DE2417064C3 - Strömungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zum Feststellen einer Strömung in einer Leitung.

Ein schwieriges Problem bei solchen Strömungsschaltern ist die Übertragung der Schwenkbewegung des Arms nach außerhalb der Leitung, die dabei vollständig dicht bleiben muß. Bei einem bekannten Strömungsschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art (DE-AS 11 88 746) dient zur Abdichtung des Stabes eine Dichtungsmanschette, deren Hals sich unter dem Druck des Wassers dicht an den Stab anlegt Der Bund der Dichtungsmanschette wird von einer Oberwurfmutter unter Zwischenfügung einer Gegenscheibe und eines mit einer Mulde für die Schwenkachse des Stabes versehenen Lagerbleches gegen das Gehäuse gepreßt. Nachteilig ist bei diesem bekannten Strömungsschalter, daß er nur unter niedrigen Drücken betrieben werden kann, denn bei hohen Drücken würde der konische Teil der Dichtungsmanschette in den offenen Raum hinein, den sie umschließt, zusammengedrückt. Da der Schwenkpunkt des Stabes innerhalb der Mulde gegenüber dem von der Dichtungsmanschelte eingenommenen Bereich axial nach außen versetzt angeordnet ist, wäre bei zusammengedrückter Dichtungsmanschette eine unbelastete Schwenkbewegung des Stabes nicht möglich. Mit zunehmendem Wasserdruck wird nämlich die Dichtungsmanschette zunehmend stärker in den zwischen dem Stab, der Dichtung und der Gegenscheibe vorhandenen Zwischenraum gepreßt und außerdem wird die Schwenkachse zunehmend stärker in ihre Lagerniulde gedrückt. Dadurch entstehen Reibungskräfte, die bei hohen Drücken einen ordnungsgemäßen Betrieb des Strömungsschalters verhindern.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Strömungsschalter der oben genannten Art so zu verbessern, daß die bei allen in Betracht kommenden Drücken auftretenden Reibungskräfte gering bleiben und seine Betriebsgenauigkeit nicht beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Strömungsschalters, bei welchem die Halterung des Stabes durch einen verdickten und den Stab bis an die Gegenscheibe dicht umschließenden Mittelteil erfolgt, in der Dichtung Ausnehmungen vorgesehen sind, in welcher Messerschneidenlager an der Gegenscheibe anliegen, und der Biegepunkt der Dichtung und der Messerschneidenlager in einer Linie angeordnet ist, ist sichergestellt, daß die Rc ungskräfte äußerst gering sind und durch eine Zunahme des in der Leitung herrschenden Druckes praktisch nicht verändert werden. Ferner wird das bei dem bekannten Strömungsschalter vorhandene Lagerblech, in dessen Mulden die Schwenkachse des Stabes gelagert ist, eingespart, denn die Lagerstellen sind in den Bereich der Innenseite der Gegenscheibe verlegt worden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform derselben dargestellt ist, beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Teilfrontansicht im Schnitt eines an eine Leitung angebauten Strömungsschalters;

Fig. 2 eine Teilfrontansicht in einem Schnitt senkrecht zur Papierebene der Fig. 1, Vi der der äußere Schalter erkennbar ist;

F i g. 3 eine Ansicht des Dichtungselementes und der Vorsprünge am Arm von unten, wobei die Schnittebene

auf der Linie 3-3 der F i g. 1 liegt; und

Fig.4 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 der F i g. i.

Ein Strömungsschalter 10 umfaßt eil Gehäuse 12, welches mit nicht dargestellten Mitteln an einer Leitung S 14 mit kreisförmigem oder anderem Querschnitt befestigt ist. Das Gehäuse 12 liegt über einer öffnung 16 in der Leitung und eine geeignt:e Abdichtvorrichtung 18 dichtet die Öffnung 16 ab. Das Gehäuse 12 hat eine innere Kammer 20, welche mit der Leitung in Verbindung steht, und eine öffnung 22 auf einer Seite 24 des Gehäuses auf Abstand und gegenüber der öffnung 16.

Das Gehäuse 12 weist außerdem einen Bereich 26 mit größerem Durchmesser als die öffnung 22 auf, welcher ein elastisches Element in Form einer elastomeren Dichtung 28 und eine starre, kreisförmige, metallische Gegenscheibe 30 dicht aufnimmt, wobei letztere fest an die Oberseite der Dichtung 28 geklebt ist und über derselben liegt. Eine starre Platte 32, welche an der Seite 24 des Gehäuses befestigt ist, hält die Dichtung und die Gegenscheibe in dem Bereich größeren Durchmessers und drückt einen aufstehenden Umfangsriicken 34 in innige Berührung mit einer Schulter 36 am Gehäuse 12, welche durch den Bereich 26 vergrößerten Durchmessers gebildet wird.

Ein starrer, metallischer Stab 38 erstreckt sich durch eine Mittenöffnung 40 in einem verdickten, kreisförmigen Mittelteil 42 der Dichtung und die miteinander ausgerichteten öffnungen der Gegenscheibe 30 und der Platte 32 Der Stab 38 ist vorzugsweise mit dem Mittelteil 42 der Dichtung dicht passend verklebt und erstreckt sich durch die miteinander ausgerichteten öffnungen der Gegenscheibe 30 und der Platte 32. Ein dünner, flacher, starrer Arm 44 in der Kammer 20 ist starr und dauerhaft mit dem Stab 38 verbunden. Der Arm 44 ist seinerseits mit einem Prallelement in Form einer beweglichen Klappe 46, welche in der Leitung 14 quer zur Strömungsrichtung angeordnet ist, über eine Torsionsfeder 48 fest verbunden. Die Klappe 46 verstellt sich in Abhängigkeit von der Kraft der Strömung in der Leitung und der Stab 38 wird durch die begrenzte Steifheit der Torsionsfeder 48 geschwenkt. Der Stab 38 und die Klappe 46 sind die Hauptbestandteile eines Strömungsschalters, welche sich in Abhängigkeit von der Strömung in der Leitung verstellen, um eine kleine Schwenkbewegung des äußeren Teiles des Stabes 38 zu bewirken.

Außerhalb bezüglich der Seite 24 des Gehäuses 12 befindet sich ein elektrischer Schalter oder eine ähnliche Anzeigevorrichtung 50, welche neben dem äußeren Teil des Stabes angeordnet ist, um von demselben berührt und betätigt zu werden. Eine Vorspannvorrichtung in Form einer Feder 52 hält den Stab in einer Richtung senkrecht zur Strömung in der Leitung und so, daß er den Schalter 50 nicht berührt, um anzuzeigen, daß keine Strömung in der Leitung vorliegt. Der Schalter 50 kann eine mechanische Anzeige oder ein in einem nicht dargestellten Schaltkreis angeordneter Schalter zur Anzeige der Strömung oder Steuerung des Betriebes irgendeines zugeordneten Gerätes in Abhängigkeit von der Strömung in der Leitung sein. Typisch kann der Schalter 50 in zeitverzögernde, elektrische Steuerungen eingebaut sein.

Der Arm 44 umfaßt ein Teil mit Ansätzen 54, welche mit Messerschneiden 56 versehen sind, die zu einem relativ scharfen V (siehe Fig.2) abgeschrägt und quer zur Strömungsrichtung in der Leitung angeordnet sind.

Die Messerschneiden 56 werden in entsprechenden, länglichen, durchgehenden Ausnehmungen 58 in der Dichtung 28 aufgenommen, wobei deren Spitzen die Scheibe 30 entlang einer Linie berühren. Der vorstehende Teil 42 der elastomeren Dichtung, welche mit dem Stab 38 verklebt ist erlaubt dem Stab, um einen Drehpunkt zu schwenken, welcher mit den beiden Messerschneiden 56 der Ansätze 54 übereinstimmt Auch können die Messerschneiden durch eine einzige Abschrägung an der oberen Kante der Ansätze 54 gebildet sein und einen sehr kleinen Radius aufweisen, um zu verhindern, daß sie in die Scheibe 30 schneiden und sie abnutzen. Hierdurch soll der Reibungswiderstand mit der Scheibe 30 verringert und die Tragfähigkeit und Qualität der Berührung zwischen der Scheibe und den Messerschneiden vergrößert werden.

Auf jeden Fall sind die Messerschneiden so geformt, daß sie eine reibungsarme Drehachse für die Schwenkbewegung des Stabes 38, weiche durch die Verschiebung der Klappe 38 in Abhängigkeit von Srrömungsänderungen hervorgerufen wird, darstellen.

Die Ansätze 54 werden sehr eng in den Ausnehmungen 58 aufgenommen, wobei aber die Vertiefungen 58 leicht breiter als die Arme sind, um die Schwenkfreiheit der Ansätze auf den Messerschneiden 56 bis zu einem begrenzten Winkel, welcher ausreicht um den Schalter 50 zu schalten, zu erleichtern. Das Zusammenwirken der Dichtung 28 mit dem Arm 44 verhindert Verdrehungen des Stabes 38 und des Armes 44 im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn (entsprechend F i g. 3) und verhindert des weiteren die lineare axiale Verschiebung des Stabes. Gleichzeitig dichtet die Dichtung 28 jedoch das Gehäuse 12, die Gegenscheibe 30 und den Stab 38 ab, um ein Ausfließen des Fluids aus der Leitung durch die Kammer 20 zu verhindern.

Um des weiteren den Stab gegen ungewollte Verschiebungen zu sichern, erstrecken sich die Ansätze 54 quer in den Bereich 26 größeren Durchmessers hinein und über die Schulter 36, sodaß das Gehäuse dieselben umgibt und die Ansätze und den Stab gegen Verschiebungen aus der dargestellten Lage sichert.

Zum Betrieb ist der ganze Strömungsschalter 10 in der dargestellten Stellung in der Leitung 14 zusammengebaut. Der Schalter 50 und die Feder 52 befinden sich normalerweise innerhalb einer oberen Kammer des Gehäuses 12, welche oberhalb der Seite 24 liegt. Der Arm 44 ist im hydrostatischen Gleichgewicht innerhalb der Kammer 20. Die einzige hydrostatische Kraft, welche auf die Messerschneiden 56 ausgeübt wird, ist diejenige, welche im wesentlichen auf den Querschnitt des Stabes 38 und den Mittelteil 42 der Dichtung wirkt. Somit werden minimale Reibungskräfte auf die Drehachse, welche durch die Messerschneiden 56 gebildet wird, ausgeübt. Im Gegensatz hierzu werden bekannte Vorrichtungen, welche ein in der Dichtung eingebettetes Drehglied umfassen, Reibungskräften unterworfen, welche durch den auf die gesamte Fläche der Dichtung und den Querschnitt des Stabes wirkenden Druck erzeugt werden.

Sowie eine Strömung in der Leitung 14 auftritt und gegen die Klappe 46 wirkt, verschiebt sich diese in Längsrichtung der Leitung, also in Flußrichtung. Die Torsionsfeder 48 bewirkt eine leichte Drehbewegung (anstatt einer linearen Bewegung) der Klappe und ein Schwenken des Stabes 38 auf der reibungsarmen von den Messerschneiden 56 gebildeten Drehachse. Der Stab 38 berührt darauf den Schalter 50 und betätigt ihn in Abhängigkeit von der Strömung in der Leitung 14.

Die Nachgiebigkeit der Feder 48 sowie die Zusammenwirkung der Vorsprünge 54 mit der Dichtung 28 begrenzen die Schwenkbewegung des Stabes über den Winkel hinaus, welcher ausreicht, um den Schalter 50 zu betätigen. Wenn die Strömung in der Leitung 14 abnimmt oder vollständig aufhört, überwindet die Vorsprannkraft der Feder 52 die auf die Klappe 46 ausgeübte Kraft und bringt den Stab in seine dargestellte senkrechte Lage zurück, um dadurch anzuzeigen, daß keine Strömung in der Leitung vorliegt.

Die Aufhängung der Klappe 44 mittels einer Torsionsfeder 48 erlaubt es der Klappe, sich bis in eine zur Strömungsrichtung etwa parallele Stellung zu drehen. In dieser Stellung bewirkt die Klappe einen minimalen Widerstand gegen große Strömungsvolumina und Geschwindigkeiten. Gleichzeitig begrenzt die Nachgiebigkeit der Feder 48 die Größe der Bewegunj des Stabes 38 auf diejenige, welche notwendig ist, urr den Schalter zu betätigen. Auf diese Weise wird di< Abnutzung der Dichtung 28 verringert und ein« wirksame Abdichtung kann noch mit einem Dichtungs glied relativ einfacher und wirtschaftlicher Forrr erreicht werden. Der Schalter 10 ermöglicht da! Feststellen von Strömungen von Fluids verschiedenei Viskosität und Substanz in einer Leitung. Auch kann dei Schalter für Leitungen verschiedener Größen unc Formen benutzt werden, und es ist zwar wünschenswert daß die Form der Klappe mit der Querschnittsform dei Leitung übereinstimmt, eine solche Übereinstimmung ist jedoch für das einwandfreie Arbeiten des Schalter; nicht notwendig. Somit kann der Schalter bei vieler Anwendungen benutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Strömungsschalter zum Feststellen einer Strömung in einer Leitung, mit einem Ober einer s Leitungsöffnung an einem Ende dicht festgemachten Gehäuse, mit einem an dem anderen Ende des Gehäuses schwenkbar gelagerten und durch eine elastische Dichtung gehalterten und dicht nach außen geführten Stab, an dessen einem Ende und in der Leitung ein Prallelement angeordnet ist und dessen anderes aus dem Gehäuse herausragendes Ende auf ein elektrisches Schaltorgan einwirkt, und mit einer die Dichtung auf der von dem Gehäuse abgewandten Seite überdeckenden und an dem Gehäuse befestigten starren Gegenscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (2?) mit einem verdickten Mittelteil (42), der den Stab (38) bis an die Gegenscheibe (30) dicht umschließt, und mit zwei diametral beiderseits des Mittelteiis quer zur Leitung (14) angeordneten länglichen Ausnehmungen (58) versehen ist, daß der Stab an seinem einen Ende mit einem Arm (44) verbunden ist, welcher auf gegenüberliegenden Seiten mit in Messerschneiden (56) auslaufenden und in den Dichtungsausnehmungen an der Gegenscheibe gelagerten Ansätzen (54) versehen ist, und daß der Biegepunkt der Dichtung und die Messerschneidenlager in einer Linie quer zu der Stabachse angeordnet sind.

2. Strömungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Messerschneide (56) mit ihrem Scheitel die Gegenscheibe (30) längs einer Linie berührt.

3. Strömungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Dichtung (28) aus einem eiastomeren Material besteht.

4. Strömungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (38) mit der Dichtung (28) verklebt ist.

5. Strömungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) an dem anderen Ende einen Bereich (26) vergrößerten Durchmessers hat, mit einer die Gehäuseöffnung (22) umgebenden Schulter (36), auf der die Dichtung (28) aufliegt.

6. Strömungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenscheibe (30) kreisförmig ist, aus Metall besteht, mit der Dichtung (28) verklebt ist und über dieser in dem Bereich (26) vergrößerten Durchmessers angeordnet ist, un J daß eine am Gehäuse (12) festgemachte und auf der Gegenscheibe (30) aufliegende starre Platte (32) die Gegenscheibe und die Dichtung in dem Bereich vergrößerten Durchmessers hält.

7. Strömungsschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ansätze (54) und die Messerschneiden (56) quer zu dem Stab (38) bis in den Bereich vergrößerten Durchmessers erstrecken, wodurch das Gehäuse (12) die Vorsprünge so weit umgibt, daß dieselben nicht die Ausnehmungen (58) verlassen können.