DE10314638B3

DE10314638B3 - Balgengaszähler

Info

Publication number: DE10314638B3
Application number: DE2003114638
Authority: DE
Inventors: Otfried Stuck; André Johanning
Original assignee: Actaris Gaszaehlerbau GmbH
Current assignee: Itron GmbH
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: EP1464931A2; EP1464931B1; EP1464931A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Balgengaszähler mit einem Einlaß (2), einem Auslaß (3) und einem Innengehäuse (5) mit zwei Kammern, die jeweils durch eine Membran (7) in zwei Meßräume (8) geteilt sind, und einer Ventileinrichtung (4) zum in Abhängigkeit vom Membranhub abwechselnden Verbinden der Meßräume (8) mit dem Einlaß (2) und Auslaß (3), wobei die phasenverschobene Bewegung der beiden Membranen (7) auf ein Meßwerk (6) übertragbar ist. Hierbei weist die Ventileinrichtung (4) einlaß- und auslaßseitig jeweils zwei Paare von zwei in einem Kreissektorbereich in Radialrichtung hintereinander angeordneten, zu den beiden jeweiligen Meßräumen (8) einer Kammer führenden Öffnungen (20a, 21a, 20b, 21b) in einer einlaß- und einer auslaßseitigen, drehbaren Ventilscheibe (18, 23) auf, die einander in Bezug auf die jeweilige Drehachse (17) der Ventilscheibe (18, 23) gegenüberliegend eine Öffnung (20a, 20b) benachbart zum Außenrand und eine Öffnung (21a, 21b) benachbart zur Drehachse (17) aufweist, wobei die beiden bezüglich ihrer Öffnungen (20a, 21a, 20b, 21b) um 180 DEG versetzten Ventilscheiben (18, 23) drehbar miteinander gekoppelt sind, die einlaßseitige Ventilscheibe (18) entsprechend dem Membranhub umlaufend drehbar ist und sich der Öffnungsbereich der Öffnungen (20a, 21a, 20b, 21b) der Ventilscheiben (18, 23) jeweils über 90 DEG erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Balgengaszähler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Balgengaszähler weisen ein Gehäuse mit zwei Kammern auf, die jeweils durch eine Membran in zwei Meßräume geteilt sind. Hierbei sind die Membranen jeweils über ein Gestänge mit einer gemeinsamen Welle eines Meßwerks gekoppelt, so daß der Membranhub über das Gestänge auf die Welle übertragen wird, so daß gemessen werden kann. Gleichzeitig wird hierdurch auch eine Ventileinrichtung betätigt, über die Gas in Abhängigkeit vom Membranhub abwechselnd in den einen und den anderen Meßraum jeder Kammer geleitet wird, während der jeweils andere Meßraum mit einem Auslaß verbunden ist. Dies erfolgt derart, daß jede Membran eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, wobei die Bewegung der beiden Membranen gegeneinander phasenverschoben ist, so daß die gemeinsame Welle entsprechend in Rotation gehalten wird.

Hierfür sind Ventileinrichtungen bekannt, vgl. beispielsweise DE 38 33 035 C2 oder DE 100 61 029 A1 , die neben- oder hintereinander angeordnete Schieber mit komplexen Umleitungen in Form eines Kanalsystems für das ein- und ausströmende Gas aufweisen, so daß die Raumausnutzung nicht optimal ist und ein entsprechender Druckverlust auftritt, und die über relativ komplizierte Gestänge betätigt werden. Diese Ventileinrichtungen sind ferner aufgrund des komplizierten Gestänges relativ empfindlich.

Aus DE 34 86 348 T2 , DE 195 01 858 A1 und DE 37 07164 C1 sind ähnliche Konstruktionen eines Balgengaszählers bekannt, die entsprechende Nachteile aufweisen.

Aus DE-PS 210 658 ist ein Balgengaszähler bekannt, bei dem die Gaszufuhr zu den Meßkammern über Kanäle erfolgt, die in zwei gegenüberliegenden Kreisvierteln einer Drehschieberplatte in Radialrichtung hintereinander untergebracht sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Balgengaszähler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der eine bessere Raumausnutzung und eine einfachere, robuste Konstruktion aufweist.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt schematisch einen Balgengaszähler.
2 zeigt ausschnittweise perspektivisch und teilweise aufgeschnitten eine Ausführungsform eines Balgengaszählers.
3 zeigt den Balgengaszähler von 2 in Draufsicht und ebenfalls teilweise aufgeschnitten.
4 zeigt zwei zusammengebaute Balgengaszähler von 2 in Draufsicht.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Langloch.
Gemäß 1 umfaßt ein Balgengaszähler ein schematisch angedeutetes feuerfestes Außengehäuse 1 aus Blech mit einem Einlaß 2 und einem Auslaß 3, ein mit einer Ventileinrichtung 4 versehenes Innengehäuse 5 sowie einem Zählwerk 6, wobei letzteres aber auch außerhalb des Außengehäuses 1 angeordnet sein kann. Das Innengehäuse 5, das insbesondere ein Kunststoffgehäuse ist, umfaßt zwei benachbart zueinander angeordnete, durch eine Mittelwand getrennte Kammern.
Jede Kammer wird durch eine bewegliche, entlang ihres Umfangs in der jeweiligen Kammer des Innengehäuses 5 befestigten Membran 7 in zwei Meßräume 8 geteilt, wobei von außen jeweils ein Deckel 9 auf das Innengehäuse 5 aufgesetzt ist.
Jede Membran 7 trägt eine starre Platte 10, an der ein Hebel 11 angelenkt ist, der drehfest mit einer im Innengehäuse 5 gelagerten, sich senkrecht zum Hebel 11 erstreckenden Stange 12 verbunden ist. Entsprechend dem Membranhub, bewirkt durch die Druckdifferenz in den beiden durch die jeweilige Membran 7 getrennten Kammern, wird dadurch die Stange 12 verdreht.
An einem aus dem Innengehäuse 5 herausragenden Ende ist die jeweilige sich entsprechend dem Membranhub hin- und herdrehende Stange 12 mit einem sich senkrecht zur Stange 12 erstreckenden Arm 13 vorgesehen. Die über die Stangen 12 verschwenkbaren Arme 13 weisen jeweils ein Langloch 14 auf, wobei sich die Langlöcher 14 in Richtung der Längsachsen der Arme 13 erstrecken, sich kreuzen und gemeinsam einen Zapfen 15 einer Kurbel 16 aufnehmen. Die Kurbel 16 ist mit einer Welle 17 drehfest verbunden. Entsprechend dem Membranhub der beiden Membranen 7 wird daher die Kurbel 16 und damit die Welle 17 über die beiden Arme 13 gedreht.
Über die Drehung der Kurbel 16 wird eine mit der Welle 17 verbundene, einlaßseitige Ventilscheibe 18 der Ventileinrichtung 4 mitgedreht. Die Ventilscheibe 18 ist über einem zu den beiden Kammern des Innengehäuses 5 führenden Einlaßstutzen 19 des Innengehäuses 5 gegenüber diesem drehbar angeordnet und weist zwei flächenmäßig praktisch gleiche Öffnungen 20, 21 auf, die in einem Kreissektorbereich in Radialrichtung hintereinander angeordnet sind. Hierbei erstreckt sich der Öffnungsbereich der beiden Öffnungen 20a, 21a über jeweils 90° (oder einen Winkel etwas größer als 90°) und die Öffnungen 20a, 21a sind um 90° in Umfangsrichtung voneinander getrennt, d.h. in Bezug auf die Welle 17 einander gegenüberliegend angeordnet. Ferner ist die Öffnung 20a benachbart zum Außenrand und die Öffnung 21a benachbart zur Welle 17 vorgesehen. Die rotierende Ventilscheibe 18 teilt somit über die Öffnungen 20a, 21a einströmendes Gas auf die beiden Kammern des Innengehäuses 5 auf, wodurch ein entsprechender Membranhub bewirkt wird, der seinerseits zum Drehen der Ventilscheibe 18 führt.
Das Innengehäuse 5 weist ferner einen Auslaßstutzen 22 auf, über dem eine auslaßseitige Ventilscheibe 23 angeordnet ist, die von gleichem Aufbau wie die einlaßseitige Ventilscheibe 18 ist und dementsprechende Öffnungen 20b, 21b aufweist. Allerdings ist die auslaßseitige Ventilscheibe 23 um 180° gegenüber der einlaßseitigen Ventilscheibe 18 verdreht, so daß die Öffnungen 20a, 21a und 20b, 21b um 180° zueinander versetzt sind. Die beiden Ventilscheiben 18, 23 sind zueinander höhenversetzt angeordnet und miteinander drehbar gekoppelt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind beide Ventilscheiben 18, 23 mit einer umlaufenden Verzahnung versehen, die jeweils mit einem Ritzel 24 bzw. 25 in Eingriff steht. Die Ritzel 24, 25 sind gleich groß und auf einer gemeinsamen Welle 26 koaxial übereinander angeordnet. Dementsprechend bewirkt die Drehung der einlaßseitigen Ventilscheibe 18 eine identische Drehung der auslaßseitigen Ventilscheibe 23.
Infolge der Anordnung der Öffnungen 20a, 21a, 20b, 21b wird die umlaufende Bewegung der Ventilscheiben 18, 23 sichergestellt, da dann, wenn sich die Membran 7 einer Kammer im Totpunkt befindet, die andere um 90° versetzt ist.
Anstelle des so verwendeten Zahnradgetriebes kann auch ein Riementrieb od.dgl. zum drehbaren Koppeln der Ventilscheiben 18, 23 verwendet werden.
Die auslaßseitige Ventilscheibe 23 mit dem zugehörigen Ritzel 25 ist gegenüber dem Innenraum des Außengehäuses 1 über eine mit dem Auslaßstutzen 22 abgedichtet verbundene, haubenförmige Auslaßabdeckung 27 abgedichtet, d.h. daß auch die Welle 26 abgedichtet durch die Auslaßabdeckung 27 geführt ist. Die Auslaßabdeckung 27 besitzt einen Auslaßstutzen 28, der zum Auslaß 3 des Außengehäuses 1 führt bzw. diesen bildet. Hierdurch wird die Eintrittseite des Außengehäuses 1 druckmäßig von der Austrittsseite getrennt.
Das Zählwerk 6 kann beispielsweise über die gemeinsame Welle 26 betätigt werden, es kann aber auch ein separates Ritzel vorgesehen sein, das mit der Ventilscheibe 18 oder dem Ritzel 24 in Eingriff steht und die Bewegung auf das Zählwerk 6 überträgt.
Die Kurbel 16 umfaßt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Bimetallbügel 29, der dazu dient, eine Temperaturkompensation zu bewirken. Hierbei befindet sich der Bimetallbügel 29 im wesentlichen über der Öffnung 20a der Ventilscheibe 18 und rotiert mit dieser. Hierdurch wird der Bimetallbügel 29 permanent vom einströmenden Gas umströmt, so daß die Temperaturkompensation praktisch momentan erfolgt, wodurch Fehlmessungen vermieden werden.
. Wenn der Bimetallbügel 29 nicht verwendet, d.h. keine derartige Temperaturkompensation vorgenommen werden soll, kann der Kurbelzapfen 15 direkt auf der einlaßseitigen Ventilscheibe 18 angeordnet sein. Jedoch wird zur Erzielung einer besseren Kraftübertragung die Verwendung einer von der einlaßseitigen Ventilscheibe 18 getrennten Mitnehmerscheibe bevorzugt.
Bei schneller Inbetriebnahme des Balgengaszählers ergibt sich ein Druckstoß, bei dem das Zählwerk aber nicht anspricht. Die auslaßseitige Ventilscheibe 23 ist zu diesem Zweck zweckmäßigerweise mit axialem Spiel unter der Auslaßabdeckung 27 angeordnet, so daß sie . unter der Einwirkung des Druckstoßes kurzzeitig abheben kann, so daß der Druckstoß verpufft, ohne die Membran 7 zu bewegen. In diesem Fall wirkt dementsprechend die auslaßseitige Ventilscheibe 23 als Überdruckventil.
Die über die Ventilscheiben 18, 23 gebildeten Ein- und Auslaßventile sind getrennt voneinander ausgebildet, einfach und robust, zumal gleiche Ventilscheiben verwendet werden können. Die Ventilscheiben 18, 23 können aus Kunststoff sein, sie können aber auch angesichts ihrer einfachen Ausbildung aus verschleißfesterer Keramik bestehen und/oder als geräuschmindernde Sandwichscheiben ausgebildet sein.
Wie in 4 dargestellt, ist es bei einer derartigen Ausführung des Balgengaszählers ohne weiteres möglich, zwei oder mehr parallele Meßwerke zur Erzielung höherer Durchflüsse oder geringerer Durchflußbelastung aneinander zu koppeln, wobei ein Zwischenzahnrad 30 verwendet wird, um die einlaßseitigen Ventilscheiben 18, 23 miteinander zu synchronisieren, insbesondere die einlaßseitigen Ventilscheiben 18 miteinander zu koppeln.
Die Langlöcher 14 werden zweckmäßigerweise zur Erzielung einer optimalen Öffnungscharakteristik optimiert, d.h. beispielsweise im mittleren Bereich erweitert, damit eine Art Hysterese bezüglich der Bewegung des Kurbelzapfens 15 entsteht, der sich in einer Bewegungsrichtung der Membran 7 entlang einer Seite des Langlochs 14 und in der anderen Bewegungsrichtung der Membran 7 entlang der anderen Seite des Langlochs 14 bewegt, vgl. 5.

Claims

Balgengaszähler mit einem Einlaß (2), einem Auslaß (3) und einem Innengehäuse (5) mit zwei Kammern, die jeweils durch eine Membran (7) in zwei Meßräume (8) geteilt sind, und einer Ventileinrichtung (4) zum in Abhängigkeit vom Membranhub abwechselnden Verbinden der Meßräume (8) mit dem Einlaß (2) und Auslaß (3), wobei die phasenverschobene Bewegung der beiden Membranen (7) auf ein Meßwerk (6) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (4) eine einlaß- und eine auslaßseitige, drehbare Ventilscheibe (18, 23) aufweist, welche einlaß- und auslaßseitig jeweils zwei Paare zu den beiden jeweiligen Meßräumen (8) einer Kammer führenden Öffnungen (20a, 21a, 20b, 21b) aufweisen, die einander in Bezug auf die jeweilige Drehachse (17) der Ventilscheibe (18, 23) gegenüberliegen, wobei eine Öffnung (20a, 20b) benachbart zum Außenrand und eine Öffnung (21a, 21b) benachbart zur Drehachse (17) in einem Kreissektorbereich in Radialrichtung hintereinander angeordnet sind, und wobei die beiden bezüglich ihrer Öffnungen (20a, 21a, 20b, 21b) um 180° versetzten Ventilscheiben (18, 23) drehbar miteinander gekoppelt sind, die einlaßseitige Ventilscheibe (18) entsprechend dem Membranhub umlaufend drehbar ist und sich der Öffnungsbereich der Öffnungen (20a, 21a, 20b, 21b) der Ventilscheiben (18, 23) jeweils über etwa 90° erstreckt.
Balgengaszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (18, 23) am Umfang verzahnt und über wenigstens ein Ritzel (24, 25) miteinander gekoppelt sind.
Balgengaszähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaßseitige Ventilscheibe (18) mittels einer Kurbel (16) drehbar ist, die mit einem jeweiligen Langloch (14) eines Hebelarms (13) in Eingriff steht, der entsprechend dem jeweiligen Membranhub verschwenkbar ist.
Balgengaszähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaßseitige Ventilscheibe (18) über einen Mitnehmer der Kurbel (16) drehbar ist.
Balgengaszähler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Langloch (14) entsprechend einer vorgegebenen Ventilöffnungscharakteristik geformt ist.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über der auslaßseitigen Ventilscheibe (23) eine haubenförmige Auslaßabdeckung (27) angeordnet ist, innerhalb der die auslaßseitige Ventilscheibe (23) mit axialem Spiel angeordnet ist.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaß- und auslaßseitigen Ventilscheiben (18, 23) die gleiche Anordnung der Öffnungen aufweisen.
Balgengaszähler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaß- und auslaßseitigen Ventilscheiben (18, 23) gleich ausgebildet sind.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaß- und auslaßseitigen Ventilscheiben (18, 23) auf einem Einlaß- bzw. Auslaßstutzen (19, 22) des Innengehäuses (5) angeordnet sind.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnungen (20a, 21a, 20b, 21b) der Ventilscheiben (18, 23) über einen Winkelbereich >90° erstrecken.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturkompensationsglied (29) in der kinematischen Kette von der Membran (7) zur einlaßseitigen Ventilscheibe (18) zwischengeschaltet ist.
Balgengaszähler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturkompensationsglied (29) ein Bimetallbügel ist.
Balgengaszähler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturkompensationsglied (29) Teil einer die einlaßseitige Ventilscheibe (18) drehenden Kurbel (16) ist.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Innengehäuse (5) mit Ventileinrichtungen (4) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Ventilscheiben (18) über ein Zwischenzahnrad (30) miteinander synchronisiert sind.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (18, 23) Kunststoffscheiben sind.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (18, 23) Keramikscheiben sind.
Balgengaszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (18, 23) Sandwichscheiben sind.