch
eine Leitung strömenden Mediums benutzt wird, um einen Signal- oder Kontrollapparat
od. dgl. in Abhängigkeit des Strömungszustandes des beförderten Mediums zu steuern.
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Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, in welchen ein
der Wirkung des fließenden Mediums ausgesetzter Flügel beim Auslenken Signal- oder
Kontrollapparate betätigt, die nuß er halb der Leitung angeordnet sind. Solche Vorrichtungen
stellen sich in der Regel als fertige Rohrstücke dar, die in die Leitung eingebaut
werden. Der schwingende Flügel ist in diesem Rohrstück auf einer Welle gelagert,
die durch eine Stopfbüchse aus der Leitung heraustritt und deren freies Ende die
außenstehenden Apparate betätigt.
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Die bekannten Vorrichtungen dieser Art weisen hauptsächlich folgende
Nachteile auf: hohes Gewicht und Platzbedarf, die bei steigender Lichtweite der
Leitung zunehmen; schwieriger Einbau, insbesondere bei vorhandenen Leitungen; schweres
Abdichten des Wellendurchtritts, vor allem bei höheren Drücken; der Flügel muß eine
bedeutende Fläche aufweisen, um den durch das Anziehen der Stopfbüchse hervorgerufenen
Widerstand zu überwinden.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, einen Teil der obenerwähnten Nachteile
durch Weglassen der Stopfbüchse auszuschließen. Dies wird in der Regel
dadurch
erreicht, daß an Stelle der mechanischen Steuerung eine magnetische Betätigung vorgesehen
wird, indem ein mit dem Flügel mechanisch verbundener Magnet durch eine unmagnetische
Wand auf einen anderen außerhalb der Leitung angeordneten Magneten bewirkt, der
seinerseits das entsprechende Kontroll- oder Signalgerät steuert.
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Bei den bekannten magnetischen sowie bei den vorerwähnten mechanischen
Vorrichtungen ist aber der verdrehbare Flügel stets auf den Leitungskörper montiert,
so daß nach wie vor die Vorrichtung in einem gesonderten Rohrstück angeordnet werden
muß, das schwer und platzraubend ist und dessen Ein- und Ausbau mit Schwierigkeiten
verbunden ist.
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Man hat bisher auch kaum für die Entlastung des in der Leitung angeordneten
Organs gegenüber der Lagerungswelle Sorge getragen, so daß es notwendig war, für
das Bewegen des Flügels bedeutende Kräfte zu verbrauchen, wodurch eine ungenügende
Empfindlichkeit dieser bekannten Vorrichtung entstand.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine magnetische Vorrichtung
mit auslenkbarem Flügel der vorerwähnten Art zu schaffen, die sich als vorzugsweise
einteiliger Körper kleineren Umfangs darstellt, deren Anschaffungskosten verhältnismäßig
gering sind, und die sich an irgendeiner Stelle einer Leitung genau so wie ein Manometer
oder ein Vakuummeter einbauen läßt, ohne daß es erforderlich ist, für den Ein- oder
Ausbau der Vorrichtung einen Teil der Leitung auseinanderzunehmen, sondern nur eine
Öffnung für den Durchtritt des Flügels an einer geeigneten Stelle der Leitung vorzusehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich außerdem durch eine
große Empfindlichkeit und eine fast vollkommene Entlastung des Flügels aus, dessen
Antrieb nur geringe Kräfte erfordert.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung erfolgt die Betätigung der
elektrischen Kontakte durch eine Sprungschaltung, wie auch die Geschwindigkeit der
Winkelverstellung des Flügels sein mag.
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Die erfindungsgemäße magnetische Vorrichtung weist im wesentlichen
ein Gehäuse aus unmagnetischem Material auf, welches mit Mitteln für seine Befestigung
auf der Leitung und mit einer Offnung versehen ist, die seinen inneren Raum mit
der Leitung verbindet, wobei innerhalb des Gehäuses eine aus einem auslenkbaren
Flügel und aus einem mit diesem kinetisch verbundenen Magneten bestehende Einrichtung
angeordnet ist, wobei der genannte Flügel in dem Gehäuse derart gelagert ist, daß
er allein aus diesem vorspringt, während der Magnet sich innerhalb des Gehäuses
bewegt.
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Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
und aus der Zeichnung hervor. Diese veranschaulicht Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, und zwar ist Fig. I ein Längsschnitt der magnetischen Vorrichtung,
Fig. 2 ein axialer Schnitt des Magneten nach Fig. I, Fig. 3 ein axialer Schnitt
einer veränderten Ausführungsform, Fig. 4 die Darstellung der Anordnung eines Sprungschalters
auf der Vorrichtung nach Fig. I, Fig. 5 eine veränderte Ausführungsform der Fig.
4, Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen eines auslenkbaren Flügels mit aufeinanderlegbaren
Schenkeln.
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In der Ausführungsform der Fig. I ist der Flügel 1 auf einer Welle
2 drehbar gelagert, die auf dem rohrförmigen Ende eines Gehäuses 3 sitzt, das aus
unmagnetischem Material besteht, z. B. aus Bronze, Aluminium oder aus Preßstoff
mit oder ohne Bewehrung.
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Am Oberteil des pendelartig arbeitenden Flügels ist ein Magnet 4
befestigt, der vorzugsweise entsprechend Fig. 2 aus einem in einem Joch 4t angeordneten
Kern 42 besteht. Diese auslenkbare Einrichtung ist derart ausgebildet, daß die beiderseits
der Drehachse befindlichen Massen so ausgeglichen sind, daß der Beharrungszustand
durch sehr geringe Änderungen des dynamischen Druckes variiert.
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Nach dem Einbau des Flügels und des Magneten in das Gehäuse wird
dessen Oberteil durch einen mit Schrauben und Dichtung befestigten Deckel 5 verschlossen.
Der Magnet ist so angeordnet, daß seine magnetische Fläche durch die Wand des Gehäuses
hindurch ein außenliegendes Plättchen 6 aus Weicheisen anziehen kann, das beim Schwenken
um die Welle 7 einen elektrischen Stromkreis öffnen oder schließen kann, der an
die schematisch dargestellten Klemmen 8 und 9 angeschlossen ist.
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Zum Inbetriebsetzen der beschriebenen Vorrichtung wird der Flügel
durch eine entsprechende Öffnung in die Leitung 10 eingeführt, so daß seine Fläche
senkrecht zur Stromrichtung steht. Weiterhin wird das Gehäuse durch seinen rohrförmigen
Teil an die Leitung angeschlossen, und zwar durch Verschraubung oder Flanschverbindung
unter Zwischenlegen einer Dichtung, wobei weder der Flügel noch der Magnet, die
im Gehäuse enthalten sind, mit den außenstehenden Organen durch irgendein bewegliches
Glied verbunden sind.
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Der Querschnitt des Flügels ist so gering, daß seine Durchtrittsöffnung
den Widerstand der Lei tung nicht beeinträchtigen kann.
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Es wird vorausgesetzt, daß das Medium in Richtung des Pfeiles II
fließt und daß die aus dem drehbaren Flügel und aus dem Magneten bestehende Einrichtung
durch ihr Eigengewicht oder eine nicht dargestellte Feder in die ausgezogen gezeichnete
Stellung zurückgebracht wird, sobald das Medium nicht mehr fließt oder dessen Durchflußgeschwindigkeit
zu gering wird. Dabei zieht der Magnet das Plättchen 6 an, wodurch der Stromkreis
unterbrochen wird.
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Fließt dagegen das Medium in der angegebenen Richtung in einer einen
bestimmten Wert überschreitenden Geschwindigkeit, so nimmt der von ihm ausgeübte
Druck den Flügel und den Magneten in die gestrichelt gezeichnete Stellung mit. Das
Plättchen 6 entweicht somit der Wirkung des zu
weit abstehenden
Magneten und wird durch sein Eigengewicht oder durch eine Feder in die Stellung
zurückgebracht, die dem Herstellen des Kontakts der Klemmen 8 und 9 des Stromkreises
entspricht.
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In der veränderten Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Magnet 4 auf
dem Ende einer im Gehäuse 3 geführten Stange 12 befestigt. Der auslenkbare Flügel
I, dessen oberes Ende als Kurvenscheibe oder Hebel ausgebildet ist, überträgt unter
der Wirkung des auf ihn vom Medium ausgeübten Druckes auf die Stange und auf den
Magneten eine Aufwärtsbewegung. Sobald der dynamische Druck des Mediums auf den
Flügel nicht mehr wirkt, kommt der Magnet durch sein Eigengewicht in die ausgezogen
gezeichnete Lage zurück. Dieser wechselnde Ausschlag, der den Magneten näher an
das außenliegende Plättchen 6 aus Weicheisen heran-oder ihn weiter davon abbringt,
bewirkt das Öffnen oder Schließen des an die Kontakte 8 und 9 angeschlossenen Stromkreises.
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Dieser Stromkreis, der somit in Abhängigkeit des fließenden Mediums
und ohne kinematische Verbindung zwischen den in Berührung mit dem Medium stehenden
Teilen und den außerhalb der Leitung befindlichen Organen gesteuert wird, kann unmittelbar
oder über nicht dargestellte Relais beispielsweise zu folgenden Zwecken verwendet
werden: a) zur Betätigung einer optischen oder akustischen Warnvorrichtung, die
z. B. bei zu niedriger Durchflußgeschwindigkeit des Mediums anspricht; b) zur automatischen
Steuerung einer Pumpenanlage in Abhängigkeit der Durchflußmenge; c) zur programmgemäßen
Betätigung von Ventilen oder Mengenreglern; d) zum Anhalten von in Betrieb befindlichen
Maschinen durch Ausschalten von Motoren, z. B. bei zu niedriger Durchflußmenge.
Dadurch können die Maschinen gegen die Gefahr eines Leerlaufs geschützt werden,
z. B. bei fehlender Ansaugung der Pumpen, undichter Ansaugleitung oder verstopfter
Druckleitung.
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Bei dieser letzten Anwendung ist es zweckmäßig, in dem zu steuernden
elektrischen Stromkreis eine an sich bekannte Verzögerungsvorrichtung geeigneter
Art einzuschalten.
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Die vorerwähnten Arbeitsvorgänge sind nicht die einzigen, die mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden können. Die Vorrichtung
kann vielmehr überall da angewendet werden, wo irgendein Apparat abhängig von der
Strömung eines Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit, gesteuert werden muß.
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Im Rahmen der Erfindung können verschiedene andere Ausführungsformen
vorgesehen werden, indem die Form, die Art, die Abmessungen oder die Ausbildung
der Hauptorgane geändert werden.
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So kälin z. a) die Relativlage des Magneten und des von ihm beeinflußten
Plättchens umgekehrt werden, indem das Plättchen auf dem schwenkbaren Flügel innerhalb
des Gehäuses befestigt und der Magnet außerhalb des Gehäuses angeordnet ist (Fig.
5); b) ein Hufeisenmagnet verwendet werden; c) die magnetische Wirkung dadurch verstärkt
werden, daß an Stelle des Plättchens 6 aus Weicheisen ein zweiter Magnet entsprechender
Polarität verwendet wird; d) für die Steuerung des elektrischen Stromkreises ein
Sprungschalter bekannter Art angewendet werden, wie z. B. ein Quecksilber-Kippschalter
oder ein Hebelschalter mit trockenen Kontakten der handelsüblichen Art. Fig. 4 zeigt
die Anwendung eines solchen Schalters bei der Vorrichtung nach Fig. 1. Die Betätigung
des Schalters wird dabei durch einen Druckknopf I3 bewirkt, der von dem Hebel 14
gesteuert wird, auf welchem das Weicheisenplättchen 6 sitzt. In einer geänderten
Ausführungsform der Fig. 4 zeigt Fig. 5 eine Anordnung, in welcher das Plättchen
nicht mehr von dem Hebel des Schalters getragen wird, sondern diesen über eine geeignete
kinematische Verbindung betätigt; e) an Stelle des Ausschalters eine andere nicht
elektrische Vorrichtung betätigt werden' f) ein verformbarer Flügel oder ein Flügel
mit veränderlicher Fläche angewendet werden. Die Fig. 6 und 7 stellen beispielsweise
einen zweiteiligen Flügel- dar, dessen beide Schenkel bei dem Einbau aufeinandergebracht
werden, damit der Flügel durch eine möglichst kleine Durchtrittsöffnung in die Leitung
eingeführt und nach dem Einbau durch eine Feder 15 gespreizt werden kann und damit
dem Medium eine größere Fläche bietet.
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Die mit dem beförderten Medium in Berührung stehenden Organe können
im Bedarfsfall gegen Oxydation oder gegen chemische Einwirkung des Mediums durch
entsprechende Behandlung geschützt werden oder aus einem geeigneten Material bestehen.
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Die gesamte Vorrichtung kann in einem mehr oder weniger dichten Kasten
mit entsprechenden Zutrittsöffnungen angebracht sein.