DE19602235A1 - Differentialdruckindikator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Differentialdruckindikator.

Differentialdruckindikatoren werden eingesetzt, um eine An­ zeige zu vermitteln, wenn eine besondere Druckdifferenz im Druck eines Mediums an zwei verschiedenen Punkten in dessen Strömungsweg erreicht ist. Beispielsweise werden solche Indi­ katoren in Verbindung mit Filtern benutzt, um eine Anzeige zu geben, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Medium an der stromaufwärts gelegenen Eingangsseite und der stromabwärts gelegenen Ausgangsseite des Filters einen besonderen Wert er­ reicht. Dies kann zu einer Anzeige führen, die angibt, wenn das Filter sich verstopft und ein Austausch erforderlich wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Differentialdruckindikator vor­ geschlagen mit einem Gehäuse, das einen ersten Einlaß zur Verbindung mit einer Quelle eines Mediums von einem höheren Druck und einen zweiten Einlaß zur Verbindung mit einer Quelle eines Mediums von niedrigerem Druck aufweist, mit ersten und zweiten Kolben, die gleitverschieblich in je­ weiligen Bohrungen im Gehäuse gelagert sind, wobei jeder Kolben einander gegenüberliegende erste und zweite Stirn­ seiten besitzt, die ersten Stirnseiten mit dem ersten Einlaß und die zweiten Stirnseiten mit dem zweiten Einlaß verbunden sind, der erste Kolben betriebsmäßig einem ersten Anzeige­ mittel und der zweite Kolben betriebsmäßig einem zweiten Anzeigemittel zugeordnet ist, und wobei die Anordnung derart ist, daß sich der erste Kolben in der zugeordneten Bohrung ausgehend von einer Außerbetriebsstellung verschiebt, um das erste Anzeigemittel bei einem ersten Druckdifferential zwischen dem Medium in den ersten und zweiten Einlässen zu betätigen, und sich der zweite Kolben in der zugeordneten Bohrung ausgehend von einer Außerbetriebsstellung verschiebt, um das zweite Anzeigemittel bei einem zweiten Druck­ differential zwischen den Medien in den ersten und zweiten Einlässen zu betätigen.

Auf diese Weise vermittelt eine einzige Anzeigevorrichtung zwei Druckdifferential-Anzeigen. Die Anzeigen können bei dem gleichen Differentialdruck oder bei verschiedenen Differen­ tialdrücken erfolgen.

Im Nachstehenden erfolgt auf beispielhaftem Wege eine detail­ liertere Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird, die eine Querschnittsansicht eines Differentialdruckindikators ist.

Der Differentialdruckindikator umfaßt ein Gehäuse 10, das im allgemeinen langgestreckt ist und zwei einander gegenüberlie­ gende Stirnseiten 11, 12 aufweist. Eine Stirnseite 11 ist mit einer Bohrung 13 versehen, die sich in das Gehäuse 10 hin­ einerstreckt, an einer Stirnwand 14 endigt und mit vier abgestuften Abschnitten versehen ist. Der erste Bohrungsab­ schnitt 15 ist der Stirnwand 14 benachbart und nimmt einen ersten Kolben 16 mit einem Kopf 17 auf, wobei eine erste Stirnfläche 18 in der Nähe der Stirnwand 14 liegt, wenn der erste Kolben 16 die auf der Zeichnung dargestellte Position einnimmt. Der Kopf 17 trägt einen Magneten 19 zu einem weiter unten noch beschriebenen Zweck.

Der erste Kolben 16 hat eine zweite Stirnfläche 20, die in entgegengesetzter Richtung der ersten Stirnfläche 19 gegen­ überliegt und von einem ringförmigen Mantel 21 umgeben ist. Der Kopf 17 trägt eine Ringdichtung 22, die sich um die Außenfläche des Kopfes 17 herum erstreckt und mit dem Boh­ rungsabschnitt 15 abdichtet, um so die erste Stirnfläche 18 gegenüber der zweiten Stirnfläche 20 zu isolieren.

Die Stirnseite des ersten Bohrungsabschnitts 15 führt an der der Stirnwand 14 gegenüberliegenden Seite zu zweiten, dritten und vierten Bohrungsabschnitten 23, 24, 25 von zunehmend wachsenden Durchmessern. Ein erster schräg verlaufender Ver­ bindungsabschnitt 26 verbindet den ersten Bohrungsabschnitt 15 mit dem zweiten Bohrungsabschnitt 23, ein zweiter schräg verlaufender Verbindungsabschnitt 27 führt von dem zweiten Bohrungsabschnitt 23 zum dritten Bohrungsabschnitt 24, wobei eine Ringnut 28 und eine Rippe 29 zwischen dem dritten Boh­ rungsabschnitt 24 und dem vierten Bohrungsabschnitt 25 vorge­ sehen sind. Der vierte Bohrungsabschnitt 25 endigt an der Stirnseite 11 des Gehäuses 10.

Diese Abschnitte 23, 24, 25 nehmen einen Dübel 30 auf, der allgemein ringförmig ist und mit aufeinanderfolgenden ersten, zweiten und dritten Außenflächen 31, 32, 33 versehen ist, die ihrerseits Durchmesser haben, die den Durchmessern der zwei­ ten, dritten und vierten Bohrungsabschnitte 23, 24 bzw. 25 entsprechen. Somit paßt der Dübel 30 dicht in die Bohrung 13, wobei die miteinander zusammenwirkenden Abschnitte und Flächen 23, 31, 24, 32 und 25, 33 dicht ineinander gepaßt sind. Auf der ersten Außenseite 31 und der zweiten Außenseite 32 sind Dichtungungen 34, 35 vorgesehen, die mit dem zweiten Boh­ rungsabschnitt 23 bzw. dem dritten Bohrungsabschnitt 24 eine Dichtung herbeiführen.

Der Dübel 30 besitzt innerhalb des Gehäuses 10 eine Stirn­ seite 36, die mit einer Bohrung 37 versehen ist, welche sich ihrerseits in den Dübel hinein erstreckt und an einer Stirn­ wand 38 endigt. Somit ist die Dübelbohrung 37 koaxial zum er­ sten Bohrungsabschnitt 15 und erstreckt sich in einer zur Richtung dieser Bohrung entgegengesetzten Richtung. Daher sind die Bohrungen 15, 37 einander benachbart.

Die Dübelbohrung 37 nimmt einen zweiten Kolben 39 auf, der in der Bohrung 37 zum Zwecke einer gleitenden Bewegung ver­ schieblich gelagert ist. Der zweite Kolben 39 hat einen Kopf mit einer ersten Stirnfläche 40, welche der Stirnwand 38 be­ nachbart ist und einen Magneten 41 für einen Zweck trägt, der unten noch beschrieben wird. In der auf der Zeichnung darge­ stellten Position des zweiten Kolbens 39 ist die zweite Stirnfläche 42 des zweiten Kolbens 39 jenseits derjenigen Stirnseite der Bohrung 37, welche der Stirnwand 38 gegenüber­ liegt. Die zweite Stirnfläche 42 des zweiten Kolbens 39 ist von einem Mantel 43 umgeben, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich, sich in den Hohlraum hineinerstreckt, welcher von dem Mantel 21 des ersten Kolbens 16 bestimmt ist, wobei der zweite Kolbenmantel 43 einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner als der Innendurchmesser des ersten Kolbenmantels 21 ist.

Zwischen der zweiten Stirnfläche 42 des zweiten Kolbens 39 und der zweiten Stirnfläche 20 des ersten Kolbens 16 erstreckt sich eine Druckfeder 44 derart, daß sie den ersten und den zweiten Kolben 16 bzw. 39 in ihre jeweiligen Außerbe­ triebsstellungen drückt, die in der Zeichnung dargestellt sind, wobei die Kolben 16, 39 an den jeweils zugehörigen Stirnwänden 14 bzw. 38 anschlagen.

Um den zweiten Kolben herum verläuft eine Dichtung 45, die mit der Dübelbohrung 37 eine Abdichtung herstellt und die erste Stirnfläche 40 des zweiten Kolbens 39 von der zweiten Stirnfläche 42 des zweiten Kolbens 39 isoliert.

Die Stirnseite 46 des Dübels 30 in der Nähe des Gehäuseendes 11 ist mit einem Hohlraum 47 versehen, der einen Anzeigeknopf 48 aufnimmt, welcher seinerseits durch eine Feder 49 aus dem Hohlraum 47 herausgedrückt wird, wobei die Feder 49 zwischen dem Knopf 48 und dem Dübel 30 wirkt. Der Knopf 48 trägt einen Magneten mit einem Pol einer bestimmten Polarität, der in der Nähe eines Poles entgegengesetzter Polarität des Magneten 41 liegt, der seinerseits am zweiten Kolben 39 befestigt ist. Somit ist in der auf der Zeichnung dargestellten Außerbe­ triebsstellung des zweiten Kolbens 39 der Knopf 48 in einer eingedrückten Position innerhalb des Hohlraums 47 gehalten, und zwar durch die magnetische Anziehungskraft zwischen den Magneten 50, 41 und gegen die Wirkung der Feder 49.

Das andere Stirnende 12 des Gehäuses 10 ist ebenfalls mit einem Hohlraum 51 versehen, der einen Reedkontakt-Schalter 52 aufnimmt. Der Schalter 52 enthält ein Paar von Kontakten 53, 54, welche in der auf der Zeichnung dargestellten Position in Eingriffsstellung gehalten sind, und zwar durch die Wirkung des Magneten 19 am ersten Kolben 16. Jeder Kontakt 53, 54 ist mit einer zugeordneten elektrischen Leitung 55, 56 verbunden. Die Leitungen 55, 56 verlaufen zu einem Steuerkreis und einer (nicht dargestellten) Anzeigevorrichtung.

Das Gehäuse 10 ist mit zwei Einlässen 57, 58 versehen. Ein Einlaß 57 verzweigt sich im Gehäuse 10 in einen Zweig 59, der in der Nähe der Stirnwand 14 in den ersten Bohrungsabschnitt 15 ausläuft, der andere Zweig 60 mündet im zweiten Verbin­ dungsabschnitt 27 zwischen dem zweiten Bohrungsabschnitt 23 und dem dritten Bohrungsabschnitt 24. Eine Bohrung 61 ver­ läuft durch den Dübel 30, ausgehend von einem Punkt an der ersten Außenfläche 31 des Dübels 30 in der Nähe des Endes des Zweiges 60 zu einem Punkt an der Dübelbohrung 37 in der Nähe der Stirnwand 38.

Der zweite Einlaß 58 führt zu einem Punkt an dem zweiten Boh­ rungsabschnitt 23 zwischen der Stirnseite 36 des Dübels 30 und dem Beginn des ersten Bohrungsabschnitts 15 im Gehäuse 10.

Im Gebrauch ist der oben mit Bezug auf die Zeichnung be­ schriebene Differentialdruckindikator zu einer Anwendung mit einem Filteraufbau bestimmt, in welchem unter Druck stehendes Medium zu einem Filter geleitet und filtriertes Medium aus dem Filter austritt. Der Einlaß 57 ist so an den Filteraufbau angeschlossen, daß er ein Medium aus der stromaufwärts gele­ genen Eingangsseite des Filters aufnimmt, der Einlaß 58 ist so mit dem Filteraufbau verbunden, daß er ein Medium von der stromabwärts gelegenen Ausgangsseite des Filters aufnimmt. Die Anordnung ist derart getroffen, daß unter normalen Be­ triebsbedingungen der Druck zwischen den stromaufwärts und stromabwärts herrschenden Drücken nicht ausreicht, um die ersten und zweiten Kolben 16, 39 aus ihren jeweiligen, in der Zeichnung dargestellten Außerbetriebsstellungen heraus zu verschieben. Wenn sich jedoch der Filter mit gefiltertem Material verstopft, wächst das Druckdifferential zwischen dem stromaufwärts und dem stromabwärts herrschenden Druck. Bei einem ersten Differentialdruck, der durch die Flächenbereiche der ersten Stirnfläche 18 und der zweiten Stirnfläche 20 und durch die Charakteristik der Feder 44 bestimmt ist, wirkt der Differentialdruck am ersten Kolben 16 derart, daß an der ersten Stirnfläche 18 des ersten Kolbens 16 eine ausreichende Kraft erzeugt wird, um den ersten Kolben 16 gegen die Wirkung der Feder 44 aus seiner Außerbetriebsstellung heraus entlang dem ersten Bohrungsabschnitt 15 zu verschieben. Diese Ver­ schiebung veranlaßt ein Öffnen der Kontakte 53, 54 des Reedkontakt-Schalters 52, wodurch sich der bisher herrschende elektrische Zustand ändert, was durch die Steuerschaltung feststellbar ist, so daß eine Anzeige vermittelt wird, wonach der betreffende Differentialdruck erreicht ist.

Der Differentialdruck wird natürlich auch an den zweiten Kol­ ben 39 angelegt; im Falle des stromaufwärts herrschenden Druckes über den Zweig 60 und die Bohrung 61. Aufgrund der kleineren Flächenbereiche der ersten und zweiten Stirnseiten 40, 42 des zweiten Kolbens 39 und der größeren Ausbildung der zweiten Stirnseite 42 des zweiten Kolbens im Vergleich mit der ersten Stirnseite 40 des zweiten Kolbens verharrt jedoch der zweite Kolben 39 in seiner Außerbetriebsstellung selbst dann, wenn sich der erste Kolben 16 bereits verschoben hat. Wenn jedoch der Differentialdruck auf einen zweiten voreinge­ stellten Differentialdruckwert ansteigt, reicht der Differen­ tialdruck am zweiten Kolben 39 aus, um auch den zweiten Kol­ ben 39 zu einer Verschiebung aus seiner auf der Zeichnung dargestellten Außerbetriebsstellung heraus zu veranlassen, und zwar entgegen der Wirkung der Feder 44 und aus der Dübel­ bohrung 37 heraus. Hierdurch wird der zugeordnete Magnet 41 vom Magneten 50 des Knopfes 48 wegbewegt, so daß der Knopf 48 nunmehr unter der Wirkung der Feder 49 aus dem Hohlraum 47 herausspringen kann. Dies gibt eine visuelle Anzeige der zweiten Druckdifferenz.

Diese ersten und zweiten Druckdifferenzanzeigen können unter verschiedenen Umständen nützlich sein. Die von dem Reedkon­ takt-Schalter 42 vermittelte Anzeige kann von einer Bedie­ nungsperson ausgenutzt werden, während die vom Knopf 28 ver­ mittelte Anzeige zu Wartungszwecken verwendet werden kann. Ein Signal kann dazu dienen, eine "drohende Blockierung" an­ zuzeigen, ein anderes zur Anzeige der "Blockierung" selbst.

Der beschriebene Indikator läßt sich ohne weiteres abwandeln. Die Flächenbereiche der ersten und zweiten Kolben 16, 39 könnten dieselben sein, so daß der Reedkontakt-Schalter 52 und der Knopf 48 bei den gleichen oder im wesentlichen den gleichen Differentialdrücken ausgelöst werden. Dies kann dort ausgenutzt werden, wo aus Sicherheitsgründen eine doppelte Anzeige erforderlich ist. Die Anzeigen könnten auch umgekehrt erfolgen; der zweite Kolben 39 könnte einen Reedkontakt- Schalter 52 und der erste Kolben 16 könnte einen Knopf 48 be­ tätigen. Der Reedkontakt-Schalter 52 könnte auch durch ein Mikroschaltsystem ersetzt werden. Bei Verwendung eines Reedkontakt-Schalters könnte auch von einer Position mit ge­ lösten Kontakten in eine Position mit geschlossenen Kontak­ ten, also umgekehrt wie bei der Ausführungsform gemäß Zeich­ nung übergegangen werden, wenn sich der erste Kolben 16 aus seiner Außerbetriebsstellung verschiebt, und zwar unter Ver­ wendung eines Vorspannmagneten oder eines Doppelkontaktschal­ ters. Der Reedkontakt-Schalter 52 oder ein damit äquivalentes Schaltmittel könnte auch so angeordnet werden, daß zwei Sig­ nale erzeugt werden, und zwar jeweils eines bei jedem Druck.

Der Knopf 48 muß nicht unbedingt von einer Feder 49 bewegt werden; der zweite Kolben 39 könnte auch mit einem magneti­ schen Aufbau derart versehen werden, daß die magnetische An­ ziehung variiert, wobei in der Außerbetriebsstellung des zweiten Kolbens 39 der Knopf zunächst in dem Hohlraum festge­ halten wird und eine entgegengesetzt wirkende Magnetkraft be­ reitgestellt wird, welche den Knopf 48 (bei Verschiebung des zweiten Kolbens 39) dazu bringt, aus dem Hohlraum 47 auszu­ treten.

Der wie oben beschrieben angezeigte Differentialdruck führt zu dem Vorteil, daß von einer einzigen Vorrichtung zwei An­ zeigen bereitgestellt werden, so daß Platz und Gewicht ge­ spart werden können. Darüber hinaus werden die Herstellungs­ kosten reduziert, da lediglich eine Differentialdruckmeßfeder 44 erforderlich ist, obwohl auch zwei getrennte Federn ver­ wendet werden könnten. Durch die Erfindung wird auch eine ge­ steigert Zuverlässigkeit erreicht, die dadurch weiterhin ver­ bessert ist, daß jeweils einzige Verbindungen zum Gehäuse 10 für die stromaufwärts und stromabwärts herrschenden Drücke vorgesehen sind.

Claims (13)

1. Differentialdruckindikator mit einem Gehäuse (10; 30), das einen ersten Einlaß (57) zur Verbindung mit einer Quelle eines Mediums von höherem Druck und einen zweiten Einlaß (58) zur Verbindung mit einer Quelle eines Mediums von niedrigerem Druck aufweist, mit einem ersten und einem zweiten Kolben (16; 39), die jeweils einander gegenüberliegende erste und zweite Stirnseiten (18, 20; 40, 42) besitzen, wobei der erste Kolben (16) betriebsmäßig einem ersten Anzeigemittel (52) und der zweite Kolben (39) betriebsmäßig einem zweiten Anzeige­ mittel (49) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Kolben (16; 39) jeweils gleitver­ schieblich in ersten und zweiten Bohrungen (15, 37) im Gehäuse (10; 30) angeordnet sind, und die ersten Stirn­ seiten (18, 40) mit dem ersten Einlaß (57) und die zweiten Stirnseiten (20; 42) mit dem zweiten Einlaß (58) verbunden sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß sich der erste Kolben (16) in der ersten Boh­ rung (15) ausgehend von einer Außerbetriebsstellung ver­ schiebt und das erste Anzeigemittel (52) betätigt, wenn ein erstes Druckdifferential zwischen dem Medium in den ersten und zweiten Einlässen (57, 58) vorliegt, und sich der zweite Kolben (39) in der zweiten Bohrung (37) aus­ gehend von einer Außerbetriebsstellung verschiebt und das zweite Anzeigemittel (48) betätigt, wenn ein zweites Druckdifferential zwischen dem Medium in den ersten und zweiten Einlässen (57, 58) vorliegt.

2. Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kolbenbohrung (15) und die zweite Kolben­ bohrung (37) koaxial und benachbart sind, wobei der erste Kolben (16) dem zweiten Kolben (39) gegenüberlie­ gend angeordnet ist, so daß die zweiten Stirnseiten (20; 42) des ersten und zweiten Kolbens (16; 39) einander gegenüberliegen und der zweite Einlaß (58) zu den benachbarten Stirnseiten der ersten und zweiten Kolben­ bohrungen (15/37) führt.

3. Indikator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einlaß (57) im Gehäuse (10; 30) zwei Zweige hat, von denen einer (59) zu der ersten Stirnseite (18) des ersten Kolbens (18) und der andere (60, 61) zu der ersten Stirnseite (40) des zweiten Kolbens (39) führen.

4. Indikator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kolben (16; 39) in ihre jeweiligen Außerbetriebsstellungen federvorge­ spannt sind.

5. Indikator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung durch eine einzige Feder (44) ver­ mittelt ist, die auf die und zwischen den beiden Stirn­ seiten (20; 42) des ersten und zweiten Kolbens (16; 39) wirkt.

6. Indikator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Differenzdruck derselbe wie der zweite Differenzdruck ist.

7. Indikator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbereiche der ersten Stirnseite (18) und der zweiten Stirnseite (20) des ersten Kolbens (16) die gleichen wie die Flächenbereiche der ersten Stirnseite (40) und der zweiten Stirnseite (42) des zweiten Kolbens (39) sind.

8. Indikator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Differentialdruck gegenüber dem zweiten Differentialdruck verschieden ist.

9. Indikator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbereiche der ersten Stirnseite (18) und der zweiten Stirnseite (20) des ersten Kolbens (16) größer als die Flächenbereiche der ersten Stirnseite (40) und der zweiten Stirnseite (42) des zweiten Kolbens (39) sind, so daß sich der erste Kolben (16), ausgehend von seiner entsprechenden Außerbetriebsstellung, verschiebt, bevor sich der zweite Kolben (39), ausgehend von seiner entsprechenden Außerbetriebsstellung, verschiebt.

10. Indikator nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des ersten Kolbens (16) größer als der Durchmesser des zweiten Kolbens (39) ist, daß die zweiten Stirnseiten (20) des ersten Kolbens (16) von einem ringförmigen Mantel (21) und die zweite Stirnseite (42) des zweiten Kolbens (39) von einem ringförmigen Mantel (43) umgeben ist, wobei der Mantel (43) des zwei­ ten Kolbens (39) sich in einen Hohlraum hineinerstreckt, der durch den Mantel (21) des ersten Kolbens (16) be­ stimmt ist.

11. Indikator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste Anzeigemittel ein elektri­ scher Schalter (52) ist, der bei Verschiebung des ersten Kolbens (16) ausgehend von dessen Außerbetriebsstellung, betätigt wird und den ersten Differentialdruck anzeigt.

12. Indikator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zweite Anzeigemittel ein Glied (48) ist, welches sich aus seiner unsichtbaren in eine sichtbare Position verschiebt, wenn der zweite Kolben (39) sich, ausgehend von seiner Außerbetriebsstellung, verschiebt, und den zweiten Differentialdruck anzeigt.

13. Indikator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schalter (52) auch eine Anzeige des zweiten Differentialdrucks vermittelt.