DE1160201B - Einrichtung zur Kontrolle des Durchflusses von Fluessigkeiten durch Leitungen - Google Patents

Description

ANMELDETAG: 13. JULI 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 27. DEZEMBER 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kontrolle des Durchflusses von Flüssigkeiten durch Leitungen.

In der Industriepraxis ist es oft erforderlich, den Flüssigkeitsdurchfluß zu kontrollieren, ζ. Β. bei Kühlwasser-Stromkreisen, bei Schmieröl-Stromkreisen u. dgl. Sehr oft wird gefordert, daß die Kontrolle des Durchflusses automatisch erfolgt, z. B. in der Weise, daß bei Unterbrechung des Durchflusses oder beim Sinken der Durchflußmenge unter eine zulässige Grenze ein elektrischer Stromkreis unterbrochen oder geschlossen wird, welcher den veränderten Zustand signalisiert oder die Einrichtung unmittelbar zum Stillstand bringt.

Es sind bereits auf magnetischem oder mechanischem Prinzip beruhende Geräte bekannt, welche den Durchfluß gemäß oben angeführter Bedingungen kontrollieren. Sie weisen jedoch nachstehende Mängel auf:

Unmittelbar im Gerät sind bewegliche Übersetzungsmechanismen vorgesehen, welche eine beträchtliche Störanfälligkeit haben. Für die Übersetzung wird eine magnetische Kopplung mittels permanenter Magnete verwendet, wodurch ein dauerndes Absetzen ferromagnetischer Verunreinigungen, z. B. von Stahlspänen, im Schmieröl eintritt, welches die Wirkungsweise des Gerätes stört. Die Einrichtungen sind herstellungsmäßig kompliziert und teuer. Der für die Wirkungsweise dieser Geräte erforderliche minimale Druck und die minimale Durchflußmenge sind verhältnismäßig groß, weshalb diese Geräte in manchen praktischen Fällen überhaupt nicht zur Anwendung gelangen können.

Zur Durchflußmengenmessung sind Einrichtungen bekannt, die nach dem Prinzip der Induktionsänderung arbeiten. Dort ist ein Meßrohr vorgesehen, welches von einer Spule umgeben ist und einen durch seine Bewegungen die Impedanz der Spule beeinflussenden ferromagnetischen Körper einschließt. Je größer die Durchflußmenge ist, desto weiter wird der Körper relativ zur Spule verschoben, wobei sich ihre Selbstinduktivität ändert. Der gemessene Wert der Selbstinduktivität ist demnach ein Maß für die Durchflußmenge.

Derartige Einrichtungen sind für den obengenannten Zweck der bloßen Kontrolle des Hindurchfließens einer genügenden Menge unvorteilhaft. Die Feststellung des jeweiligen Wertes für die Durchflußmenge ist in diesem Falle uninteressant. Es genügt, daß angezeigt wird, ob der Flüssigkeitsstrom in der Leitung eine ausreichende Flüßigkeitsmenge in der Zeiteinheit liefert. Sinkt die Liefermenge unter einen bestimmten Wert, so soll ein Signal ausgelöst werden. Auf diesen

Einrichtung zur Kontrolle des Durchflusses von Flüssigkeiten durch Leitungen

Anmelder:

Zävody elektrotepelnych zarizeni (ZEZ) närodni podnik, Prag

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt, Göttingen, Groner Str. 35

Beanspruchte Priorität: Tschechoslowakei vom 21. Mi 1958 (Nr. 3859)

Oldrich Broucek, Prag, ist als Erfinder genannt worden

Mindestwert muß die Einrichtung eichbar sein. Eichmöglichkeiten bestehen aber bei den oben besprochenen Meßeinrichtungen nur, indem man mindestens eines ihrer wesentlichen Teile gegen ein anderes austauscht.
Dieser Austausch muß so oft wiederholt werden, bis endlich die richtige Einstellung gefunden ist. Dazu benötigt man eine Vielzahl genauestens kalibrierter Meßrohre, wenn man von einem einheitlichen Durchmesser des als Schwimmer dienenden ferromagnetischen Körpers ausgeht, oder eine Vielzahl ebenfalls sehr genau kalibrierter Schwimmer, wenn von einem einheitlichen lichten Meßrohrdurchmesser ausgegangen wird. Es ist aber gar nicht möglich, so viel Einzelteile auf Lager zu halten, daß man die Einrichtung in einem praktisch ausreichenden Bereich wahlweise auf bestimmte, innerhalb dieses Bereiches liegende Werte von Mindestdurchflußmengen eichen kann. Außerdem würde eine solche Lagerhaltung sehr kostspielig sein. Die Erfindung hat eine nach dem Prinzip der Induktionsänderung arbeitende Einrichtung zur elekirischen Kontrolle des Durchflusses von Flüssigkeiten geschaffen, bei der der obengenannte Nachteil vollkommen ausgeschaltet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der ferromagnetische Körper als im Rohr in axialer und radialer Richtung frei beweglicher, an seiner Oberseite offener zylindrischer Kolben ausgebildet ist, der am Boden eine bei an der Rohrwandung anliegenden Schwimmern an

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sich bekannte Durchflußöffnung aufweist, deren Größe zwecks Eichung nach der gewünschten anzuzeigenden Durchflußmenge bemessen ist.

Diese Ausführung gewährt ejne Eichmöglichkeit über einen praktisch stufenlosen, sehr weiten Bereich, der von einer durch die Toleranz des Kolbens im Rohr und einer Mindestgröße der Bohrung im Kolbenboden festgelegten Mindestdurchflußmenge seinen Ausgang nimmt. Wählt man bei der Herstellung der Einrichtung diesen Wert so, daß er unterhalb des Wertes liegt, der in der Anlage, in der die Einrichtung Verwendung finden soll, üblicherweise vorliegt, so kann durch Vergrößerung der Bohrung praktisch jeder gewünschte Wert für die anzuzeigende Mindestdurchflußmenge innerhalb des genannten Bereiches eingestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Einrichtung nach der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 und 3 eine Schaltung für die das Rohr umgebende Spule und

Fig. 4 und 5 Vektordiagramme.

Die Einrichtung besitzt einen zylindrischen Kolben 1 aus ferromagnetischem Material (Stahl), welcher in ein von der zu beobachtenden Flüssigkeit durchströmtes Rohr 3 aus nichtmagnetischem, nichtleitendem Material eingesetzt ist. Auf den unteren Teil des Rohres 3 ist eine Induktionsspule 2 von geeignetem Drahtquerschnitt und Windungsanzahl aufgezogen, für welche der zweckmäßig gleich lange Kolben 1 den Kern bildet. Die Spule ist mit einem äußeren Mantel 5 aus weichem Stahlblech versehen. Die Spule 2 ist mit der Spule eines geeigneten Relais in Serie geschaltet und der ganze Stromkreis an eine niedrige Wechselspannung angeschlossen. Die von unten nach oben durch das Rohr 3 strömende Flüssigkeit fließt durch die Ausströmdüse 4 ab. Das ganze Gerät wird von einem Rahmen 6 gehalten, welcher mittels der Verschraubung? an die Zuführungs-Rohrleitung angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt:

Die das Rohr 3 von unten nach oben durchfließende Flüssigkeit hebt unter dem Einfluß der hydraulischen Widerstände entgegen der Wirkung der Spule 2 den Kolben 1 in den oberen Teil des Rohres 3, in welchem er so lange gehalten wird, wie Flüssigkeit hindurchströmt. Durch das Hinausschieben des ferromagnetischen Kernes, welchen der Kolben 1 darstellt, wird ein beträchtlicher Abfall der Impedanz der Spule 2 bewirkt. Durch den Abfall der Impedanz der Spule 2 kommt es zu einem Anwachsen von Strom und Spannung an der Relaisspule, welche den Stromkreis I-II schließt. Das Schaltschema für diesen Fall zeigt Fig. 2, das Vektordiagramm der Spannungen die Fig. 4. Hier bedeutet E₁. die Spannung an der Relaisspule, E_c die Spannung an der Spule 2 der Kontrolleinrichtung und E die Niederspannung des Wechselstromnetzes.

Wenn der Flüssigkeitsstrom aufhört, so sinkt der Kolben 1 durch sein Eigengewicht in die untere Hälfte des Rohres 3, das ist in die Spule 2, wodurch ihre Impedanz anwächst, Strom und Spannung der Relaisspule anwachsen und dadurch der Stromkreis I-II unterbrochen wird. Das Schaltschema für diesen Fall ist in Fig. 3 dargestellt, das Vektordiagramm in Fig. 5. Die Bedeutung der Bezeichnungen E_n E_c und E ist die gleiche wie im vorhergehenden Falle.

Zur Vergrößerung des Unterschiedes der Spulenimpedanz bei ein- und ausgeschobenem Kolben wird die Spule mit der äußeren Abdeckung 5 aus schwachem, weichem Stahlblech versehen, welches einen

ίο magnetischen Kreis ausbildet. Die Stirnseiten der Abdeckungen sind mit zylindrischen Ansätzen versehen zur Verminderung des resultierenden magnetischen Widerstandes. Die Länge des Kolbens gleicht der Länge der Spule einschließlich der Länge der zylindrischen Ansätze an den Stirnseiten der Abdeckung. Der Kolben 1 ist aus einem weichen Stahlrohr ausgebildet, an dessen unteres Ende ein Blechboden angelötet ist. Der obere Teil des Kolbens 1 ist längs des Umfanges durch vom offenen Ende ausgehende Schnitte geschlitzt, einerseits um die Wirbelstromverluste zu vermindern, andererseits um den Flüssigkeitsdurchfluß zu erleichtern, wenn der Boden des Kolbens 1 nicht mit einer Öffnung versehen ist, z. B. bei der Kontrolle sehr kleiner Durchflußmengen. Das Spiel zwischen, dem Kolben 1 und dem Rohr 3 kann ziemlich beträchtlich sein, beide Teile können in groben Toleranzen hergestellt werden.

Bei der Verwendung der Einrichtung für größere Durchflußmengen wird in den Boden des Kolbens 1 eine öffnung von geeignetem Durchmesser gebohrt. Das gleiche Gerät kann für einen großen Bereich kontrollierter Durchflußmengen verwendet werden, indem bloß die Öffnung im Kolbenboden angepaßt wird. Der für die Wirkungsweise des Gerätes erforderliehe Verlustdruck ist viel kleiner als bei den Geräten anderer Systeme, das gleiche gilt von der minimalen kontrollierten Durchflußmenge.

Die Wirkungsweise der Einrichtung wird bei der Kontrolle der in der Praxis überwiegend auftretenden Durchflüsse von groben Toleranzen bei der Herstellung von Rohr und Kolben nicht beeinflußt und auch nicht durch Abweichungen im Kolbengewicht, was mit Rücksicht auf eine billige Herstellung vorteilhaft ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Einrichtung zur elektrischen Kontrolle des Durchflusses von Flüssigkeiten, bestehend aus einem von einer Spule umgebenen Rohr und einem vom Rohr eingeschlossenen, durch seine Bewegungen die Impedanz der Spule beeinflussenden ferromagnetischen Körper, dadurch gekennzeich net, daß der ferromagnetische Körper als im Rohr (3) in axialer und radialer Richtung frei beweglicher, an seiner Oberseite offener zylindrischer Kolben (1) ausgebildet ist, der am Boden eine bei an der Rohrwandung anliegenden Schwimmern an sich bekannte Durchflußöffnung aufweist, deren Größe zwecks Eichung nach der gewünschrten anzuzeigenden Durchflußmenge bemessen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 307 364, 881262,
   897488.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen