CH628430A5 - Flow meter for liquid and gaseous media - Google Patents

Description

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Durchflussmengenmesser zu schaffen, mit welchem eine lineare Anzeige der Strömungsmenge, weitgehend unabhängig von der Viskosität des Strömungsmediums erzielt werden kann und welcher durch eine kompakte Bauart wenig Raum beansprucht. Der erfindungsgemässe Durchflussmengenmesser der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber an seiner der Austrittsöffnung des Mediums zugekehrten Stirnseite eine erste Bohrung aufweist, welche mindestens durch eine radial gerichtete zweite Bohrung am Umfang des Steuerschiebers mit dem Hohlraum des Führungskörpers, und beim Durchströmen des Mediums mit den am Umfang des der Eintrittsöffnung des Führungskörpers zugekehrten Endes des Steuerschiebers, keilförmig, sich zur Austrittsöffnung des Führungskörpers hin verjüngenden Steuerschlitzen, kommuniziert. The object of the invention is therefore to provide a flow meter with which a linear display of the flow rate can be achieved largely independently of the viscosity of the flow medium and which takes up little space due to its compact design. The flow meter according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that the control slide has a first bore on its end face facing the outlet opening of the medium, which has at least one radially directed second bore on the circumference of the control slide with the cavity of the guide body, and when the medium flows through communicates with the control slider at the periphery of the end of the control slide facing the inlet opening of the guide body, wedge-shaped, tapering towards the outlet opening of the guide body.

Weitere Einzelheiten und die Wirkungsweise der Erfindung sind anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung beispielsweise erörtert. Es zeigen: Further details and the mode of operation of the invention are discussed, for example, with reference to the following description and the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Durchflussmengenmesser, 1 shows a longitudinal section through a flow meter,

Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung des Steuerschiebers gemäss Fig. 1. FIG. 2 shows a three-dimensional representation of the control slide according to FIG. 1.

Ein gesamthaft mit 1 bezeichneter Durchflussmengenmesser nach Fig. 1 besitzt einen Führungskörper 2 aus nichtferromagnetischem Stoff. Der Führungskörper und ein ebenfalls aus einem nichtmagnetisierbaren Werkstoff bestehender Führungseinsatz 3 umschliessen einen Hohlraum 4 allseits. Der Führungseinsatz 3 ist derart in den Führungskörper 2 eingebaut, dass seine Längslagerung 5 für den Steuerschieber 6 und diejenige für letzteren im Führungskörper 2 dieselbe Axe 7 gemeinsam haben. Der Führungseinsatz 3 besitzt vorzugsweise einen zur Längslagerung 5 koaxialen Lagerstummel 8, welcher den durch den Führungskörper 2 und den Führungseinsatz 3 gebildeten Hohlraum 4 mit einer Dichtungseinrichtung 9 dichtet. Der Führungseinsatz 3 ist durch die mit Mittellinien 10 angedeuteten Sicherungselemente (nicht gezeichnet), z.B. Schrauben, Gewindebolzen usw., am Führungskörper 2 befestigt. Die mit einem Stutzen 11 ausgebildete Leitung 12 mündet in den vor der Längslagerung 5 des Führungseinsatzes 3 liegenden erweiterten Sammelraum 13. Der Führungskörper 2 muss aus einbautechnischen Massnahmen für den Steuerschieber 6 aus zwei Teilen bestehen. 1 has a guide body 2 made of non-ferromagnetic material. The guide body and a guide insert 3 likewise made of a non-magnetizable material enclose a cavity 4 on all sides. The guide insert 3 is installed in the guide body 2 such that its longitudinal bearing 5 for the control slide 6 and that for the latter in the guide body 2 have the same axis 7 in common. The guide insert 3 preferably has a bearing stub 8 which is coaxial with the longitudinal bearing 5 and which seals the cavity 4 formed by the guide body 2 and the guide insert 3 with a sealing device 9. The guide insert 3 is characterized by the securing elements (not shown) indicated by center lines 10, e.g. Screws, threaded bolts, etc., attached to the guide body 2. The line 12 formed with a connector 11 opens into the expanded collecting space 13 located in front of the longitudinal bearing 5 of the guide insert 3. The guide body 2 must consist of two parts in terms of installation measures for the control slide 6.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

628 430 628 430

Die mit der Längslagerung 5 im Führungseinsatz 3 fluchtende zweite Lagerstelle 14 des Steuerschiebers 6 im Führungskörper 2 endet durch die mit der Lagerstelle 14 einen Anschlag 15 bildende Ausgangsleitung 16, die wiederum durch einen Stutzen 17 entsteht. Damit am Übergang zur Ausgangs- 5 leitung 16 keine Turbulenz entsteht, ist die Bohrung angesenkt. The second bearing point 14 of the control slide 6 in the guide body 2, which is aligned with the longitudinal bearing 5 in the guide insert 3, ends through the outlet line 16 forming a stop 15 with the bearing point 14, which in turn is created by a connecting piece 17. The bore is countersunk so that there is no turbulence at the transition to the outlet line 16.

Es ist selbstverständlich möglich, sowohl eintritts- als auch austrittsseitig lösbar befestigte Führungseinsätze 3 zu verwenden. Koaxial zur zweiten Lagerstelle 14 im Führungskörper 2 10 ist im Abstand einer dünnen Wand 20 eine Feldspule 21, die sich über die Länge der zweiten Lagerstelle 14 erstreckt, fest aufgeschoben. It is of course possible to use guide inserts 3 which are detachably fastened on both the entry and exit sides. Coaxial with the second bearing point 14 in the guide body 2 10, a field coil 21, which extends over the length of the second bearing point 14, is pushed firmly at a distance from a thin wall 20.

Die Feldspule 21 ist an eine nichtdargestellte elektrische Stromquelle angeschlossen und wird durch ein Gehäuse 22 ge- 15 schützt, das der Einfachheit halber durch mindestens eine mittels Mittellinien 23 angedeutete Schraube am Führungskörper 2 befestigt ist. Führungskörper 2 und Führungseinsatz 3 bestehen aus nichtferromagnetischen Stoffen, währenddem der Steuerschieber 6 aus einem magnetisierbaren Werkstoff gefer- 20 tigt ist. Im Zuge der Erläuterung zur Übertragung der durch die Position des Steuerschiebers 6 erfassten Durchflussmenge, sei gleichzeitig auf eine weitere Ausführungsform der elektrischen Einrichtung hingewiesen. Im Bereich der Längslagerung 5 des Führungseinsatzes 3 wird auf den Führungskörper 2 eine 25 weitere Feldspule (nicht dargestellt) geschoben. Die beiden Feldspulen bilden zusammen durch die Erregung mittels Wechselstrom eine Differentialspule, die an eine Messbrücke angeschlossen ist. Auf ihre Wirkungsweise wird anschliessend an den speziellen Beschreibungsteil näher eingegangen. 30 The field coil 21 is connected to an electrical power source (not shown) and is protected by a housing 22, which for the sake of simplicity is attached to the guide body 2 by at least one screw indicated by means of center lines 23. Guide body 2 and guide insert 3 consist of non-ferromagnetic materials, while the control slide 6 is made of a magnetizable material. In the course of the explanation of the transmission of the flow rate detected by the position of the control slide 6, reference is also made to a further embodiment of the electrical device. In the area of the longitudinal bearing 5 of the guide insert 3, a further 25 field coil (not shown) is pushed onto the guide body 2. Together with the excitation by means of alternating current, the two field coils form a differential coil which is connected to a measuring bridge. Their mode of action is then discussed in more detail in the special description section. 30th

In Fig. 2 ist der Steuerschieber 6 gemäss Fig. 1 näher dargestellt. An seiner der Austrittsöffnung des Führungskörpers 2 zugekehrten Stirnseite 24 ist er mit mindestens einer Bohrung 25 versehen, in welche von aussen radial gerichtete Bohrungen 26 münden. An seinem Umfang weist der Steuerschie- 35 ber 6 an dem der Eintrittsöffnung zugekehrten Ende, keilförmige, sich zur Austrittsöffnung des Führungskörpers 2 hin verjüngende Steuerschlitze 27 auf. Anstelle des unter seiner eigenen Schwerkraft gegen die untere Endlage wirkenden Steuerschiebers 6. kann im Führungskörper 2 zwischen Anschlag 15 und Stirnseite 24 des Steuerschiebers eine Druckfeder (nicht dargestellt) eingelegt werden. Diese Druckfeder weist eine kleine Federkonstante, jedoch einen grossen Vorspannweg auf, so dass über den gesamten Steuerweg eine sich wenig ändernde Kraft auf den Steuerschieber 6 einwirkt. The control slide 6 according to FIG. 1 is shown in more detail in FIG. 2. On its end face 24 facing the outlet opening of the guide body 2, it is provided with at least one bore 25, into which bore holes 26 radially directed from the outside open. On its circumference, the control slide 35 has wedge-shaped control slots 27 tapering towards the outlet opening of the guide body 2 at the end facing the inlet opening. Instead of the control slide 6 acting under its own gravity against the lower end position, a compression spring (not shown) can be inserted in the guide body 2 between the stop 15 and the end face 24 of the control slide. This compression spring has a small spring constant, but a large preload path, so that a little changing force acts on the control slide 6 over the entire control path.

Abschliessend wird auf die Funktionsweise des Durch-flussmengenmessers hingewiesen. Gemäss Fig. 1 befindet sich der Steuerschieber 6 des Durchflussmengenmessers 1 zwischen seiner oberen und unteren Endlage, d.h. in einer Position, bei welcher das Medium unter einem bestimmten Druck den Durchflussmengenmesser durchströmt. Der Steuerschieber 6 verlässt jedoch auch in seiner oberen Endlage die Längslagerung 6 im Führungseinsatz 3 nicht. In der dargestellten Position hebt sich der Steuerschieber durch den Überdruck im Sammelraum 13 und den Unterdruck auf der Verbraucherseite von seiner unteren Endlage ab. Das Medium strömt über die Steuerkante 28 am Führungseinsatz 3 durch den Hohlraum 4 in die Bohrung 25 des Steuerschiebers 6 zum Verbraucher. Durch das Abheben des Steuerschiebers 6 aus seiner unteren Endlage ändern die elektrischen Strom- bzw. Spannungswerte in der Feldspule. Finally, the functionality of the flow meter is pointed out. According to Fig. 1, the control slide 6 of the flow meter 1 is between its upper and lower end positions, i.e. in a position in which the medium flows through the flow meter under a certain pressure. However, the control slide 6 does not leave the longitudinal bearing 6 in the guide insert 3 even in its upper end position. In the position shown, the control slide stands out from its lower end position due to the overpressure in the collecting space 13 and the underpressure on the consumer side. The medium flows via the control edge 28 on the guide insert 3 through the cavity 4 into the bore 25 of the control slide 6 to the consumer. By lifting the control slide 6 from its lower end position, the electrical current or voltage values in the field coil change.

Diese neuen Werte werden proportional auf ein mit Mengenwerten geeichtes Strom- bzw. Spannungsanzeigegerät geführt, von welchem sodann die effektive Durchflussmenge ablesbar ist. Im Falle einer verwendeten Differentialspule am Umfang des Führungskörpers, wie in den vorangegangenen Zeilen beschrieben, erfolgt beim Durchströmen des Druckmediums ein Aufsteuern des Steuerschiebers 6 derart, dass der Steuerschieber aus der einen Feldspule heraus tiefer in die andere eintaucht. Mit der Stellungsänderung des Steuerschiebers 6 ändern sich die Scheinwiderstände in den Feldspulen und bewirken eine Spannungsänderung, die in Verbindung mit einer Messbrücke eine dem Weg des Steuerschiebers 6 proportionale Strom- bzw. Spannungsanzeige, die als Durchfluss-grösse in 1/min direkt angezeigt wird. These new values are fed proportionally to a current or voltage display device calibrated with quantity values, from which the effective flow rate can then be read. In the case of a differential coil used on the circumference of the guide body, as described in the previous lines, when the pressure medium flows through, the control spool 6 is opened in such a way that the control spool dips deeper into the other from one field coil. With the change in position of the control spool 6, the impedances in the field coils change and cause a voltage change which, in conjunction with a measuring bridge, a current or voltage display proportional to the path of the control spool 6, which is displayed directly as a flow rate in 1 / min.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (8)

628 430628 430 1. Durchflussmengenmesser für flüssige und gasförmige Medien mit einem einen Hohlraum allseits umschliessenden, aus nichtferromagnetischem Stoff bestehenden Führungskörper, welcher einen axial verschiebbaren Steuerschieber und einander gegenüberliegende Eintritts- und Austrittsöffnungen für das Medium, sowie mindestens eine axial auf dem Führungskörper angeordnete, in einen elektrischen Stromkreis geschaltete Feldspule aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (6) an seiner der Austrittsöffnung des Mediums zugekehrten Stirnseite (24) eine erste Bohrung (25) aufweist, welche durch mindestens eine radial gerichtete zweite Bohrung (26) am Umfang des Steuerschiebers (6) mit dem Hohlraum (4) des Führungskörpers (2), und beim Durchströmen des Mediums mit den am Umfang des der Eintrittsöffnung des Führungskörpers (2) zugekehrten Endes des Steuerschiebers (6), keilförmig, sich zur Austrittsöffnung des Führungskörpers (2) hin verjüngenden Steuerschlitzen (27, kommuniziert. 1.Flow rate meter for liquid and gaseous media with a guide body which encloses a cavity on all sides and consists of non-ferromagnetic material, which has an axially displaceable control slide and opposite inlet and outlet openings for the medium, as well as at least one axially arranged on the guide body, in an electrical circuit Has a switched field coil, characterized in that the control slide (6) has a first bore (25) on its end face (24) facing the outlet opening of the medium, which bore has at least one radially directed second bore (26) on the circumference of the control slide (6) with the cavity (4) of the guide body (2), and when flowing through the medium with the end of the control slide (6) facing the circumference of the inlet opening of the guide body (2), wedge-shaped, tapering towards the outlet opening of the guide body (2) (27, communicates. 2. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldspulen (21) der an eine elektrische Messbrücke geschalteten Differentialspule auf dem Führungskörper (2), jeweils im Bereich der Lagerungen (5,14) des Steuerschiebers (6) angeordnet sind. 2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the field coils (21) of the differential coil connected to an electrical measuring bridge are arranged on the guide body (2), in each case in the region of the bearings (5, 14) of the control slide (6). 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (6) gegenüber dem Abstand zwischen Anschlag (15) im Führungskörper (2) und der die Steuerkante (28) bildende Stirnseite der Längslagerung (5) des Steuerschiebers (6) eine grössere Länge aufweist. 3. Flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the control slide (6) relative to the distance between the stop (15) in the guide body (2) and the end face of the longitudinal bearing (5) of the control slide (6) forming the control edge (28) has a greater length. 4. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Axiallagerung (5, 14) des Steuerschiebers (6) aufweisender Führungseinsatz (3) des Führungskörpers (2). an diesem lösbar befestigt ist. 4. Flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that an axial bearing (5, 14) of the control slide (6) having a guide insert (3) of the guide body (2). is releasably attached to this. 5. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (2) ein- und austrittsseitig jeweils ein die Lagerung des Steuerschiebers (6) bildender lösbar befestigter Führungseinsatz (3) aufweist. 5. Flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the guide body (2) on the inlet and outlet sides each has a bearing of the control slide (6) forming detachably fastened guide insert (3). 6. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungseinsatz (3) die Eintritts- und/oder Austrittsöffnung für das Medium aufweist. 6. Flow meter according to claim 4 or 5, characterized in that the guide insert (3) has the inlet and / or outlet opening for the medium. 7. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungseinsatz (3) am Umfang eine Dichtungsanordnung (9) aufweist. 7. Flow meter according to claim 6, characterized in that the guide insert (3) has a sealing arrangement (9) on the circumference. 8. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der der Austrittsseite des Führungskörpers (2) zugekehrten Stirnseite des Steuerschiebers (6) und Anschlag (15) im Führungskörper (2) eine Druckfeder angeordnet ist. 8. Flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that a compression spring is arranged in the guide body (2) between the end face of the control slide (6) facing the outlet side of the guide body (2) and the stop (15). Durchflussmengenmesser für flüssige und gasförmige Medien, mit einem einen Hohlraum allseits umschliessenden, aus nichtferromagnetischem Stoff bestehenden Führungskörper, welcher einen axial verschiebbaren Steuerschieber und einander gegenüberliegende Eintritts- und Austrittsöffnungen für das Medium sowie mindestens eine axial auf dem Führungskörper angeordnete, in einen elektrischen Stromkreis geschaltete Feldspule aufweist. Flow meter for liquid and gaseous media, with a guide body, which encloses a cavity on all sides and is made of non-ferromagnetic material, which has an axially displaceable control slide and opposite inlet and outlet openings for the medium as well as at least one field coil arranged axially on the guide body and connected in an electrical circuit having. Es sind verschiedene Arten von Durchflussmengenmessern bekannt geworden, welche dementsprechend nach verschiedenen physikalischen Prinzipien funktionieren. So gibt es beispielsweise einen Durchflussmengenmesser nach der eingangs beschriebenen Art, dessen Führungskörper eine sich zur Eintrittsöffnung des Mediums hin sich konisch verjüngende Bohrung aufweist, welche in einen zylindrischen Teil mündet. Im Different types of flow meters have become known, which accordingly operate according to different physical principles. For example, there is a flow meter of the type described in the introduction, the guide body of which has a bore which tapers conically towards the inlet opening of the medium and which opens into a cylindrical part. in the Führungskörper ist axial verschiebbar ein Schwimmkörper angeordnet, der einen Konus und eine mit einer ferromagneti-schen Hülse verbundene Stange enthält. A floating body is arranged axially displaceably and contains a cone and a rod connected to a ferromagnetic sleeve. Diese Ausführungsform ist für eine senkrechte Anordnung vorgesehen. Bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit wird der Konus des Schwimmkörpers im konischen Teil des Führungskörpers gegen die Austrittsöffnung hin angehoben, wodurch sich die Lage der ferromagnetischen Hülse im Bereich der am Führungskörper angeordneten Feldspule zwangsläufig ändert. Damit ändert sich auch der Stromfluss in der Feldspule, welche über eine Brückenschaltung von einem Generator mit geringer Leistung gespiesen wird. Die Änderung des Stromflusses wird auf einem mit proportionalen Mengenwerten, z.B. 1/min, ausgerüsteten Spannungs- bzw. Stromanzeigegerät direkt abgelesen. This embodiment is intended for a vertical arrangement. As the flow velocity increases, the cone of the floating body in the conical part of the guide body is raised towards the outlet opening, as a result of which the position of the ferromagnetic sleeve in the region of the field coil arranged on the guide body inevitably changes. This also changes the current flow in the field coil, which is fed by a low-power generator via a bridge circuit. The change in the current flow is based on a proportional quantity, e.g. 1 / min, equipped voltage or current display device can be read directly. Bei einem derartigen Durchflussmengenmesser tritt der nicht unerhebliche Nachteil ein, dass durch die Ausbildung des konischen Hohlraumes im Führungskörper und des darin sich bewegenden Konus, zwischen der Änderung der Durchflussmenge im Führungskörper und dem Mass der Verschiebung der ferromagnetischen Hülse in der Feldspule keine Linearität besteht. Dies erschwert die Herstellung des Anzeigegerätes derart, dass nur kostspielige Einrichtungen zur Umwandlung der Werte verwendet werden können. Als weiterer Nachteil tritt der Umstand auf, dass die genannten Durchflussmengenmesser relativ grosse Einbaumasse erfordern. Such a flow rate meter has the not inconsiderable disadvantage that there is no linearity between the change in the flow rate in the guide body and the amount of displacement of the ferromagnetic sleeve in the field coil due to the formation of the conical cavity in the guide body and the cone moving therein. This complicates the manufacture of the display device in such a way that only expensive devices for converting the values can be used. Another disadvantage is the fact that the flow meters mentioned require relatively large installation dimensions.