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Taumelscheibenmengenzähler für Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht
sich auf Taumelscheibenmengenzähler für Flüssigkeiten mit einer Meßeinrichtung,
die eine von der zu messenden Strömung durchflossene Meßkammer aufweist, in welcher
eine Taumelscheibe angeordnet ist, die entsprechend dem Durchfluß durch die Meßkammer
Taumelbewegungen ausführt und durch eine nachgiebige Kraft in Anlage an den Kammerwänden
gehalten und entlang der Bahn der Taumelbewegung geführt wird, sowie mit einer durch
die Meßeinrichtung betätigten Anzeigeeinrichtung.
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Bei Taumelscheibenmengenzählern der vorstehend angegebenen Art sorgt
die nachgiebige Kraft dafür, daß die gegenüberliegenden Seiten der Taumelscheibe
mit der oberen und der unteren Wand der Meßkammer an diametral gegenüberliegenden
Bereichen auch ohne Einhaltung der sonst erforderlichen engen Fertigungstoleranzen
bei der Herstellung der einzelnen Teile der Meßeinrichtung stets in dichter Berührung
gehalten werden. Eine dichte Anlage der Taumelscheibe an den Meßkammerwänden ist
dafür erforderlich, ein Vorbeisickern von Flüssigkeit an der Taumelscheibe zu verhindern,
welches eine Minderanzeige zur Folge hätte.
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Bei bekannten Taumelscheibenmengenzählern wird die nachgiebige Kraft
durch eine Feder erzeugt, welche den zur Scheibenebene senkrechten Steuerstift der
Taumelscheibe von der Mitnehmerachse für die Anzeigeeinrichtung wegdrückt, so daß
die Scheibe an die Meßkammerwände angedrückt wird.
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Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, die nachgiebige Kraft
durch eine magnetische Steuereinrichtung zu erzeugen, die magnetisch gekuppelte
Teile aufweist, von denen zumindest einer an der Taumelscheibe befestigt und zumindest
ein anderer gegenüber der Meßkammer feststehend angeordnet ist.
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Gegenüber den bekannten Taumelscheibenmengenzählern mit einer Feder
zur Erzeugung der nachgiebigen Kraft hat der erfindungsgemäße Zähler den Vorteil
eines sehr einfachen Aufbaues. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Taumelseheibenmengenzähler
gegen Verschmutzungen wesentlich unempfindlicher als die bekannten, bei welchen
bereits kleinere Verschmutzungen leicht zu einem Hängenbleiben der Feder und der
mit ihr verbundenen Teile führen können, wodurch die Federeinrichtung ihre Wirksamkeit
einbüßt.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Zählers besteht darin,
daß gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der an der Taumelscheibe befestigte
magnetische Teil gleichzeitig als treibender Teil einer magnetischen Kupplung verwendet
ist,
welche eine Flüssigkeitsdichtung zwischen der Meßeinrichtung und der Anzeigeeinrichtung
überbrückt.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen
Taumelscheibenmengenzählers ist der an der Taumelscheibe befestigte magnetische
Teil ein zur Taumelscheibe koaxialer stabfönniger Dauermagnet, während der gegenüber
der Meßkammer feststehend angeordnete magnetische Teil ein zur Meßkammerachse koaxialer
Ring aus magnetischem Material ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Darin ist Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Taumelscheibenwasserzähler
mit einer magnetischen Kupplung zwischen der Meßeinrichtung und der Anzeigeeinrichtung,
Fig. 1 a ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1, Fig. 2 eine Schnittansicht eines
Teiles einer anderen, gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführung des erfindungsgemäßen
Taumelscheibenmengenzählers und Fig. 3 ein Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführung
eines erfindungsgemäßen Zählers mit einer mechanischen Kupplung zwischen der Meßeinrichtung
und der Anzeige einrichtung.
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Der in Fig. 1 dargestellte Taumelscheibenmengenzähler 10 ist mit
einem Gehäuse 12 ausgestattet, das aus einem metallischen Gußkörper besteht. Dieses
Gehäuse
12 hat an der Unterseite eine mittels eines Deckels 16 über eine Ringdichtung 58
flüssigkeitsdicht verschlossene Zugangsöffnung 14. Die obere Seite des Gehäuses
12 wird durch eine außen konkave Wand 22 gebildet, die eine hermetisch abgedichtete
Anzeigeeinrichtung 24 aufnimmt und umgibt.
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Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich eine Taumelscheibenmeßeinrichtung
26, die mit der Anzeigeeinrichtung 24 über eine magnetische Antriebskupplung 28
verbunden ist.
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Das Gehäuse 12 hat eine mit einer ringförmigen Eintrittskammer 32
verbundene Einlaß öffnung 30.
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Die Eintrittskammer 32 umgibt den unteren Teil der Wand 22 und wird
nach unten von einer inneren Querwand 34 abgeschlossen. Die Querwand 34 hat in der
Mitte eine Durchtrittsöffnung36, welche durch eine Wand 38 abgeschlossen ist. Die
Wand 38 gehört zu der oberen Hälfte 40 des aus zwei zusammengepaßten Teilen 40 und
42 bestehenden Gehäuses der Meßeinrichtung 26. Ein Dichtungsring 46 sorgt für eine
flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Zwischenwand34 und der Wand 38. Die Gehäuseteile
40 und 42 werden mittels eines durchgehenden Ringes 48 aus elastischem Material,
der gegen die untere Fläche des Teiles 42 drückt und mit einer Auskleidung 50 des
unteren Deckels aus einem Stück bestehen kann, gegeneinander und gegen den Dichtungsring
46 gedrückt. Die Teile 40 und 42 des Meßkammergehäuses begrenzen zusammen mit der
zwischen den Öffnungen 14 und 36 befindlichen Innenwand des Gehäuses 12 eine ringförmige
Austrittskammer 60, die die Gehäuseteile 40 und 42 umgibt.
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Die Kammer 60 steht mit dem Austrittsdurchlaß 62 des Gehäuses 12 in
Verbindung.
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Die Kammergehäuseteile 40 und 42 begrenzen eine Meßkammer 64. Die
Meßkammer 64 hat eine obere kegelstumpfförmige Wand 66 und eine untere kegelstumpfförmige
Wand 68. die einander achsgleich gegenüberliegen, in der Mitte gegenüberliegende
konzentrische kalottenförmige Aussparungen 70 und 72 aufweisen und durch eine kugelzonenförmige
Seitenwand 74 miteinander verbunden sind. In der kegelstumpfförmigen oberen Wand
66 befindet sich ein Eintrittsdurchlaß 76, der einwärts eines ringförmigen Reinigungssiebes
78 angeordnet ist. In der kugelzonenförmigen Seitenwand 74 befindet sich in üblicher
Weise ein Austrittsdurchlaß 79 zur Kammer 60, der im Abstand in Umfangsrichtung
von dem auf der gegenüberliegenden Seite des Strömungsteilergiiedes 80 befindlichen
Eintrittsdurchlaß 76 angeordnet ist.
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Die Taumelscheibe 82 weist innerhalb der Aussparungen 70 bzw. 72
gelagerte Kugelsegmente 84 und 86 und eine zwischen den beiden Segmenten 84 und
86 koaxial gehaltene kreisrunde Scheibe 88 auf, die mittels eines hohlen Bolzens
90 und einer Mutter 92 zwischen den Segmenten 84 und S6 festgeklemmt ist.
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Innerhalb des hohlen Bolzens 90 ist ein längspolarisierter zylindrischer
Stabmagnet 96 aus permanentmagnetischem Material angeordnet. Der Bolzein 90 besteht
aus korrosionsfreiem Stahl. Das über den Bolzen 90 hinausragende Ende des Magneten
96 ist mittels einer Rostschutzkappe 98 aus nichtmagnetischem, verschleißfestem
Material, wie Kunststoff, synthetischem Gummi od. dgl., korrosionsgeschützt überzogen.
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Der Magnet 96 wirkt sowohl als Antriebsglied einer magnetischen Kupplung
28 zwischen der Meß-
einrichtung 26 und der Anzeigeeinrichtung 24 als auch als Teil
einer magnetischen Steuereinrichtung zum Führen der Taumelscheibe 82 entlang der
Bahn der Taumelbewegung.
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Die Anzeigeeinrichtung 24 weist ein Getriebe und einen Antrieb und
ein Gehäuse 100 auf, das unten eine durchgehende Öffnungl02 hat, durch die ein Tragrohr
104 aus nichtmagnetischem Material hindurchragt, das am Gehäuse 100 angeschweißt
oder angelötet ist und eine rohrförmige Fortsetzung des Gehäuses 100 bildet. Oben
ist das Gehäuse 100 mit einem durchsichtigen Fenster 106 luftdicht verschlossen.
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Das Tragrohr 104 ragt durch eine in der Gehäusewand 22 befindliche
Öffnung 114 in das Gehäuse 12 hinein. Die Öffnung 114 liegt zur Meßeinrichtung 26
koaxial. Das untere Ende des Tragrohres 104 ist mit einem Gewinde 116 versehen,
auf welches eine Haltemutter 118 aus ferromagnetischem Material aufgeschraubt ist,
die auch als Steuerring der magnetischen Steuereinrichtung dient. Die Mutter 118
hält die Anzeigeeinrichtung 24 am Gehäuse 12 fest. Ein Dichtungsring 120 sorgt dabei
für eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Gehäuse 12 und der Anzeigeeinrichtung
24. Die Mutter 118 ist mit einer ringförmigen Nabe 121 augestattet, die das obere
Ende des Magneten 96 anzieht, um die Bewegung der Taumelscheibe 82 zu führen.
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Die Nabe 121 der Mutter 118 hat einen Durchmesser, der größer ist
als jener der Bewegungsbahn des oberen Endes des Magneten 96, und ist konzentrisch
zu dieser Bahn. Die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten 96 und dem
benachbarten Teil der Mutter 118 zieht die Taumelscheibe 82 in eine Stellung, in
welcher sich diese über die ganze Bahn ihrer Taumelbewegung hinweg auf der einen
Seite mit der Innenfläche der kegelstumpfförmigen Wand 68 und auf der anderen Seite
mit der Innenfläche der gegenüberliegenden kegelstumpfförmigen Wand 66 im wesentlichen
in Linienberührung befindet. Die Linienberührungen finden dabei in diametral gegenüberliegenden
Bereichen statt.
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In einer koaxialen Öffnung in dem Tragrohr 104 ist ein Sicherheitssteuerzapfen
122 mit einem konischen Ende befestigt. Der Zapfen 122 ragt in das Zentrum der konischen
Bewegungsbahn des oberen Endes des Magneten 96 und in eine konische Aussparung 123
des Segmentes 84 hinein, um sicherzustellen, daß der Magnet 96 und die Scheibe 88
zu keiner Zeit eine Totpunktlage einnehmen können, in welcher sie mit dem Tragrohr
104 koaxial fluchten würden. Der Zapfen 122 hat nur diese Funktion und dient nicht
etwa dazu, die Taumelscheibe 82 in irgendeiner Weise zu führen. Die Taumelscheibe
wird allein durch die magnetische Anziehung zwischen dem oberen Ende des Magneten
96 und dem benachbarten Teil der als magnetischer Steuerring wirkenden Mutter 118
geführt.
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Die magnetische Kupplung28 zwischen der Anzeigeeinrichtung 24 und
der Taumelscheibe 82 weist den Dauermagneten 98 und eine Stahlkugel 124 auf, die
infolge der magnetischen Anziehungskraft zwischen ihr und dem oberen Ende des Magneten
96 der Bewegung des Magneten folgt und sich dabei in einer ringförmigen Rille 126
von halbkreisförmigem Querschnitt bewegt, die in der unteren Wand des Tragrohres
104 ausgebildet ist. Die Kugel 124 treibt eine mit ihr verbundene dünne Drahtkurbel
128 an, deren
oberer Teil in einer Lagereinrichtung 130 um eine
mit der Achse des Tragrohrs 104 und der Bahn 126 zusammenfallende Achse drehbar
gelagert ist. Das obere Ende der Kurbel 128 ragt über die Lagereinrichtung 130 vor
und trägt ein Antriebszahnrad 132, das in bekannter Weise über ein Getriebe mit
einem Anzeigeantrieb verbunden ist.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Außenseite
der unteren Gehäusehälfte 42 ein zu der Achse der Meßeinrichtung 26 koaxiales zylindrisches
Auge 140 ausgebildet, das einen mit der Mutter 118 koaxialen zweiten Steuerring
142 aus magnetisch permeablem Material trägt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist der Magnet 96' um ein kleines Stück länger als der Magnet 96 des Ausführungsbeispieles
nach Fig. 1, so daß sein unteres Ende näher an die Außenfläche der von den Kugelsegmenten
84 und 86 gebildeten schwenkbaren Kugel heranreicht. Zwischen dem unteren Ende des
Magneten 96t und dem ihm am nächsten liegenden Teil des Steuerringes 142 wirkt in
gleicher Weise wie zwischen dem oberen Ende des Magneten 96' und dem diesem Ende
am nächsten liegenden Teil des Steuerringes 118 eine Anziehungskraft. Die Wirkung
dieser Steuerringe auf die Bewegung der Taumelscheibe ist genau die gleiche wie
im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben. Durch die Verwendung
von zwei Steuerringen wird auf die Taumelscheibe 82 lediglich eine stärkere und
wirksamere nachgiebige Kraft ausgeübt.
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Wahlweise kann auch nur ein einziger Steuerring an der Unterseite
verwendet werden.
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Fig. 3 zeigt die Erfindung in Anwendung auf einen mechanisch gekuppelten
Taumelscheibenmengenzähler. Dieser Zähler hat ein Gehäuse 150, das eine obere Kammer
152 zur Aufnahme einer Anzeigeeinrichtung 154 und eine untere Kammer 156 zur Aufnahme
einer Taumelscheibenmeßeinrichtung 158 und eines Untersetzungsgetriebes 160 begrenzt.
Die Flüssigkeit tritt durch den Eintrittsdurchlaß 162 im Gehäuse 150 ein, durchströmt
ein Sieb 164, gelangt in die Kammer 156, tritt dann durch einen in Umfangsrichtung
auf der einen Seite der Strömungsteilerplatte 166 angeordneten, nicht dargestellten
Eintrittsdurchlaß in der oberen und der unteren Wand der Meßeinrichtung 158 in diese
ein und gelangt schließlich durch eine Öffnung in der Umfangswand aus der Meßeinrichtung
158 in einen Austrittskanal 168 des Gehäuses 150. Die Meßeinrichtung 158 weist einen
oberen und einen unteren Gehäuseteil 170 bzw. 172 auf, die zusammengepaßt sind und
einander gegenüberliegende kegelstumpfförmige Wände 174 bzw.
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176 haben. Die Wände 174 und 176 sind durch eine kugelzonenförmige
Seitenwand 178 miteinander verbunden und mit einander gegenüberliegenden konzentrischen
kalottenförmigen Aussparungen 180 und 182 ausgestattet. Die Aussparungen 180 und
182 nehmen die Kugelsegmente 184 und 186 der Schwenkkugel der Taumelscheibe 188
auf. Die Taumelscheibe 188 besitzt gegenüberliegende Kugelsegmente 184 und 186 aus
Hartgummi, die die im Inneren versteifte kreisrunde Scheibe 190 zwischen sich festhalten.
Die Kugelsegmente 184 und 186 sind durch eine durchgehende Schraube 192 und eine
Mutter 194 miteinander verbunden. Am oberen Ende der Mutter 194 ist ein hohler Antriebszapfen
196 aus korrosionsfreiem Stahl koaxial zur Scheibenanordnung befestigt. Der hohle
Antriebszapfen 196 nimmt
einen permanenten, magnetischen, längspolarisierten Stabmagneten
198 auf. Der Antriebszapfen 196 greift an den radial vorragenden Teilen eines Kurbeigliedes
200 an, das koaxial am unteren Ende einer Antriebsspindel 202 befestigt ist. Diese
Antriebsspindel 202 ist mittels einer Buchse 204 in einem Gußkörper 206 gelagert,
der an der oberen Gehäusehälfte 170 zentriert ist. Die Spindel 202 treibt über ein
herkömmliches Untersetzungsgetriebe 208 und eine Antriebskupplung 210 die Anzeigeeinrichtung
154 in üblicher Weise an.
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Für die Führung der Taumelscheibe 188 ist ein Ring 220 aus Weicheisen
od. dgl. vorgesehen. Dieser Ring hat einen oberen und einen unteren zylindrischen
Führungsteil 222 bzw. 224, mit denen er in Ausfluchtung mit dem Gußkörper 206 bzw.
dem oberen Teil 170 der Meßkammer gehalten wird, und besitzt einen mit diesen Führungsteilen
aus einem Stück bestehenden kegelstumpfförmigen Verbindungsteil 226, dessen Scheitelwinkel
im wesentlichen gleich ist dem Scheitelwinkel der kegeligen Bewegungsbahn des Magneten
198 und der zu dieser Bewegungsbahn koaxial ist, so daß längs des Magneten 198 und
entlang der ganzen Bewegungsbahn dieses Magneten ein im wesentlichen gleichförmiger
Abstand zwischen den am engsten benachbarten Teilen des Magneten 198 und des kegelstumpfförmigen
Verbindungsteiles 226 aufrechterhalten wird.
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Auch bei dieser Ausführung wird die Bewegung der Taumelscheibe über
die ganze Bewegungsbahn durch die Anziehung zwischen dem Magneten 198 und dem Steuerring
220 aus Weicheisen geführt.
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Die Teile 12, 26 und 42 in Fig. 1, 1 a und 2 sowie die Teile 150,
170 und 172 sind aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus Bronze, hergestellt.