DE2447857C3 - Strömungsfühler - Google Patents
StrömungsfühlerInfo
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/28—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Strömungsfühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
JiI Die US-PS i3 54 716 zeigt einen Strömungsfühler, der
in ein Gehäuse ersetzbar ist Er besitzt eine als
senkrechte Trennungswand ausgebildete Klappe, die fest an einem Teil des Strömungsfühlers angebracht ist.
Diese Trennwand grenzt einen Strömungsquerschnitt
_>-, ab, der bei allen Strömungsgeschwindigkeiten im
wesentlichen gleich groß bleibt Der Ströriungsdruck auf die Trennwand überträgt sich unter relativ großer
Hebelwirkiing auf einen Deckel, der dadurch einer zusammengesetzten Materialspannung ausgesetzt wird.
ίο Mit Dehnungsmeßstreifen wird diese Spannung gemessen.
Daraus werden Rückschlüsse auf die Strömungsgeschwindigkeit gezogen. Bei diesem Strömungsfühler ist
der ineßtechnische Aufwand sehr groß. Er arbeitet nicht sehr genau und ist vor allem nicht dazu geeignet, einen
j-, großen Bereich von Durchflußmengen, bzw. Strömungsgeschwindigkeiten
zu erfassen. Bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten kann das Medium nahezu
widerstandslos durch den Meßspalt strömen und der Druck auf die Trennwand ist so gering, 'iaß außeror-
■111 dentlich feinfühlige Dehnungsmeßeinrichtungen notwendig
wären, um überhaupt einen Meßwert zu bekommen. Dagegen wird der Druck auf die Trennwand
bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten infolge des quadratischen Anwachsens des Widerstandes
π außerordentlich groß, so daß dann wieder die Dehnungsmeßeinrichtungen in Gefahr sind, zerstört
oder beschädigt zu werden.
Aus der US-PS 20 29 633 ist ein Strömungsfühler bekanntgev/orden, der eine schwenkbare Klappe hat,
ίο die vor einer Flüssigkeitsaustrittsöffnung hängt und bei
Auftreten einer Strömung ausgelenkt wird. Dadurch wird ein äußerer, mit einem Gewicht versehener
Anzeigearm bewegt. Hier findet keine mechanisch/elektrische Umsetzung statt und die Einrichtung ist nicht
Vt geeignet, als Strömungsmeßfühler in Hydraulikanlagen
eingesetzt zu werden, weil sie gleichzeitig die Wirkung einer Rückschlagklappe hat, d. h. eine Strömungsumkehrung
nicht nur nicht anzeigen kann, sondern sogar verhindert.
bo In der britischen Patentschrift 13 35 041 ist
Strömungsfühler beschrieben, der
zentralen Stellung aus, in der
verschließt, gegen Federelemenle verschiebbaren Schleifer besitzt. Die Öffnung hat eine solche Form, daß der Druckabfali durch den Fühler proportional zum Flüssigkeitsstrom ist. Dieser Druckabfall könnte in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, aber es ist zweckmäßiger, den Schleifer mit dem Schleifer eines
Strömungsfühler beschrieben, der
zentralen Stellung aus, in der
verschließt, gegen Federelemenle verschiebbaren Schleifer besitzt. Die Öffnung hat eine solche Form, daß der Druckabfali durch den Fühler proportional zum Flüssigkeitsstrom ist. Dieser Druckabfall könnte in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, aber es ist zweckmäßiger, den Schleifer mit dem Schleifer eines
einen von einer er eine öffnung
Potentiometers so zu verbinden, daß die Spannung an der Anzapfstelle des Potentiometers direkt proportional
zum Flüssigkeitsstrom zum Fühler ist. Ein Nachteil dieses Fühlers besteht in der Schwierigkeit, ihn in eine
Anschlußplatte einzusetzen und dabei die Abmessungen der Anschlußplatte so klein wie möglich zu halten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Strömungsmeßfühler zu schaffen, der insbesondere zum
Einbau in kompaku. Hydrauükeinheiten geeignet ist und
ein genaues Meßsignal über einen sehr großen Bereich m von Strömungsgeschwindigkeiten liefert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Merkmale von Weiterbildungen
der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bei dem Strömungsfühler nach der Erfindung wird κ,
schon bei relativ geringen Durchflußgeschwindigkeiten die Klappe mit einer erheblichen Kraft um einen
wesentlichen Betrag ausgelenkt Somit kann der mechanisch/elektrische Wandler ein ausreichendes
elektrisches Meßsignal erzeugen, das der Strömungsge- 2»
schwindigkeit proportional sein kann. Der Strömungsfühler nach der Erfindung kann eine in sich geschienene
Einheit sein, die in die Anschlußplatte eingesetzt ist und von dieser den Strömungskanal benutzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der _>-,
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Anschlußplatte, in der ein Strömungsfühler angeordnet ist,
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh- μ
rungsform eines in der Anschlußplatte nach F i g. I angeordneten Strömungsfühlers,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Strömungsfühler nach F i g. 2,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, r.
F i g. 5 einen Schnitt durch einen Strömungsfühler nach Fig. 2 bis 4 in dem Strömungsdurchgang der
Anschlußplatte nach Fig.!,
F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines otrömungsfühlers, κι
F i g. 7 eine perspektivische Detail-Ansicht von Teilen des Strömungsfühlers nach F i g. 6 und
F i g. 8 eine teilweise perspektivische Ansicht eine*
Endes des Strömungsfühlers nach F i g. 6 und /.
In Fig. 1 ist eine Anschlußplatte 19 in Form eines rechteckigen Blocks dargestellt Dieser ßlock hat vier
Durchgänge oder Anschlüsse 21, 22, 23 und 24, die jeweils zueinander in Übereinstimmung mit gültigen
Normen angeordnet sind. Die Anschlußplatte 19 hat zusätzliche Löcher oder Durchbohrungen 25, die die
Befestigung der Anschlußplatte an andere Blöcke, wie z. B. Ventilblöcke, ermöglichen.
Um die Flüssigkeitsströmung durch den Durchgang 23 messen zu können, ist ein Strömungsfühler 20
vorgesehen, der in eine Bohrung 26 eingefügt ist, die eine Öffnung in der Anschlußplatte 19 von einer
Seitenfläche 27 bildet Die Achse 28 der Öffnung 26 ist senkrecht zu der Achse 29 des Durchganges 23. Die
öffnung 26 schneidet die Öffnung 23 an, aber die Achsen 28 und 29 überkreuzen sigh nicht Dies wird in F i g, 5 der to
Zeichnungen deutlicher dargestellt
Der Strömungsfühler 20 gemäß Fig.2 bis 5 der Zeichnungen umfaßt eine Klappe 80, die an einer in
einem Gehäuse 82 drehbar gelagerten Achse 81 befestigt ist. Diese Klappe 80 arbeitet mit einem
Vorsprung 83 zusammen (Fig.5), der teilweise in den
Strömungsdurchgang 23 vorsieht. In der Mittellage der in den Zeichnungen dargestellten Klappe 80 ist der
Strömungsdurchgang geschlossen oder abgedichtet. Die Flüssigkeitsströmung durch den Durchgang 23 in einer
oder anderer Richtung verschiebt die Klappe 80 im oder gegen den Uhrzeigersinn gegen die Kraft einer in
Drehrichtung wirksamen Feder 85. Die Achse 81 ist an dem Schleifer eines Dreh-Potentiometers 86 befestigt,
um den Schleifer links oder rechts von seiner Mittellage zu verschieben. Eine zugeführte konstante Spannung
wird zwischen die Anschlüsse 87 und 88 angelegt, und die Spannung auf dem Schleifer erscheint an einem
Anschluß 89 als Strömungs-Meßsignal. Die Schraubenfeder 85, das Potentiometer 86, die Klappe 80 und der
Vorsprung 83 können derart ausgebildet sein, daß das an dem Anschluß 89 erscheinende Signal proportional zu
der Flüssigkeitsströmung durch den Durchgang 23 ist.
Das Gehäuse 82 ist durch einen Deckel 30 verschlossen, der mit einem Flansch 31 versehen ist und
einen Dichtring 32 trägt, um durch Schrauben 33 ein Festlegen des Gehäuses in seiner Lage innerhalb der
öffnung 26 und eine Befestigung in die r öffnung zu
ermöglichen. Eine schmale öffnung 34 in cicrr Deckel 30
gestattet Zugang zu den Anschlüssen 87,88 und 89. Aus
F i g. 5 ist zu ersehen, daß der Vorsprung 83 einstückig mit der Anschlußplatte 19 ausgebildet ist. Der
Durchgang oder Anschluß 23 kann durch Bohren von einander gegenüberliegenden Flächen 35 und 36 der
Anschlußplatte zu deren Mitte unter Bildung eines dünnen Steges und dann durch Bohren der öffnung 26
von der Seitenfläche 27 gebildet werden, wobei man in die beiden vorhergehenden öffnungen in diesem Steg
eindringt und einen Teil des Steges entfernt und dadurch den Vorsprung 83 stehen läßt.
Eine zweite Ausführungsform des Strömungsfühlers 40 ist in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. In dieser
Ausführungsform ist eine Klappe 90 zur Rotation um eine Achse 91 an einem Ende des Gehäuses 92 drehbar
gelagert. Die Klappe 90 arbeitet mit einem Vorsprung 93 zusammen, um einen Strömungsdurchgang 04
abzuschließen bzw. zu verengen. Die Klappe 90 wird durch ein Paar entgegengesetzt wirkender Zugfedern in
ihre da.gestellte Null-Lage, in der der Durchgang 94 abgedichtet ist, gedrückt. Die von der Klappe 90
entfernten Enden der Federn 95 sind in dem Gehäuse 92 durch verstellbar Schrauben 96 befestigt. Die Klappe 90
betätigt einen Schleifer 97 eines Linear-Potentiometers 98, wobei der Schleifer 97 an einem Kurbelzapfen oder
einem Exzenterzapfen an der Klappe 90 befestigt ist. Eine weitere Einstellschraube 99 dient zur Nullstellung
des Potentiometers, der in dem Gehäuse 92 gleitend angeordnet ist und durch eine schmale Schraubenfeder
an die Regelschraube 99 angedrückt gehalten wird.
Aus dieser Ausführungsform ist ersichtlich, daß der
Vorsprung 93, der dem Vorsprang 83 in F i g. 5 entspricht, nicht in der Anschlußplatte, sondern in dem
Gehäuse 92 gebildet h;. Während bei dieser Ausführungsform die Achse 91 der Klappe 90 zu der Achse des
Gehäuses 92 senkrecht ist, wenn das Gehäuse in eine passende Öffnung in der Anschlußplatte eingesetzt ist
und die Achse der Öffnung in diesem Fall die Achse 29 des Strömungsdurchganges 23 schneidet, fluchtet der
Durchgang 94 in dem Gehäuse 92 mit dem Strömungsdurchgang 23, und die Achse 91 der Klappe ist wieder
senkrecht zu der Achse 29 des Strömungsdurchganges 23.
Es ist zu erkennen, dalS tn jeder Ausführungsform das
Strömungsfühlergehäuse die Form einer Patrone mit geringem Durchmesser hat, die in eine Öffnung
eingeführt werden kann, die von einer der Schmalseiten
der AnschluDplattc ausgeht und den Strömungsdurchgang
schneidet, durch den die Strömung gemessen werden soll. Dies ermöglicht eine Anordnung des
Strömungsfühlcrs in einer AnschluBplatle relativ geringer Dicke.
Zwar sind zwei Ausführungsformen von Slrömungsfiihlern mit mechanisch/elektrischen Wandlern in Form
von Potentiometern mit Schleifern dargestellt, jedoch sind andere Formen von mechanisch/elektrischen
Wandlern möglich. Zum Beispiel kann ein variabler Kohicpiiitteriwidcrstaiid zur Umwandlung der Bewegung
der Klappe 90 in ein elektrisches Signal verwendet werden. Iibcnso können induktive Wandler zur
Erzeugung eines von der Lage der Klappe abhängigen Signals verwendet werden.
Eis ist natürlich möglich, zusätzliche Teile in die AnschluBplatle 19 einzufügen. Z. B. können Druck-Wandler
(nicht dargestellt) so in die Anschlußplattc eingesetzt werden, daß sie mit einem oder mehreren der
Durchgänge 21 bis 24 in Verbindung treten, um den
in flüssigkeitsdruck in den jeweiligen Durchgängen zu
messen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Strömungsfühler zur Erzeugung eines von dem
Flüssigkeitsstrom durch einen Kanal in einem Block abhängigen elektrischen Signals, der eine Klappe
hat, die sich quer zu dem Flüssigkeitskanal erstreckt und in einem Gehäuse angeordnet ist, das in eine den
Flüssigkeitskanal schneidende öffnung einsetzbar ist, wobei die Gehäuseachse quer zum Flüssigkeitskanal
verläuft, wobei die Klappe entgegen einer Rückstellkraft durch den Flüssigkeitsstrom in dem
Kanal bewegbar ist und der einen mechanisch/elektrischen Wandler besitzt, der in dem Gehäuse zur
Umwandlung der Klappenbewegung in das elektrische Signal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die öffnung (26) seitlich in einem Anschlußblock bzw. einer Anschlußplatte (19) einer
Hydraulikeinheit vorgesehen ist, durch die sich der Flüssigkeitskanal (23) von einer Stirnfläche (35) zur
anderen (36) erstreckt, daß die Klappe (80, 90) in dem Gehäuse (82, 32) schwenkbar gelagert und aus
einer Nullstellung durch den Flüssigkeilsstrom um einen wesentlichen Betrag entgegen wenigstens
einer die Rückstellkraft erzeugenden Feder (85, 95) nach beiden Seiten in offene Stellungen mit
gegenüber der Nullstellung vergrößertem Querschnitt schwenkbar ist, und daß der mechanisch/
elektrische Wandler (86, 98) zur Umsetzung einer wesentlichen Relativbewegung zwischen seinen
beiden gegeneinander bewegbaren Teilen ausgebildet ist.
2. Strömungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (80, 90) in ihrer
Nullstellung, mit einer freien Kante rines Vorsprunges
(83, 93) zusammenwirkt, der sich in den Flüssigkeitskanal (23) hineinerstreckt.
3. Strömungsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (83) ein
einstückiger Bestandteil des Anschlußblocks bzw. der Anschlußplatte (19) ist (F i g. 5).
4. Strömungsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (92) einen mit dem
Strömungsdurchgang (23) fluchtenden Durchgang (94) aufweist, und daß die Klappe (90) mit einem in
den Gehäusedurchgang (94) vorstehenden Vorsprung (93) zusammenarbeitet (Fig. 6).
5. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, uddurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse
(28) der Klappe im Bereich der Begrenzung des Flüssigkeitskanals (23) angeordnet ist.
6. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanisch/
elektrische Wandler (86 oder 93) ein Potentiometer umfaßt, dessen Schleifer mit der Klappe (80 oder 90)
verbunden ist.
7. Strömungsfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Klappe (80) an dem Gehäuse (82) mittels einer mit der Gehäuseachse (28) des Strömungsfühlers koaxialen
oder parallelen Achse (81) angeordnet ist
(F ig. 2 bis 5).
8. Strömungsfühler nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer ein
Dreh-Potentiometer (86) ist, dessen Schleifer direkt mit einer Achse (81) verbunden ist, an der die Klappe
(80) angebracht ist.
9. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (90)
an den» Gehäuse (92) um eine Achse (91) drehbar
angeordnet ist, die sowohl zu der Gehäuseachse des Strömungsfühlers, als auch zu der Achse (29) des
Flüssigkeitskanal (29) querliegt (F i g. 6 bis 8).
10. Strömungsfühler nach den Ansprüchen 6 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer ein Linear-Potentiometer (98) ist, dessen Schleifer (97)
mit einem an der Klappe (90) befestigten Kurbelzapfen bzw. Exzenterzapfen verbunden ist.
11. Strömungsfühler nach einem der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der anschlußblock
oder die Anschlußplatte (19) zusätzlich einen weiteren Fühler aufnimmt
Applications Claiming Priority (1)
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DE2447857B2 DE2447857B2 (de) | 1978-07-20 |
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