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Dokumentenidentifikation DE10200789A1 31.07.2003
Titel Fluidströmungssensor nach dem Paddelprinzip
Anmelder HeaTec Thermotechnik GmbH, 73066 Uhingen, DE
Erfinder Schwarz, Hans-Jochen, Dr., 70190 Stuttgart, DE;
Waha, Gerhard, 73249 Berghof, DE
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 11.01.2002
DE-Aktenzeichen 10200789
Offenlegungstag 31.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.07.2003
IPC-Hauptklasse G01P 5/04
IPC-Nebenklasse G01F 1/28   
Zusammenfassung Ein Windfahnenrelais (1), insbesondere zur Überwachung von Fluidströmungen in Abgaskanälen, Luftkanälen oder dergleichen, weist ein schwenkbar gelagertes Paddel (2) auf, das über eine Lagereinrichtung (46) an einem vorzugsweise auf Kunststoff ausgebildeten Halter (19) sitzt. Dieser Halter (19) ist seinerseits an einer Montageplatte befestigt, die zur Verbindung mit einem Fluidkanal dient. Die Besonderheit der Lagereinrichtung (46) besteht darin, dass sie durch einen Zylinderstift (33) gebildet ist, der eine zugeordnete Lageröffnung mit viel Spiel durchgreift. Dadurch bilden der Zylinderstift (33) und die Lageröffnung ein sehr robustes, dabei aber reibungsarmes Abwälzlager, das für die geringen Schwenkwinkel des Paddels (2) gleitfrei arbeitet. Diese Bauform und insbesondere die so gebildete Lagerungseinrichtung (46) gestattet den Aufbau eines äußerst robusten, dabei aber sehr genauen Windfahnenrelais.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Fluidströmungssensor, insbesondere für Luftkanäle, z. B. Abluftkanäle, Abgaskanäle oder Zuluftkanäle.

Es ist häufig erforderlich, Fluidströmungen wie beispielsweise Gas- oder Luftströmungen zu erfassen und bei Erfassung derselben ein die Größe der Fluidströmung kennzeichnendes Signal oder wenigstens ein Schaltsignal zu erzeugen, das angibt, ob die Fluidströmung einen Mindestwert übersteigt oder nicht. In diesem Fall ist häufig eine hohe Ansprechempfindlichkeit gefordert. Weiter ist häufig eine geringe Ansprechtoleranz gefordert, die über die Lebensdauer des Fluidströmungssensor möglichst konstant bleiben soll. Die Einstellung enger Toleranzen ist durch eine entsprechende Kalibrierung im Produktionsprozess erreichbar, was aber einen erheblichen Aufwand darstellt. Nicht gelöst wird damit jedoch das Problem, dass sich die Schaltpunkte eines solchen Fluidströmungssensors mit der Zeit verschieben können. Dies kann insbesondere nach Auftreten einer Überlast der Fall sein. Eine Überlast ist beispielsweise gegeben, wenn in dem überwachten Fluidkanal eine kurzzeitige starke Strömung oder ein Druckstoß auftritt.

Herkömmliche Fluidströmungssensoren basieren beispielsweise auf einer nach Art eines Paddels ausgebildeten Windfahne, die quer zur Strömungsrichtung in die Fluidströmung ragt. Das Paddel ist dabei meist an einer Schneidenlagerung schwenkbar gelagert. An der Schneidenlagerung auftretender Verschleiß beeinflusst den Schaltpunkt. Insbesondere können stärkere Strömungen in dem überwachten Strömungskanal, Luftverwirbelungen oder sonstige Luftstöße zu einer heftigen Schwenkbewegung der Windfahne führen, die zu einem Schlag auf die Schneidenlagerung und zu einer Rutschbewegung auf dem Schneidenlager führt. Dies kann zum sofortigen Ausfall der Sensoreinrichtung oder auch zu einer schleichenden Verlagerung des Schaltpunkts derselben führen.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Fluidströmungssensor zu schaffen, der einfach zu fertigen und robust ist und der dabei die an ihn gestellten Anforderungen hinsichtlich Präzision und Ansprechempfindlichkeit erfüllt.

Diese Aufgabe wird mit dem Fluidströmungssensor nach Anspruch 1 gelöst. Dieser weist ein schwenkbar gelagertes Paddel auf, das etwa quer zur Strömungsrichtung in einem Fluidkanal in diesen ragend an einer Montageplatte gehalten ist. Das Paddel ist dabei mit einer speziellen Lagerungseinrichtung gelagert, zu der ein Zylinderstift und eine Lageröffnung gehören, wobei der Zylinderstift mit der Lageröffnung ein Abwälzlager bildet. Der Zylinderstift weist beispielsweise einen Durchmesser von wenigen Millimetern auf. Die Lageröffnung ist so beschaffen, dass hier kein Gleitlager entsteht. Mit anderen Worten, zwischen dem Zylinderstift und der Lageröffnung ist, wenn das Paddel seine Schwenkbewegung vollführt, keine Gleitreibung oder allenfalls eine geringe Gleitreibungskomponente zu verzeichnen. Vielmehr wird die Schwenkbewegung, die beispielsweise lediglich zehn oder fünfzehn Grad betragen kann, an der Lagerung in eine Wälzbewegung umgesetzt, bei der die Wandung der Lageröffnung an dem Zylinderstift abrollt. Somit vollführt das Lagerelement mit der Lageröffnung in Bezug auf den Zylinderstift eine Schwenkbewegung im Sinne einer Orbitalbewegung. Diese ist dadurch charakterisiert, dass der Zylinderstift an einer Stelle an der Wandung der Lageröffnung anliegt. Dadurch ist seine Mittelachse exzentrisch gegen die Mittelachse der Lageröffnung versetzt. Die Mittelachse der Lageröffnung verlagert sich bei Verschwenkung des Paddels auf einem bogenförmigen Pfad, der um die Mittelachse des Zylinderstifts herum gekrümmt ist und einen Ausschnitt aus einem zu der Mittelachse des Zylinderstifts konzentrischen Kreis darstellt.

Die somit gebildete Lagerungseinrichtung erweist sich für Schwenkbewegungen im Bereich von beispielsweise 0 bis 20 Grad als äußerst reibungsarm, wodurch ein betreffender Fluidströmungssensor mit geringen Paddelgrößen auf sehr geringe Ansprechschwellen ausgelegt werden kann. Geringe Paddelgrößen behindern die Fluidströmung wenig, so dass der Strömungssensor für die Fluidströmung nur einen geringen Widerstand bietet. Es können somit hohe Maximaldurchströmungen zugelassen, beziehungsweise erreicht werden. Andererseits aber sind geringe Ansprechschwellen möglich. Außerdem erweist sich eine derartige Lagerungseinrichtung als äußerst robust und langlebig. Selbst heftige Überlastungen des Fluidströmungssensors führen zu keiner Beschädigung oder Veränderung an der Lagerungseinrichtung und somit auch zu keiner Verlagerung der Ansprechschwellen. Der Fluidströmungssensor kann somit als wartungsarm oder sogar wartungsfrei ausgelegt werden. Außerdem lässt er sich reproduzierbar fertigen, so dass in der Fertigung auf eine Kalibrierung verzichtet werden kann.

Die Lageröffnung ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Dies ermöglicht einen ausreichenden Schwenkwinkel im Rahmen einer Abwälzbewegung. Bedarfsweise kann die Form der Lageröffnung auch anderweitig gewählt werden, beispielsweise oval, elliptisch oder rechteckig.

Der Durchmesser des Zylinderstifts ist vorzugsweise wesentlich geringer als der Durchmesser der Lageröffnung, beispielsweise beträgt das Spiel zwischen Lageröffnung und Zylinderstift vorzugsweise mehr als zehn Prozent des Stiftdurchmessers. Es kann in Einzelfällen in seiner Größe mit dem Stiftdurchmesser übereinstimmen.

Der Zylinderstift ist vorzugsweise ruhend in einem mit der Montageplatte verbundenen Halter gelagert. Hier kann der Zylinderstift in entsprechende Halteabschnitte eingepresst sein. Beispielsweise kann der Halter zwei Wangen mit Durchgangsöffnungen aufweisen, die unterschiedliche Durchmesser haben. Während der Zylinderstift durch die eine Öffnung hindurch gleiten kann sitzt er in der anderen im Presssitz. Dies eröffnet die Möglichkeit der einfachen Herstellung, indem der Zylinderstift in den Halter eingepresst wird und danach fest in diesem sitzt. Bei dieser Ausführungsform weist der Träger vorzugsweise zwei im Abstand parallel zueinander angeordnete Laschen auf, die beispielsweise aus abgewinkelten Blechstücken bestehen können. Diese können mit einer Öffnung versehen sein, die unmittelbar von dem Zylinderstift durchgriffen ist.

Bedarfsweise können in die Öffnungen der Laschen Lagerelemente, wie beispielsweise Buchsen oder Ringe eingesetzt sein. Die Materialpaarung kann bewusst so gewählt sein, dass eine eher hohe Gleitreibung auftritt, um die Lagerelemente daran zu hindern, reibend an der Oberfläche des Zylinderstifts zu rutschen. Dies stellt dann die Abwälzbewegung bei Schwenkbewegung des Paddels sicher. Auf diese Weise wird eine Verschleißminimierung erreicht.

Der Halter ist vorzugsweise ein Kunststoffelement, das beispielsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet sein kann. Er ist mit der Montageplatte beispielsweise formschlüssig verbunden, indem er eine Haltenase aufweist, mit der er eine Öffnung der Montageplatte hintergreift. Weiter kann der Halter über eine Befestigungsschraube oder einen Niet mit der Montageplatte verbunden sein. Diese Lösung lässt sich sehr einfach montieren und ermöglicht eine toleranzarme Ausrichtung des Halters ohne, dass dieser eigens justiert werden müsste. Ein weiterer erheblicher Vorteil dieser Bauform liegt darin, dass der Halter sowohl die Lagerungseinrichtung als auch den oberen und den unteren Schwenkanschlag des Paddels als auch den Schalter der Schalteinrichtung trägt. Alle Funktions- und Schaltpunkt bestimmenden Elemente sind somit an einem kompakten Teil - dem Halter - vereinigt. Die Präzision seiner Positionierung an dem Montageblech ist zweitrangig für die Funktion und Präzision des Fluidströmungssensors.

Das Paddel ist vorzugsweise mit einer Entlastungseinrichtung verbunden, die beispielsweise durch ein Gegengewicht gebildet sein kann, das über den Träger mit dem Paddel verbunden ist. Diese Entlastungseinrichtung führt zu einer wenigstens teilweisen Kompensation des Eigengewichts des vorzugsweise horizontal ausgerichteten Paddel, so dass sehr geringe Ansprechschwellen erreichbar sind. Eine aufwärts gerichtete Strömung kann dann das Paddel sehr leicht anheben. Der Träger ist in diesem Fall im Wesentlichen gerade ausgebildet. Soll das Paddel in anderen Einbaulagen arbeiten, ist der Träger entsprechend abgewinkelt.

Zur Erfassung einer Bewegung des Paddels kann ein Schalter oder eine andere Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die eine Bewegung des Paddels erfasst. Dazu kann ein an der Montageplatte vorgesehener Schalter, beispielsweise in Form eines Reed-Relais dienen. Mit dem Paddel ist eine Betätigungseinrichtung, beispielsweise in Form eines dem Reed-Relais zugeordneten Permanentmagneten verbunden. Dazu kann der Permanentmagnet an dem Gegengewicht oder in dessen Nähe angeordnet sein. Sobald das Paddel angehoben wird, ändert der Permanentmagnet seine Relativlage zu dem Schalter (Reed-Relais) bis der Schalter anspricht. Je nach Anordnung des Reed-Relais kann ein Öffnen oder Schließen des Schalters bewirkt werden.

Bei einer wartungsfreundlichen Ausführungsform ist die Montageplatte mit Ausrichtmitteln versehen, um die Montageplatte an einem Fluidkanal ohne gesonderte Montagelage richtig montieren zu können. Aus Ausrichtmittel können beispielsweise zwei aus der Montageplatte herausgedrückte Vorsprünge dienen. Die Vorsprünge sind vorzugsweise kuppelförmig bzw. linsenförmig aufgewölbt, so dass an einer Bohrung mit einem Durchmesser, der geringer ist als der Fußdurchmesser des Vorsprungs, eine Zentrierung erreicht wird.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein Windfahnenrelais in perspektivischer Prinzipdarstellung,

Fig. 2 das Windfahnenrelais nach Fig. 1 in vertikalgeschnittener Seitenansicht,

Fig. 3 das Windfahnenrelais nach den Fig. 1 und 2 in einem anderen Maßstab und in Explosionsdarstellung,

Fig. 4 + 5 die Lagereinrichtung des Windfahnenrelais nach den Fig. 1 bis 3 in Seitenansicht in unterschiedlichen Betriebspositionen.

In Fig. 1 ist ein als Fluidströmungssensor dienendes Windfahnenrelais 1 veranschaulicht, das an einem nicht weiter veranschaulichten Fluidkanal, beispielsweise einem Abgaskanal oder einem Luftkanal zu montieren ist. Das Windfahnenrelais 1 weist ein Paddel 2 auf, das quer zur Strömungsrichtung in den Fluidkanal hineinragt, ohne den Kanal dadurch zu verschließen oder die Fluidströmung wesentlich zu behindern. Der Querschnitt des Fluidkanals ist größer als die Fläche des im Wesentlichen als ebene Platte ausgebildeten Paddels 2, das beispielsweise etwa horizontal orientiert ist. Die Fluidströmung ist in diesem Fall etwa vertikal aufwärts gerichtet. Das oval umrandete Paddel 2 ist als Blechteil ausgebildet, von dessen einer langer Schmalseite sich, wie insbesondere Fig. 3 veranschaulicht, ein Fortsatz weg erstreckt, der einen Schwenkarm 3 bildet. Der Schwenkarm 3 bildet einen Träger für das Paddel 2. Er ist einstückig mit dem Paddel 2 verbunden und beispielsweise durch eine längs verlaufende Sicke 4 ausgesteift. An dem von dem Paddel 2 abliegenden Ende des Schwenkarms 3 erweitert sich der Schwenkarm 3 zu einem etwa rechteckigen plattenförmigen Bereich 5, der als Träger für ein Gegengewicht 6 und ein Sockelelement 7 für einen Permanentmagneten 8 dient. Der Bereich 5 weist vorzugsweise zwei Befestigungsöffnungen 9, 10 auf, die von entsprechenden Nietvorsprüngen 11, 12 des Sockelelements 7 durchgriffen sind. Diese dienen auch der Befestigung des Gegengewichts 6, das bei entsprechenden Öffnungen 14, 15 von den Nietelementen 11, 12 durchgriffen ist.

Von dem Schwenkarm 3 sind nicht ganz mittig, seitlich zwei Laschen 16, 17 nach unten abgewinkelt, die Lagerelemente zur schwenkbaren Lagerung des Paddels 2 bilden. Der Schwenkarm 3 bildet somit einen zweiarmigen Hebel, an dessen einen Ende das Paddel 2 und an dessen anderen Ende das Gegengewicht 6 angreifen. Die Laschen 16, 17 weisen jeweils eine Lageröffnung 18 auf, wobei beide Lageröffnungen miteinander fluchten. Die Lageröffnung 18 kann in die Lasche 16, 17 eingestanzt oder eingebohrt sein. Die gestanzte Öffnung wird wegen ihrer einfachen Herstellbarkeit und wegen der Beschaffung ihrer Wandung bevorzugt. Bedarfsweise können auch Lagerbuchsen aus Metall, Kunststoff oder Keramik vorgesehen sein.

Das Paddel 2 ist, wie Fig. 2 veranschaulicht, an einem Halter 19 gelagert, der beispielsweise durch ein Kunststoffteil gebildet ist. Der Halter 19 ist seinerseits an einer Montageplatte 21 gehalten, die zur Befestigung an einer Öffnung des Fluidkanals dient. Die Montageplatte 21 ist insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich. Sie ist etwa rechteckig ausgebildet und weist eine rechteckig umrandete Einprägung 22 auf, an der der Halter 19 montiert ist. Dazu ist die Einprägung 22, die eine rechteckige gegen die übrige Montageplatte 21 parallel versetzte Planfläche 23 aufweist, im Bereich dieser Planfläche 23 mit einer schlitzförmigen Öffnung 24 versehen, in die, wie Fig. 2 veranschaulicht, ein nasenartiger Vorsprung 25 des Halters 19 greift. Außerdem weist der Halter 19 eine Befestigungsöffnung 26 im Abstand von dem Vorsprung 25 auf, die der Befestigung an der Montageplatte 21 beispielsweise mittels einer Schraube dient.

Die Montageplatte 21 weist oberhalb der Öffnung 24 einen Schlitz 27 auf, der sich bis zum Rand der Montageplatte 21 erstreckt. Der Schlitz 27 dient als Durchgang für den Schwenkarm 3. Durch den Schlitz 27 kann der Schwenkarm 3 zur Montage desselben an seinen Platz gebracht werden, wobei er in dem Schlitz 27 ausreichende Schwenkfreiheit aufweist. Entsprechend ist der Halter 19 mit einem in Gegenrichtung offenen Schlitz 28 versehen, der ansonsten, wie Fig. 2 veranschaulicht, mit dem Schlitz 27 deckungsgleich ist.

Der Halter 19 weist einen sich von der Montageplatte weg erstreckenden Fortsatz 29 auf, von dessen beiden von der Montageplatte 21 fortlaufenden Rändern zwei Wangen 31, 32 aufragen. Diese dienen der Aussteifung und der Lagerung eines Zylinderstifts 33 (Fig. 3). Der Zylinderstift 33 ist vorzugsweise unverdrehbar gelagert. Dazu weisen die Wangen 31, 32 miteinander fluchtende Befestigungsöffnungen 34, 35 auf, die vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser haben. Beispielsweise hat die Befestigungsöffnung 34 einen Durchmesser, der ein im Wesentlichen ungehindertes Durchschieben des Zylinderstifts 33 gestattet, während der Zylinderstift 33 in der Befestigungsöffnung 35 im Presssitz sitzt.

Außerdem kann an dem Halter 19, wie Fig. 3 veranschaulicht, mittig zwischen den Wangen 31, 32 ein weiteres Stiftlager 36 vorgesehen sein, das eine mit den Befestigungsöffnungen 34, 35 fluchtende Durchgangsöffnung aufweist. Die Laschen 16, 17 des Schwenkarms 3 greifen dann in die Zwischenräume zwischen dem Stiftlager 36 und den Wangen 31 bzw. 32. Dabei sitzen die Laschen 16, 17 mit ihrer jeweiligen, beispielsweise aus Fig. 4 oder Fig. 5 ersichtlichen Lageröffnung 18 mit erheblichem Spiel auf dem Zylinderstift 33. Beispielsweise übersteigt der Durchmesser der Lageröffnung 18 den Durchmesser des Zylinderstifts um deutlich mehr als 10% des Durchmessers des Zylinderstifts 33. Beispielsweise ist der Durchmesser der Lageröffnung 18 doppelt so groß wie der Durchmesser des Zylinderstifts 33.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, dient der Halter 19 außerdem als Träger für einen Glasrohrschalter in Form eines Reed-Relais 37. Das Reed-Relais 37 ist dabei zwischen zwei etwas elastischen Kunststoffrippen 38, 39 festgelegt, die an dem aus Kunststoff bestehenden Halter 19 angeformt sind. Diese erstrecken sich etwa parallel zu den Flanken 31, 32 mittig zwischen diesen. Zur Kontaktierung des Reed-Relais 37 dienen Anschlussfahnen 41, 42. Das Reed-Relais 37 ist dabei so angeordnet, dass es etwa unter dem Gegengewicht 6 gehalten ist. Der Halter 19 erstreckt sich dabei in einem Winkel zu dem Schwenkarm 3 schräg nach unten abfallend. Die Lage des Schwenkarms 3 ist durch die Oberseite des Stiftlagers 36 bestimmt. Die Oberseite bildet eine Anlagefläche für den Schwenkarm 3. Das Gegengewicht 6 und das Paddel 2 befinden sich nicht ganz im Gleichgewicht - das Paddel 2 erzeugt ein Schwenkmoment, das etwas größer ist als das Gegenschwenkmoment des Gegengewichts 6. Somit lastet der Schwenkarm 3 auf der Oberseite des Stiftlagers 36.

An dem Bereich 5, der an seiner Oberseite das Gegengewicht 6 trägt, ist unten der Sockel 7 angebracht und zwar so, dass der Permanentmagnet 8, wenn sich das Paddel 2 der in Fig. 2 veranschaulichten Ruhelage befindet, in einem solchen Abstand von dem Reed-Relais 37 hält, dass das Reed-Relais 37 offen ist, d. h. keinen Strom durchlässt. Der Schwenkbereich des Paddels 2 ist dabei so groß, dass das Reed-Relais 37 schließt, noch bevor das Paddel 2 seine höchstmögliche und somit der Permanentmagnet 8 seine niedrigstmögliche Position erreicht hat.

Die Montageplatte 21 weist außerdem eine Befestigungsöffnung 43 auf, der zwei Noppen 44, 45 in festem Abstand zugeordnet sind. Die Noppen 44, 45 sind in Richtung auf den Fluidkanal hin aus der Fläche der Befestigungsplatte 21 herausgedrückt. Sie sind in Seitenansicht (Fig. 2) etwa linsenförmig gerundet und dienen der Zentrierung an entsprechenden Zentrieröffnungen des Fluidkanals.

Das insoweit beschriebene Windfahnenrelais 1 arbeitet wie folgt:

Ist das Windfahnenrelais 1 an einem Fluidkanal montiert und herrscht keine Fluidströmung, befindet sich das Paddel in der in Fig. 2 veranschaulichten Position. Das Gegengewicht 6 ist in seiner angehobenen Position. Damit ist die aus dem Zylinderstift 33 und der Lageröffnung 18 bestehende Lagereinrichtung 46 in der in Fig. 4 veranschaulichten Position. Auf dem Zylinderstift 33, sowie auf der Oberseite 36a des Stiftlagers 36, liegt die Gesamtmasse des Paddels 2 einschließlich des Gegengewichts 6. Strömt nun, wie in Fig. 2 durch einen Pfeil 47 veranschaulicht ist, eine Fluidströmung das Paddel 2 von unten an, entsteht in Folge des Strömungswiderstands des Paddels 2 eine nach oben gerichtete Kraft. Sobald diese groß genug ist, dass sie zusammen mit dem Gegengewicht 6 die nach unten gerichtete Gewichtskraft des Paddels 2 überwindet, hebt sich dieses und schwenkt nach oben. Es findet dann unabhängig von der Kraft, mit der es nach oben geschwenkt wird, seine Anlage an einer oberen Begrenzungsfläche 48 des Schlitzes 28 des Halters 19. Diese Begrenzungsfläche 48 ist an dem Halter 19 festgelegt und somit in fester räumlicher Zuordnung zu dem Zylinderstift 33 gehalten. Damit ist die obere Schwenklage des Paddels 2 unabhängig von allen Toleranzen, die bei der Montage des Halters 19 an der Montageplatte 21 auftreten können, genau festgelegt. Gleichermaßen sind sich ergebende Schaltpunkte und Ruhepositionen unabhängig von einer Montagetoleranz zwischen dem Halter 19 und der Montageplatte 21 festgelegt. Das Paddel 2 ist vollständig von dem Halter 19 getragen. Seine Positionen und Funktionen sind vollständig an dem Halter 19 bestimmt.

Wenn sich das Paddel 2 hebt, senkt sich im Gegenzug das hintere Ende mit dem Permanentmagneten 8, der sich dabei dem Reed-Relais 37 nähert. Noch bevor die Oberseite des Schwenkarms 3 die Begrenzungsfläche 48 erreicht, ist der Permanentmagnet 8 so nahe an das Reed-Relais 37 herangekommen, dass dieses einen angeschlossenen Stromkreis schließt. Der Schwenkbewegung des Schwenkarms 3 wird von der Lagereinrichtung 46 ein besonders niedriger Widerstand entgegengesetzt. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, gestattet der Durchmesserunterschied zwischen dem Zylinderstift 33 und der Lageröffnung 18 eine gleitfreie Verschwenkung des Schwenkarms 3, indem die Lageröffnung 18 mit ihrer Wandung etwas an dem Zylinderstift 33 abwälzt. Für die geringfügigen Schwenkbewegungen des Paddels 2 ist somit durch das Zusammenwirken der Lageröffnung 18 mit dem Zylinderstift 33 eine sehr reibungsarme Lagereinrichtung 46 geschaffen. Dies ermöglicht sehr geringe Ansprechtoleranzen, d. h. die Strömungsgeschwindigkeit bei der das Paddel 2 schwenkt und das Reed-Relais 37 anspricht, ist sehr genau definiert. Andererseits ist die Lagereinrichtung 48 äußerst verschleißarm und überlastungssicher. Selbst Verpuffungen in dem Fluidkanal führen kaum zur Beschädigung der Lagereinrichtung.

Ein Windfahnenrelais 1, insbesondere zur Überwachung von Fluidströmungen in Abgaskanälen, Luftkanälen oder dergleichen, weist ein schwenkbar gelagertes Paddel 2 auf, das über eine Lagereinrichtung 46 an einem vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildeten Halter 19 sitzt. Dieser Halter 19 ist seinerseits an einer Montageplatte befestigt, die zur Verbindung mit einem Fluidkanal dient. Die Besonderheit der Lagereinrichtung 46 besteht darin, dass sie durch einen Zylinderstift 33 gebildet ist, der eine zugeordnete Lageröffnung 18 mit viel Spiel durchgreift. Dadurch bilden der Zylinderstift 33 und die Lageröffnung 18 ein sehr robustes, dabei aber reibungsarmes Abwälzlager, das für die geringen Schwenkwinkel des Paddels 2 gleitfrei arbeitet. Diese Bauform und insbesondere die so gebildete Lagerungseinrichtung 46 gestattet den Aufbau eines äußerst robusten, dabei aber sehr genauen Windfahnenrelais.


Anspruch[de]
  1. 1. Fluidströmungssensor (1), insbesondere für Luftkanäle, z. B. Abluftkanäle, Abgaskanäle oder Zuluftkanäle,

    mit einer Montageplatte (21), die zur Befestigung an einer Öffnung eines Fluidkanals und zum Verschluss derselben eingerichtet ist,

    mit einem Paddel (2), das auf einer Seite der Montageplatte (21) angeordnet ist, um in montiertem Zustand in den Fluidkanal zu ragen, und das über einen Schwenkarm (3) schwenkbar gehalten ist, und

    mit einer zur schwenkbaren Halterung des Paddels (2) vorgesehenen Lagerungseinrichtung (46), zu der ein Lagerelement (17) mit wenigstens einer Lageröffnung (18) und ein Zylinderstift (33) gehören, wobei der Zylinderstift (33) und die Lageröffnung (18) ein Abwälzlager bilden.
  2. 2. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageröffnung (18) zylindrisch ausgebildet ist.
  3. 3. Fluidströmungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Zylinderstifts (33) wesentlich geringer ist als der Durchmesser der Lageröffnung (18).
  4. 4. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Lagerungseinrichtung (46) ein mit der Montageplatte (21) verbundener Halter (19) gehört und dass der Zylinderstift (33) in dem Halter (19) ruhend gelagert ist.
  5. 5. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderstift (33) in entsprechende Halteabschnitte (31, 32) des Halters (19) eingepresst ist.
  6. 6. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (3) zwei im Abstand parallel zueinander angeordnete Laschen (16, 17) aufweist, die jeweils ein Lagerelement bilden, und dass jede Lasche (16, 17) eine Lageröffnung (18) aufweist, wobei die Lageröffnungen (18) miteinander fluchtend ausgebildet sind.
  7. 7. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (19) ein Kunststoffelement ist.
  8. 8. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (19) eine Haltenase (29) aufweist, mit der er eine Öffnung (24) der Montageplatte (21) hintergreift, und dass der Halter (19) eine Befestigungsöffnung (26) aufweist, bei der er mit der Montageplatte (21) verschraubt ist.
  9. 9. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Paddel (2) mit einer Entlastungseinrichtung (6) verbunden ist.
  10. 10. Fluidströmungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungseinrichtung (6) ein Gegengewicht ist, das über den Schwenkarm (3) mit dem Paddel (2) verbunden ist.
  11. 11. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (21) einen Schalter (37) trägt, dem eine mit dem Paddel (2) verbundene Betätigungseinrichtung (8) zugeordnet ist.
  12. 12. Fluidströmungssensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (37) ein Reed-Relais ist und dass die Betätigungseinrichtung (8) ein Permanentmagnet ist.
  13. 13. Fluidströmungssensor nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (8) mit dem Gegengewicht (6) verbunden ist.
  14. 14. Fluidströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Montageplatte (21) ein Ausrichtmittel (44, 45) vorgesehen ist, das dazu dient, den Fluidströmungssensor (1) in vorgegebener Position an dem Fluidkanal auszurichten.
  15. 15. Fluidströmungssensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtmittel (44, 45) durch zwei Vorsprünge gebildet ist, die in fester Zuordnung zu einer Befestigungsöffnung ausgebildet sind.






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