Die Erfindung betrifft einen strömungsbetätigten Fühler mit Strahl unterbrechung, bei welchem ein Strahl, insbesondere von Luft. aus einer Senderdüse austritt und einen freien Raum durchläuft. in welchem er direkt oder indirekt durch die Anoder Abwesenheit eines Gegenstandes beeinflusst wird. Der Strahl erreicht in nicht beeinflusstem Zustand ein Empfangssystem. in welchem der Strahl ein Drucksignal erzeugt, welches den nicht beeinflussten Zustand des Strahles bzw. die Anwesenheit eines Gegenstandes anzeigt.
Derartige strömungsbetätigte Fühler werden allgemein angewendet in Fällen. in welchen die Anwesenheit oder der Durchgang eines Gegenstandes an einem bestimmten Ort wahrzunehmen ist. Derartige Fühler werden hauptsächlich in denjenigen Fällen eingesetzt. in welchen die Verwendung von mechanischen, elektrischen oder elektronischen Mitteln nicht zweckmässig oder nicht möglich ist.
Strömungsbetätigte Fühler sind hauptsächlich in zwei Bauarten verwirklicht: mit direkter Messung und Unterbrechung des Strahles bei Durchgang des wahrzunehmenden Gegenstandes durch den freien Raum mittels eines Drucksignales bei Abwesenheit des Gegenstandes oder mit indirekter Messung durch Strahlablenkung mittels eines weiteren Strahles, welcher im freien Raum auf den ersten Strahl auftrifft, wobei der weitere Strahl durch einen Gegenstand unterbrochen wird, welcher sich entlang eines Weges bewegt und seinerseits ein Drucksignal erzeugt, wenn der wahrzunehmende Gegenstand vorhanden ist.
Bei bekannten Ausführungsformen von strömungsbetätigten Fühlern wirkt der Strahl in der Empfangsdüse direkt auf Druckmessvorrichtungen und erzeugt in denselben ein Drucksignal. Der Strahl nimmt, selbst wenn die Flüssigkeit vor der Verwendung bzw. Einspeisung filtriert und gereinigt wurde, auf dem Weg durch den freien Raum verschiedene Unreinheiten, hervorgerufen durch atmosphärische Bedingungen der Umgebung, auf.
Derartige Unreinheiten sammeln sich in der Empfangsdüse mit der Zeit an, bis sie die letztere verstopfen oder deren Eigenschaften verändern. Diese Wirkung kann im übrigen auch davon herrühren, dass man Empfangsdüsen von kleinerem Durchmesser anordnet, um ein gutes Durcksignal zu erhalten oder um den Verbrauch von Luft in annehmbaren Grenzen zu halten.
Im Hinblick auf die vorbeschriebenen Tatsachen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen strömungsbetätigten Fühler für den vorbeschriebenen oder einen andern Zweck zu schaffen. welcher die Nachteile der Ansammlung von festen oder flüssigen Unreinheiten in der Empfangsdüse und in den Leitungen vermeidet.
Zu diesem Zweck unterscheidet sich der Fühler gemäss vorliegender Erfindung von bekannten Bauarten dadurch, dass das Empfangssystem einen freien Durchgang für den Strahl in die Atmosphäre und mindestens einen Kanal aufweist, welcher in den Durchgang einmündet und mit einem Messapparat verbunden ist, welcher bei Durchgang eines Gegenstandes mit beliebiger Geschwindigkeit eine im Kanal entstehende Veränderung anzeigt. Mit anderen Worten wird durch die Erfindung eine allgemein bekannte Wirkung des Druckabfalls in einem Luftstrom bei erhöhter Geschwindigkeit benützt, um die Gegenwart oder die Abwesenheit des Luftstroms in einem Messapparat anzuzeigen.
Dadurch wird die Ansammlung von Unreinheiten im Empfangssystem verhindert, einerseits weil der Luftstrom in die Atmosphäre ausströmen kann, andererseits weil der Kanal oder die Verbindungsleitungen sich unter einem Unterdruck befinden. welcher bei Abwesenheit des Strahles höchstens bis zum Luftdruck ansteigt.
Der freie Durchgang kann als einseitige Führung ausgebildet sein, längs welcher sich der Strahl bewegt und in welche mindestens eine Öffnung eines Verbindungskanales zu einem Messapparat einmündet. In einer bevorzugten zweckmässigen Ausführung ist dieser freie Durchgang in der Richtung senkrecht zur Achse des Strahles geschlossen und bildet eine Düse.
Dadurch kann eine genügende Geschwindigkeit des Strahles erreicht werden, welche auch genügend Druckabfall bei verhältnismässig bescheidenem Verbrauch von Luft erzeugt.
Mit der Absicht, den höchst möglichen Grad eines Druckabfalls zu erzeugen, ist es zweckmässig, im freien Durchgang eine Erweiterung des Querschnitts, absatzweise oder allmählich übergehend, in der Richtung des Strahles vorzusehen, um eine Strecke der Entspannung des Strahles zu bilden. Der Verbindungskanal zum Messapparat muss am Anfang der Strecke der Strahlentspannung angeordnet sein. Bei einem Empfangssystem in der Form einer Düse, welche beidseitig gegen die Atmosphäre offen ist, ist es möglich, die Strecke der Strahlentspannung mit gleichbleibendem Querschnitt anzuordnen.
Zweckmässigerweise wird aber auch eine Strecke mit sich verminderndem Querschnitt angeordnet, um den Strahl vor Beginn der Strecke der Strahlentspannung zu verdichten.
Die Erfindung wird in einigen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und durch die Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der wichtigen Teile eines strömungsbetätigten Fühlers, im Schnitt,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines strömungsbetätigten Fühlers.
Vorerst bezugnehmend auf Fig. 1 besteht der wichtigste Teil eines strömungsbetätigten Fühlers aus einer Senderdüse 10.
welche an eine Quelle von Druckluft angeschlossen ist. Die Gestaltung der Öffnung 12 der Senderdüse 10 entspricht den normalen Bedingungen'für derartige Fühler. Der Luftstrom, welcher aus der Düsenöffnung 14 der Senderdüse 10 austritt.
durchmisst einen freien Raum 11 der Umgebung oder der Atmosphäre. Längs der Wegstrecke des Strahles, in der Zeichnung durch eine Achse 15 dargestellt, kann der Strahl direkt oder indirekt beeinflusst werden durch die Anwesenheit mindestens eines Körpers in einer bestimmten Lage, wie weiter unten näher beschrieben. Im Falle, in welchem die erwähnte Wegstrecke des Strahles nicht beeinflusst wird.
erreicht der Strahl ein Empfangssystem 16. Im dargestellten Beispiel besteht das Empfangssystem 16 aus einer zum Strahl koaxialen Düse mit kreisförmigem Querschnitt und einem konischen Einlauf 18, an welchen sich der Mittelteil 20 mit vermindertem Durchmesser gegenüber dem Einlauf anschliesst. Dem Mittelteil 20 folgt ein Abschnitt mit grösserem Durchmesser, in welchem sich der Strahl ausdehnen kann.
In Richtung des Pfeiles 19 erreicht der Strahl durch die Öffnung 24 die Atmosphäre. Man ersieht hieraus, dass der Strahl das Empfangssystem 16 vollständig durchquert, worauf er sicl: in der Atmosphäre auflöst. Hiebei kann der Strahl keine Ansammlung von Unreinheiten im Innern des Empfangssystems 16 erzeugen.
In den Innenraum des Empfangssystems 16. vorzugsweise am Anfang der Strecke 22-24 der Ausweitung des Strahles.
mündet ein Kanal 26, dessen anderes Ende mit einem Messapparat 28 verbunden ist, welcher einen im Kanal 26 entstehenden Druckabfall anzeigen kann. Der Druckabfall wird in bekannter Weise im Kanal 26 erzeugt, wenn der Strahl durch das Empfangssystem 16 hindurchfliesst. Physikalisch ist diese Wirkung bekannt als statischer Druck eines Gases im Inneren einer Düse. Im Kanal 26 und im Messapparat 28 können auch keine Rückstände festgestellt werden, weil diese Bestandteile während des Betriebs normalerweise einem Unterdruck ausgesetzt sind, welcher höchstens den Druck der Atmosphäre erreichen kann. Der letztere Fall tritt ein, wenn der Strahl das Empfangssystem nicht erreicht.
Aus dem oben Beschriebenen geht hervor. dass das Empfangssystem 16, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, irgend eine Ausführungsform annehmen kann. Als einfachster Fall ist ein freier Durchgang in die Atmosphäre zu betrachten, in welchen einer oder mehrere Kanäle 26 einmünden. Es ist zweckmässig, um den bestmöglichen Wert eines Signals für den Druckabfall zu erreichen, dass der freie Durchgang eine Erweiterung des Querschnittes senkrecht zur Achse des Strahles aufweist, um den Strahl über eine Strecke auszuweiten, wobei der oder die Kanäle im Anfang dieser Strecke in den Durchgang einmünden. Es ist ebenso zweckmässig, anzuordnen, dass der freie Durchgang eine Strecke 18 mit sich verminderndem Querschnitt aufweist, um den Strahl vor Beginn der Strecke der Entspannung zu verdichten.
Im übrigen Teil entspricht das Empfangssystem bekannten Ausführungen, welche von Einzelheiten und von der Durchführung des betreffenden Fühlers abhängig sind.
Das in Fig. 1 dargestellte Empfangssystem kann für Fühler verwendet werden, welche nach bekannten Bedingungen arbeiten, insbesondere für Fühler gemäss den Anwendungsformen von Fig. 2 und 3. Fig. 2 zeigt einen Fühler mit direkter Anzeige, bei welchem die Senderdüse 110 und das Empfangssystem 116 in einem Abstand 111 auf einem Körper 130 montiert sind. Der Körper 130 weist einen freien Raum auf, durch welchen der Strahl sich längs der Achse 115 bewegt.
Wenn ein Gegenstand die Bahn des Strahles unterbricht, erzeugt der Messapparat 128 ein Signal, welches die Druckänderung im Kanal 126 anzeigt. Der Druck im Kanal 126 steigt auf den Wert der Atmosphäre und zeigt auf diese Weise die Gegenwart des wahrzunehmenden Gegenstandes an.
In Fig. 3 ist eine Senderdüse 210 dargestellt, welche einen Strahl erzeugt, der sich längs der Achse 215 bewegt. Dieser Strahl erreicht das Empfangssystem 216 und liefert auf diese Weise ein Signal, welches den Druck im Kanal 226, gemessen durch die Messapparatur 228 anzeigt. Auf diesen Strahl trifft im freien Raum 211 ein weiterer Luftstrahl, welcher von der Düse 240 erzeugt wird und sich längs der Achse 217 bewegt.
Die letztere steht senkrecht zur Achse 215. Der zweite Strahl durchquert den freien Raum, welcher mit 213 bezeichnet ist.
Der aus der Düse 240 austretende Strahl beeinflusst den aus der Düse 210 austretenden Strahl in der Weise, dass im Messapparat 228 ein Signal erzeugt wird, so dass der Druck im Kanal 226 gleich dem Druck der Atmosphäre ist. Bewegt sich in der Bahn des Strahles aus der Düse ein Gegenstand, so wird dieser Strahl unterbrochen, so dass der Strahl aus der Düse 210 ungestört das Empfangssystem 216 erreichen kann. In diesem Falle erzeugt die Messapparatur 228 ein Signal, welches einen Druckabfall im Kanal 226 anzeigt.
Die Bedingungen der Anwendung und der Anordnung der oben beschriebenen Ausführungsformen können von denjenigen der Beschriebenen verschieden sein. Ebenso können auch die Empfangssysteme verschieden sein. Man kann beispielsweise mehrere Kanäle 26 anordnen, welche unabhängig voneinander den Messapparat 28 speisen. Die Kanäle 26 können in einen Raum zusammengeführt werden, welcher vor der Messapparatur liegt und dadurch den Druckabfall vorwegnimmt.