DE1801952A1

DE1801952A1 - Vorrichtung zum UEberwachen von Stroemungen

Info

Publication number: DE1801952A1
Application number: DE19681801952
Authority: DE
Inventors: Seulen Dr-Ing Gerhard; Peter Klaerner
Original assignee: Honsberg & Co KG
Current assignee: Honsberg & Co KG
Priority date: 1968-10-09
Filing date: 1968-10-09
Publication date: 1970-10-15
Also published as: GB1231549A; DE1801952B2

Description

Vorrichtung zum i'berwachen von Strömungen

Für das t'berwachen von Strömungen sind eine große Anzahl von Einrichtungen bekannt· Diese bedienen sich fast alle der Ausnutzung des Differenzdruckes, der entsteht, wenn die Strömung durch Staudüsen, gegen Prallplatten, durch hohlgebohrte Kolben oder dergl. geleitet wird. ttei Staudüsen wird der höhere Druck vor der Düse mit dem niedrigeren Druck hinter der Düse verglichen. Bei Prallplatten wird im allgemeinen die vom Differenzdruck abhängige Winkelstellung der Platte zur Strömungsrichtung verändert.wodurch ein Zeiger bewegt bzw. eine Schalteinrichtung betätigt wird. Bei gebohrten Kolben ist meist ein Permanentmagnet vorgesehen, der bei Verschiebung des Kolbens gegen den Druck einer Feder eine außerhalb des Strömungsraumes angeordnete Magnetschalteinrichtung betätigt oder über ein Ilebelsystem einen Zeiger verschiebt. Auch bei Strömungewächtern, bei denen in einen Ventilgehäuse ein Strömungskörper vorgesehen ist, der mit einem Magnetring einen zentral angeordneten Schutzgasmagnetechalter betätigt, bewirkt der DIfferenzdruek vor und hinter dem Strömungskörper die Verschiebung desselben und damit die Betätigung des zentral gelegenen Schutzgasschalters.

Alle diese Strömungswächter haben bei ihrer Verwendung für die Überwachung von Flüssigkeiten mit sich ändernder Viskosität den Nachteil, dafi sich die Anzeige und/oder der Schaltpunkt in Abhängigkeit der Viskosität verschiebt. Wird die Viskosität größer, so schaltet das Gerät bei kleinerer Menge bzw. es zeigt eine größere Menge an, als in Wirklichkeit fließt. Bei abnehmender Viskosität wird der ^chaltpunkt in Richtung auf eine größere Menge verschoben· Die Anzeige dagegen verschiebt sich in Richtung auf eine zu geringe Menge.

Die Viskositätsänderung der zu überwachenden Flüssigkeit hängt von der Temperaturveränderung des Mediums ab· Beispielsweise bei Hydraulikölen ändert sich die Viskosität mit der Temperatur derart, daß bei höherer Temperatur die Viskosität geringer wird und umgekehrt. Für jede ülsorte ist im allgemeinen die temperaturabhängige Viskositätsänderung bekannt. Dabei ist nicht in allen Fällen eine lineare Änderung festzustellen, sondern es kommt vor, daß bVei höheren Temperaturen eine geringere Änderung pro C eintritt als im Bereich geringerer Temperatur»

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BAD ORIGINAL

Die vorliegende Erfindung vermeidet den Nachteil unrichtiger Mengenanzeige oder falscher Schaltpunktlage beim Überwachen der Strömungamgnge flüssiger Medien mit temperaturabhängige· Viskoeitätsgrad unter Verwendung von mit Differenzdruckaiifnehmern wie Staudiieen, IYaIlplatten, Kolben oder dergl. ausgerüsteten Strömungewächtern dadurch, daß ein in Abhängigkeit der Temperaturänderung des zu überwachenden Mediums seine Form verändernder Körper im Bereich des Differenzdruekaufnehraers und/oder der Schalt- oder Anzeigevorrichtung eingebaut ist. Befindet sich dieser Formkörper im Bereich de* Differenzdruckaufnehmer· wie der Prallplatte, der Staudüse, dem Kolben oder dergl. so verändert k er bei teraperaturabhängiger Formänderung den Strömungswiderstand an Differenzdruckaufnehmer, um bei höherer Viskosität einen geringe***) relativen Differenzdruck zu erhalten als bei niedrigerer Viskosität, bei der der relative Differenzdruck höher sein muH.

Wird der Formkörper im Bereich der Schalt- oder Anzeigevorrichtung eingebaut, so verändert «r bei te«p*raturabha'ngiger Formänderung die Lage der Schalt- oder A&«eigepunkte derart, äaÄ dl· angezeigten Meagen bzw. die für das Sehalten erforderlichen Mengen gleich sind, obwohl die Differenzdrucke wegen der unterschiedlichen Viskosität ebenfalls unterschiedlich sind·

Als Formkörper können gemäß der Erfindung Bimetalle verwendet werden, deren Länge und/oder Winkelstellung sich bekanntlich bei Temperaturw änderung ebenfalls ändert· Die den Differenzdruck oder die Schaltoder Anzeigestellung beeinflussende Formänderung kann dabei linear zur Temperatur verlaufen, wobei zusätzlich eine Anpassung aft die temperaturabhängige Viskositätsänderung erfolgen kann, um eine nichtlineare Differenzdruck- oder Lageänderung zu erreichen·

Bei Verwendung von Bimetallgliedern müssen diese der Art und Ausführung der Strömungswächter angepaßt werden, um den srfindungsgeaäßen Zweck sicherzustellen. In Abbildung 1 ist die Erfindung in Verbindung mit einem mit Prallplatte arbeitenden Strömungswächter bekannter Öauart gezeigt· Es ist 1 ein Strömungerohr, durch das das zu überwachende flüssige Medium in Richtung des Pfeiles 2 strömt. 3 ist eine Prallplatte, die über den Hebel 4 gegen den Zug der Feder β den Schaltsr 7 betätigt. Der Hebel 4 ist bei 5 drehbar gelagert. Die Einstellung der Schalt-

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BAD ORiQiNAL

mencre kann durch Vprändprunc dos !lurchmcssprs der Prallplatte ΓΊ, durch Veränderung des F'ederzinres der Feder 6 oder durch Veränderung der Lage dos Sc'nlters 7 erfolTpn· Auch dip I änre des üehpls 4 bepinflußt dip Schal tmen'^e. Dip rbprtra<^runn; der Bewegung vom Strömungsraum nach auPen wird "her den Metallbalg 8 bewerkstellißt»

Gennß der Erfindung 1st bei 9 zwischen der Prallplatte T und dem Hebel 4 ein Bimetall^lie»d 9 vorgesehen. Dieses Glied liefet in dem zu überwachenden Medium und ändert seine For« mit der Temperatur dieses Mediums. Wird diese Temperatur hoher, so bringt die Formänderung des Körpers 9 dip Prallplatte 3 in eine Stellung, in der diese Prallplatte T senkrecht zur Strönmnpsriehtung des Mediums liegt. In der Abbildung 1 ist diene Stellung für pinen Betrieb Uci höchster Temperatur des Mediums gezeichnet. .'~inkt die Temperatur des Mediums ab, so wird der Neigungswinkel «wischen Strömungsrichtuni und Prallplatte größer, d.h. die Platte kommt in eine mehr oder weniger geneigte Schräglage zur Strömung, Da gleichzeitig die Viskosität einnimmt und damit auch die an der Prallplatte angreifenden Reibungskräfte, bleibt der Schaltpunkt für die gleiche Menge des Mediums erhalten« Die Länge und Breite sowie Stärke dee Biraetallgliedes sowie die verwendeten beiden Werkstoffe für dasselbe richten sich nach dem zu überwachenden Medium und seiner temperaturabhängiRen Viskositätsänderung. Das IHmota 11 r,\ied 9 wird immer so ausgebildet, (laß für alle ßetriebstenperaturen die Schal t punkte gleich sind. In ileicher teise kann »lie Erfindung auch in einen Strömungswächter benutzt werden, der als Αη.τ i ;r<*gerät ausgebildet ist oder der sowohl Anzeige- als auch Schalt— ccrHt ist.

In Abbildung 2 ist die Erfindung in Verbindung mit einem Strömun^sfcächter dargestellt, der nit einer Staudüse zur Aufnahme des Differenz" druckes ausgestattet ist. 11 ist das Strömungerohr, welches «it der , Düse 12 versehen ist. 13 und 14 sind die den Differenzdruck an das Anzeige- oder Schalt gerät abgebenden Leitungen. Das flüssige Mediue strömt in Richtung der Pfeile 15 und 16. Erfindunjre^eeaß wird der bei 17 dargestellte Biraetallkörper eingesetzt, der mit einem Winkel bei 18 in der Rohrwand befestigt ist. Hei Teraperatursteigerung und danit Abnahme der Viskosität verkleinert der bimetal!körner 17 den Strörauneenuerschnitt, so d«ift i'er Di ff^renZdruck 1"V'14 f'ir !rleiche Mention trotz unterschiedlicher 'ίρϋηιηε; an «irr D'isc 12 rl^ich bleibt. Der in \bb.

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BAD ORIGINAL

1 tr Querschnitt zeigt hei 17 den Hiinetal 1 körper, der hei IR am Strömungsrohr befestigt ist und sich i ii . Richtung des Pfeiles 19 verschiebt. Der i'urchst römquerschni tt 12 wird dabei vergrößert oder verkleinert. Der Körper 17 kann zur Gänze aus Himetall hergestellt sein. Es können jedoch auch nur Abschnitte, beispielsweise zwischen dem iVinkelteil IB und dem Körper 17 aus Bimetall hergestellt sein. l^riir dip \uswahl der Form und des Werkstoffes gilt das gleicher was in Verbindung mit Abbildung 1 ausgeführt wurde.

In Abbildung 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der ein Bimetallkörper als Träger der Anzeige- und/oder Schalteinrichtung eingebaut ist, um eine viekositateunabhangige Anzeige und/oder k Schaltung zu erreichen. 21 ist ein Strömungsrohr, das von dem flüssigen Medium in Richtung 22 durchflossen wird· Ein Permanentmagnetring 23, der durch eine Feder 24 abgestützt ist, die durch einen Ring 25 gehalten wird, betätigt bei Verschiebung einen Schutzgasschalter 26. Erfindungegeeaß wird dieser auf den Bimetallstreifen 2? aufgesetzt* und bei Teraperaturänderung in Richtung des Pfeile« 28 verschwenkt. Hierdurch wird die Lage des Schaltpunkte· des Magnetechutzschalters derart geändert, daß bei geringerer Viskosität ein früheres Schalten, bei höherer Viskosität ein spätere· Schalten erfolgt. Bei höherer Viskosität befindet sich der Schalter in angehobenem Zustand, wodurch das Schalten erst eintritt, wenn der Permanentmagnet 23 weiter in Richtung des Pfeiles 22 verschoben ist. Auch hier gilt für Form- und Werkstoffwahl das bereits in Zusammenhang mit Abbildung 1 Ausgeführte.

Gemäß der Erfindung kann anstelle des Bimetal IgIiedeft ein mit einen Faltenbalg ausgerüsteter und mit einer Auedehnungeflüssigkeit gefüllter Ausdehnungskörper verwendet werden. Dieeer kann kraftschlüesig zwischen dem Differenzdruckaufnehmer und der Anzeige- ünVi/*oder^: Schalteinrichtung eingebaut werden. Er kann dabei innerhalb oder außerhalb dee Strömungsrauraes liegen. Eine Anordnung in Strömungsraum ist Heist vorteilhaft, da die enge Berührung mit dem flüssigen Medium zu einer · schnellen.Maßänderung des Ausdehnungskörper bei jeder Temperatur- / änderung führt. Es ist jedoch auch eineAnordnung auf der Außenseite > -:, des Strömungskr^öpers möglich. -..·■.■ , >

Für mit Staudusen oder gebohrten Kolben ausgerüstete Strömungswächter ·

erfolgt die Anordnung des erf indun?;8gemKßen Ausdehnungskörpere zweck-

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BAD ORJGiNAL

jinßi*r "im Bereich der Diisenöf fnunsr bzw. der Bohrung des Kolbens wie in Abbi !dung 4 τ*> ze i Rt.

31 ist das Strömuniisrohr, das in Richtung df»s Pfeiles 35 und 36 von de» flüssigen Medium durchströmt wird» Die Staudüse 32 ist so im Itohr befestigt, da^ der Differenzdruck bei 33 vor und bei 34 hinter dem Staurand 32 abgenommen werden kann. Der Ausdehnungskörper gemäß der Erfindung wird in einer Bodenplatte 39, die mit Durchströmöffnungen versehen ist, im Rohr 31 befestigt. Dabei hat der Auedehnungskörper ein beispielsweise konisch ausgebildetes Kopfstück 38, das den Dnrehströmquerschnitt der Staudüse 32 verringert, wenn die Temperatur de« Mediums .zunimmt. Hierdurch wird erreicht, daß der Differenzdruck bei 33/34 unabhängig von der temperaturabhängigen Viskosität bei gleicher Menge gleich ist.

Eine ähnliche Anordnung des Vusdehnungskörper· kann erfolgen bei einer Ausbildung des ^tröaungswächters wi· in Abbildung 3 dargestellt· Der Ausdehnungskörper ist dann vor dem Magnetring 23 anzuordne·, wobei die Schalteinrichtung 26 fest ohne Bimetallkörper montiert werden kann.

Endlieh kann die Anordnung des erfindungsgeeäßen Ausdehnungskörper· auch so erfolgen, daß er als Träger der Schalt- und /oder Anzeigeeinrichtung dient. Bei Temperatüränderung verschiebt er sodann die Anzeige- und/oder Schaltvorrichtung, so daß der Anzeige- und/oder SciiaJtpunkt unabhängig von der Viskosität gleich bleiben.

Abbildung 5 zeigt eine Ausführung«form der Erfindung, bei der ein Ausdeh.nungsfcorp.er 41 in ein zentral liegendes Rohr 42 eingebaut iat. Auf dem Ausdehnungskörper 41 befindet sich ein Magnetschutzechalter 43, der bei höherer Temperatur entsprechend weiter vorgeschoben wird· Hierdurch verschiebt sich der Schaltpunkt dieses Strömungswächter· derart, daß bei Flüssigkeiten geringerer Viskosität da« Schalten b|e. gleicher Meng« eintritt, wi· bei Flüssigkeiten hSherer Viskosität, bei denen eine wesentlich höhere Reibung !■ Durchetröequerechnitt 44 eintritt. Der Strösungskörper 45 wird in Richtung des Pfeiles 46 durchströmt, wobei der Kolben 47 einschließlich des Magnetringe· 48 gegen den Druck der Feder 49 angehoben wird, um den Magnetschutzschalter 43 z\x betätigen· Der Auedehnungskörper 41 liegt bei dieser Auaführungefore der Erfindung besondere günstig, da jede Temperaturänderung des Medius· eine direkte Tem.per*turäntd>eruag der im Ausdehnungskörper befindlichen

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BAD ORiGtNAL

- V-

Ausdehnuntrsf lHsßi Tkoit bewirkt.'

Die Erfindung ist vorstehend an oini^en Beispielen dargestellt» Sie ist nicht auf diese Äusfiihrunjiebeiepiele beschränkt, insbesondere können die einzelnen AusfUhrungsformen miteinander koebiniert werden. Weiterhin können anstelle von Magnetschutzschaltern in jeden Fall Feldplatten verwendet werden, die eine Beeinflussung des Ohm'echen Widerstandes in Abhängigkeit sich ändernder Magnetfelder ergeben.

BAD ORIGINAL

009842/0422

Claims

Patentansprüche

1) Vorrichtung zum Überwachen der Strömungsmenge flüssiger Medien mit temperaturabhängige« Viskositätegrad unter Verwendung von mit Differenzdruckaaifnehmern wie Staudiisen, Prallplatten, Kolben oder dergleichen ausgerüsteten Strömungswächter!!, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit der Temperaturänderung des zu überwachenden Medium· seine Form verändernder Körper im Bereich dee Differenzdruckaufnehners und/oder de* Schalt- oder Anzeigevorrichtung eingebaut ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch ein Bimetal IgI led als Formkörper.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein Bimetallstreifen zwischen einem al* Prallplatte ausgebildeten Differenzdruckaufnehmer and einer Anzeig·- und/oder Schaltvorrichtung im Druckraum oder außerhalb desselben kraftschlUssig eingebaut ist.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen derart im Strömungeraum angeordnet ist, daß er bei steigender Temperatur den Neigungswinkel der Platte zur Strömungerichtung in Richtung auf einen rechten Winkel verkleinert·

5) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bimetallkörper an oder in einem als Staudüse auegebildeten Differenzdruckaufnehmer derart zur temperaturabhängigen Verstellung des Durchetrrimquerschnittes eingebaut ist, daß bei steigender Temperatur der Querschnitt verkleinert wird.

6) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bimetallkörper als Träger der Anzeige- und/oder Schaltvorrichtung des StrÖBungewSalkffere zur temperaturabhängigen Veränderung deren Lage zwecks Verschiebung des Anzeige- und/oder Schaltpunktee eingebaut ist.

7) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit Faltenbalg ausgerüsteten und mit temperaturabhängige· Auedehnungsfliiesigkeit gefüllten Auedehnungskörpern als Formkörper.

BAD ORIGINAL

8) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungskörper zwischen einem ale Prallplatte ausgebildeten Differenzdruckaufnehmer und einer Anzeige- und/oder Schaltvorrichtung im Druckraum oder außerhalb desselben kraf tschliissig. eingebaut ist.

9) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausdehnungskörper vor orter in einem als Staudiise ausgebildeten Di f ferenzilruckaufnehnor derart zur temperaturabhängige!! Verstellung des Durclistrnmquerschnittee eingebaut ist, daß bei steigender Temperatur der Querschnitt verkleinert wird.

10) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausdehnungskörper als Träger der Anzeige- und/oder Schaltrorrichtung

des Strömungswächter» zur temperaturabhängig·!! Veränderung deren La^e zwecke Verschiebung dee Anzeige- und/oder Schaltpunktes eingebaut ist.

11) Vorrichtun? nach Anspruch 1, 7 und lo, dadurch gekennzeichnet, daß pin ventilahnlicher Strömungekörper mit eine« einen Magnetring tragenden Kolben, der sich gerben eine Feder abstützt, vorgesehen ist, wobei innerhalb des Kolbens ein von einem Ausdehnungskörper getragener Schutz^asechalter angeordnet ist.

'Π \

BAD ORföiNAL

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