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Strömungsschalter
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Die Erfindung betrifft einen Strömungsschalter zum Einbau in eine
von einem Medium durchströmte Rohrleitung, bestehend aus einem Rohrstutzen mit einem
Einlaß und einem Auslaß, aus einem mit dem Rohrstutzen verbundenen Gehäuse, aus
einem zwischen Einlaß und Auslaß in einem Nebenschluß mit Spiel angeordneten und
unter der Einwirkung einer Druckdifferenz verschiebbaren Schaltkolben mit einem
magnetisch wirkenden Auslöseglied, aus einem in einer Hubstellung des Schaltkolbens
von dem Auslöseglied betätigbaren, mit dem Gehäuse verbundenen Schalter und aus
einem von dem Nebenschluß überbrückten, zur Einstellung der Druckdifferenz an dem
Schaltkolben bei verschiedenen Durchflußraten durch den Rohrstutzen einstellbaren
Durchlaßventil, wobei durch das Spiel im Nebenschluß auch bei geschlossener Stellung
des Durchlaßventils eine Nindestdurchflußrate bestimmt wird.
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Bei einem bekannten Strömungsschalter ist in einem in eine Rohrleitung
einbaubaren Rohrstutzen mit Einlaß und Auslaß ein Durchlaßventil angeordnet, das
durch eine Nebenschlußleitung überbrückt wird, die in einem fest mit dem Rohrstuten
verbundenen
Gehäuse ausgebildet ist. In einem m Teil der Nebenschlußleitung, der parallel zu
dem Rohrstutzen serlän£t9 befindet sich ein im wesentlichen zylindrischer Schaltkolben
, der darin mit Spiel beweglich ist An dem stromabwärtigen Ende des Schaltkolbens
befindet sich ein federbelasteter Magnet, und am Ende des Hubweges des Magneten
ist in dem Gehause außerhalb der Nebenschlußleitung ein Reed-Kontakt angeordnet.
Das Spiel dees Schaltkolbens in der Nebenschlußleitung ist so bemessene daß auch
bei geschlossener Stellung des Durchlaßventils eine bestimmte Mindestdurchflußrate
des Mediums durch die Rebenschlußleitung ermöglicht wird0 Das Durchlaßventil wird
in Abhängigkeit von der Durchflußrate so eingestellt , daß der Schaltkolben verstellt
wird9 wenn der daran anliegende Differenzdruck die Federkraft überwindet. Dabei
wird auch der Magnet verstellt , so daß der Reed<Kontakt betätigt und ein Scha1
tsorgang ausgelöst wird0 Der Schaltvorgang ist dabei je nach Anwendungsfall ein
Einschalt- oder Ausschaltvorgang ; beispielsweise wird ein Strömungsschalter dieser
Art bei einem Zwangsdurchlaufwärmeerzeuger dazu verwendet , die Wärmezufuhr abzusperren
, wenn der Wasserdurchlauf einen bestimmten Mindestwert unterschreitet, bzw. die
Wärme zufuhr erst oberhalb einer bestimmten MindestRurchflußrate zuzulassen.
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Der bekannte Strömungsschalter ist durch die das Durchlaßventil überbrückende
Nebenschlußleitung nicht einfach zu fertigen und daher aufwendig in der Herstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht dementsprechend darin, einen Strömungsschalter
der eingangs genannten Art zu schaffen, der aus möglichst einfachen Teilen mit geringstmöglichem
Aufwand gefertigt werden kann
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß der Nebenschluß in dem Durchlaßventil ausgebildet ist und das
Durchlaßventil eine Bohrung aufweist, in der der Schaltkolben beweglich ist und
die den Einlaß des Rohrstutzens über einen Verbindungskanal mit dem Auslaß verbindet.
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Eine solche Ausbildung des Nebenschlusses und Anordnung des Schaltkolbens
ermöglicht eine besonders wenig aufwendige Fertigung, da der Rohrstutzen ein Kreuzstück
bilden kann, in das das Durchlaßventil und der Schaltkolben senkrecht zur Durchströmungsrichtung
eingesetzt werden. Alle den Strömungsschalter bildenden Teile können dadurch als
einfache Gußteile gefertigt und zusammengesetzt werden, ohne daß es der besonderen
Anbringung eines Gehäuses mit der Nebenschlußleitung bedarf.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Brfindung sind
in Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Zusammenwirkung des in dem Durchlaßventil
beweglichen Schaltkolbens mit dem Verbindungskanal zeichnet sich dadurch aus, daß
die Hub stellung des Schaltkolbens und damit auch die Auslösestellung des Auslösegliedes
stets eindeutig dadurch bestimmt ist, daß durch den Schaltkolben eine unmittelbare
Verbindung vom Verbindungskanal zum Einlaß hergestellt wird. Dabei erfolgt der Hub
des Schaltkolbens unter der Wirkung des daran anliegenden Differenzdrucks stets
bis zu einem Abström;-punkt, an dem das Medium durch den Nebenschluß zum Auslaß
abströmt, wodurch der Differenzdruck abfällt und zu weiterer Verstellung nicht mehr
ausreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt
und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 eine teilweise schematische Schnittdarstellung
des erfindungsgemäßen Strömungsschalters; Figur 2 einen Schnitt durch den Strömungsschalter
nach Figur 1 entlang der Schnittlinie in Figur 1; Figur 3 eine vergrößerte , teilweise
geschnittene Ansicht einer modifizierten Ausführung des Hahnkükens bei dem Strömungsschalter
nach Figur 1; Figur 4 eine vergrößerte , teilweise geschnittene Ansicht einer modifizierten
Ausführung des Schaltkolbens entsprechend Figur 3 bei dem Strömungsschalter nach
Figur 19 und Figur 5 eine Draufsicht auf den Strömungsschalter nach Figur 1 In der
Schnittdarstellung von Figur 1 erkennt man ein Kreuzstück 1 mit einem Einlaß 2 und
einem Auslaß 3 und mit quer dazu verlaufenden Anschlüssen 4 und 5 Der Einlaß 2 und
der Auslaß 3 sind zum Einbau in eine Rohrleitung mit Gewinde versehen Zwischen den
Anschlüssen 4 und 5 ist ein Durchlaßventil 6 angeordnet , dessen Eahnkiren in gegenüberliegenden
Führungsteilen des Kreuz stücks 1 abdichtend geführt und um seine Längsachse drehbar
ist, Das Hahnküken hat ein erstes Ende 7 , das sich durch den Anschluß 4 hindurch
nach außen erstreckt und außerhalb des Anschlusses 4 einen Stellring 8 trägt, der
durch eine Feststilschraube 9 festgezogen werden kann Das Hahnküken ist im Inneren
des Kreuz stücks 1 in dem Bereich, der dem Einlaß 2 zugekehrt ist , mit einer zylindrischen
Ausnehmung 10 versehen, deren Durchmesser dem einlaßseitigen Innendurchmesser des
Kreuz stücks 1 gleich ist und die sich über die
Mitte des Hahnkükens
hinaus erstreckt. Es entsteht so ein Segmentkörper 11 mit einer Abschnittsfläche
12, deren Durchmesser dem einlaßseitigen Innendurchmesser des Kreuz stücks 1 gleich
ist (vgl. Figur 2). Man erkennt aus der Darstellung in Figur 2, daß der auslaßseitige
Innendurchmesser des Kreuzstücks 1 kleiner ist als der einlaßseitige Innendurchmesser;
der auslaßseitige Innendurchmesser entspricht dabei dem Mittenabstand der Abschnitts
flächen 12 in den beiden voll geöffneten Stellungen des Segmentkörpers 11. Das Hahnküken
hat ein zweites Ende 13, das in den Anschluß 5 hinein verläuft und über den Segmentkörper
11 mit dem ersten Ende 7 verbunden ist. Das zweite Ende 13 ist mit einer Verjüngung
14 versehen, die nach außen gerichtet ist und im Abstand von einem Einsatz 15 endet,
der abdichtend in den Anschluß 5 eingeschraubt ist und weiter unten im einzelnen
beschrieben wird. Zwischen dem Ende 13 und dem Einsatz 15 wird ein Ringkanal 16
bestimmt, der über eine Durchbohrung 17 in dem zugehörigen Führungsteil des Kreuz
stücks 1 mit dem Auslaß 3 verbunden ist. Das zweite Ende 13 enthält eine Axialbohrung
18, in der ein Schaltkolben 19 verstellbar ist.
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Der Schaltkolben 19 ist mit Spiel in die Axialbohrung 18 eingesetzt;
der dadurch bestimmte Ringspalt 20 bildet zusammen mit dem Ringkanal 16 und der
Durchbohrung 17 einen Nebenschluß, der auch bei geschlossener Stellung des Hahnkükens
den Einlaß 2 mit dem Auslaß 3 verbindet.
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Der Schaltkolben 19 ist in Figuren 1 bis 4 in seiner Ruhestellung
bei geschlossenem Durchlaßventil 6 gezeigt. Der Schaltkolben 19 erstreckt sich in
dieser Stellung durch die Axialbohrung 18 hindurch über den Ringkanal 16 hinaus
bis in eine Bohrung 21 in dem Einsatz 15, die mit der Axialbohrung 18 fluchtet.
Ein verjüngtes Ende 22 des Schaltkolbens 19 verläuft in die Bohrung 21 hinein und
trägt
einen Ringmagneten 23 der in die Bohrung 21 aufgenommen ist.
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An einem Federteller 24 am verjüngten Ende 23 greift eine Feder 25
an 9 die sich am gegenüberliegenden Ende eines Federgehäuses 26 abstützt9 das in
dem Einsatz 15 ausgebildet ist.
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Der Einsatz 15 erstreckt sich in ein Gehäuse 279 in dem ein Mikroschalter
28 angeordnet ist D dessen Schaltzunge 29 an der Außenseite des Federgehäuses 26
anliegt (vgl Figur 5) Der vorstehend beschriebene Strömungsschalter arbeitet wie
folgt: In der in Figur 1 dargestellten geschlossenen Stellung des Durchlaßventils
6 besteht nur durch den Neben schluß aus dem Ringspalt 209 dem Ringkanal 16 und
der Durchbohrung 17 eine Verbindung zwischen Einlaß 2 und Auslaß 59 so daß nur eine
geringe Durchflußrate durch das Kreuzstück 1 erzielt wird.
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Mit zunehmender Durchflußrate nimmt der am Schaltkolben 19 anliegende
Differenzdruck zu und schließlich wird ein Wert erreicht 9 bei dem die Kraft der
Feder 25 überwunden wird Der Schaltkolben 19 führt dadurch einen Hub aus , der endet,
wenn die Unterkante des Schaltkolbens 19 den Ringkanal 16 freigibt, Dadurch wird
in dem Neben schluß eine direkte Verbindung zwischen dem Einlaß 2 und dem Auslaß
3 hergestellt, und der Differenzdruck fällt soweit ab , daß ein weiterer Hub des
Schaltkolbens 19 nicht mehr erfolgt. Durch den Hub des Schaltkolbens 19 wird der
Ringmagnet 23 in eine Stellung angehoben , in der eine Wechselwirkung mit der Schaltzunge
29 eintritt und der Mikroschalter 28 betätigt wird.
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Auf diese Weise wird durch den Strömungsschalter ein Schaltvorgang
bewirkt9 durch den ein jeweils bestimmter anderer Vorgang ausgelöst wird9 wenn eine
bestimmte Durchflußrate in dem Kreuz stück 1 überschritten oder unterschritten wird
Das Durchlaßventil 6 gestattet dadurch eine Anpassung des Strömungsschalters an
einen weiten Bereich von Durchflußraten , daß mit zunehmender Durchflußrate das
Durchlaßventil
6 zunehmend geöffnet wird. Beispielsweise wird bei einem Strömungsschalter dieser
Art in geschlossener Stellung des Durchlaßventils 6 an dem Schaltkolben 19 der für
dessen Hub erforderliche Differenzdruck von 1 bar bei einer Durchfußrate von 5 l/h
erzeugt, so daß bei allen kleineren Durchflußraten kein Hub bzw. Schaltvorgang ausgelöst
wird; über den Nebenschluß sind Durchflußraten bis zu ca. 50 1 /h erreichbar. In
voll geöffneter Stellung des 3 Durchlaßventils 6 betragen die entsprechenden Werte
0.25 m3/h, 1.4 bar und 2.5 m3/h.
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Bei der Ausführung nach Figur 3 ist an dem zweiten Ende 13 des Hahnkükens
eine auf der Höhe des Ringkanals 16 verlaufende Ringnut 30 mit Radialkanälen 31
vorgesehen, die in den Ringkanal 16 münden. Während bei der Ausführung nach Figur
1 der Abströmpunkt an der Oberkante des Hahnkükens liegt, liegt er bei der Ausführung
nach Figur 3 auf der Höhe des Ringkanals 16 und entsprechend ist auch der Hub des
Schaltkolbens 19 begrenzt.
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In der in Figur 4 dargestellten Ausführung ist der Schaltkolben 19
in der unteren Stirnfläche mit einer Axialbohrung 32 versehen, die in eine Diametralbohrung
33 mündet.
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Der Abströmpunkt und damit der Hub des Schaltkolbens 19 ist hier dadurch
bestimmt, daß die Diametralbohrung 33 mit dem Ringkanal 16 kommuniziert. Diese Ausführung
hat den Vorteil, daß der Durchtritt des Mediums durch die Axialbohrung 32 die axiale
Einstellung des Schaltkolbens 19 in dem Ringspalt 20 stabilisiert.
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Die an dem Schaltkolben 19 angreifende Feder 25 kann auch weggelassen
werden.
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L e e r s e i t e