DE1573057A1 - Pruefeinrichtung fuer Wasserzaehler - Google Patents

Description

• Betreff, Prüfeinrichtung für Wasserzähler.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung der Meßfehlerkurve von Wasserzählern, wobei die für einen bestimmten Durchfluß am Wasserzähler ermittelte Zeit mit der für das as Prüfnormal, z.B. einen olumenmeßbehälter, einen Vergleichs-Wass erzähler, gemessenen Zeit verglichen wird und die digital erfaßten Zeiten durch Differenz- und nd Quotientenbildung und durch Digital-Analog-Umsetzer in analoge [erte umgewandelt werden, die nun mit einem Schreiber als Punkte Fehlerkurve direkt geschrieben werden können.
• Wasserzähler werden normalerweise so geprüft, daß durch W einer bestimmten Vorschaltblende der gewünschte Durchfluß grob eingestellt wird. Das Wasservolumen VG wird in einem Volumenmeßgefäß gemessen; am Zähler wird das angezeigte Volumen VA abgelesen. Der Meßfehler F wird dann nach folgender Gleichung bestimmte VA A F = G und meistens in % angegeben. Der wirkliche Durchfluß (Volu Je Zeiteinheit) wird aus VG und der Meßzeit ermittelt.
• Die Fehlerkurve, die Beziehung des Meßfehlers zum Durchfluß, wird aus mehreren solcher Meßpunkte erhalten. Dieses Verfahren ist besonders bei kleinem Durchfluß sehr zeitraubend, wenn man die in den Eichvorschriften festgelegte Bestimmung, daß der Prüfung der Wasserzähler eine ganze Zeigerumdrehung zu Grunde zu legen ist, erfüllen will.
• Man hat daher versucht, die Prüfzeiten und damit die Prüfmengen zu verkleinern. Dies läßt sich z.B. erreichen, indem man am Wasserzähler nicht am ersten Zeigerrad abliest, sondern an den davorliegenden Triebsätzen, oder schließlich direkt am Flügelrad.
• Ordnet man auf dem Flügelrad noch Vorrichtungen an, die je Flügelradumdrehung mehrere Impulse abgeben, so kommt man zu kleinen Volumenwerten je Impuls. Die nach diesem Prinzip gebauten Prüfstationen arbeiten so, daß die vom Zähler abgegebenen Impulse während der Zeit, in der eine ganz bestimmte Wassermenge den Zähler durchströmt, gezählt werden. Dem Zähler wird ein Meßgefäß mit zwei Torschaltungen nachgeschaltet, die so angeordnet sind, daß zwischen den beiden Toren sich genau das gewunschte Volumen befindet. Von dem ersten Tor wird der Befehl: :"Impulszählwerk ein" erteilt und von dem zweiten Tor der Befehl: :"Impulszählwerk aus".
• Da aber der Ein"-Impuls der Torschaltung und der erste gezählte Impuls vom Wasserzähler maximal eine Phasendifferierung von einer Periode (der Impulse der Wasserzähler) haben können- entsprechendes gilt auch für den Ausschaltvorgang -, ergibt sich durch diese Zählmethode ein möglicher Prüffehler von + 1 Impuls, d.h. wenn das Zählwerk n Impulse anzeigt, weiß man nicht, ob in Wirklichkeit (n-1), n oder (n+1) Impulse abgegeben wurden. Um diesen Prüffehler klein zu halten, muß man die Impulssahl sehr groß wählen.
• Bei 1000 Impulsen kann der Prüffehler noch # 0,1 % betragen.
• Aus diesem Grunde sind immer noch verhältnismäßig große Prüfbehälter und lange Prüfzeiten erforderlich.
• Die Erfindung gestattet dagegen, mit sehr kleinen Prüfmengen und kurzen PrUfzeiten zu prüfen. Theoretisoh kann die kleinste PrUfssit eine Periode der Impulsfolge der Wasserzählerimpulse betragen.
• Infolge der ungleichförmigen Drehbewegung des Flügelrades verursacht durch Wirbel in der Strömung, durch unterschiedliche Reibungsverhältnisse in den Zahnradgetrieben, durch unterschiedliche Lagerreibung, durch ungenaue geometrische Teilung der Impulegebeeinrichtung, durch Unterschiede in der Abtasteinrichtung, werden die Impulse nicht immer in exakt gleichen Zeitabständen vom Wasserzähler gegeben. Daher ist es zweckmäßig, mehrere Impulse für eine Prüfung zu benutzen oder mindestens eine volle Umdrehung des Flügelrades der Prüfung zu Grunde zu legen.
• Hierbei genügt es dann allerdings auch, wenn je Umdrehung des Flügelrades nur ein Impuls gegeben wird.
• Bei der Erfindung ist dem Wasserzähler eine Volumenmeßstrecke mit einer Eingangs- und einer Ausgangstorsphaltung nachgeschaltet.
• Während der Prüfung wird diese Meßstrecke mit Wasser gefüllt.
• Die Messung beginnt, wenn der Wasserspiegel die Eingangstorschaltung passiert.
• Der erste jetzt vom Wasserzähler kommende Impuls leitet eine Zeitzählung ein und zwar wird die Zeit tz gemessen, die vergeht vom Beginn (oder Ende) dieses ersten Wasserzähler-Impulses bis zum Beginn (Ende) des n-ten (n = 2; 3; 4; ...) Impulses.
• Diese Zahl n ist abhangig von dem Volumen VG der Meßstrecke und der Konstruktion des Wasserzählers bzw. des Abtaststernes auf dem Flügelrad und es gilt die Beziehung: n Impulse vom Wasserzähler entsprechen dem angezeigten Volumen VA, das wiederum (theoretisch) gleich dem Volumen VG der Meßstrecke sein muß.
• In einem zweiten Zeitzähler wird die Zeit tG ermittelt, die vergeht vom Einschaltbefehl bis zum Ausschaltbefehl der Torschaltung.
• Der Meßfehler beträgt dann y = tG t 1?- G z tz und der Durchfluß q = VG/tG.
• Hat der Wasserzähler einen verhältnismäßig großen negativen Meßfehler, so hat die Torschaltung den Zeitzähler für tG längst ausgeschaltet bevor der Zeitzähler für-tz abschaltet. Da aber die Geschwindigkeit des Wassers sehr stark von der Höhe des Wasserspiegels abhängt, ist deshalb dafür zu sorgen, daß sich die 1, Wasserspiegelhöhe bzw. die Wassergeschwindigkeit während der Prüfzeit und ganz besonders nach dem Durchtritt des Wasserspiegels durch den Ausgangstorschalter nicht wesentlich ändert. Dies kann z. B. erreicht werden durch bauchige Gestalt des Meßgefäßes und des Nachlaufgefäßes. Auch kann die ganze Meßstrecke so an federnden oder die Höhe verändernden Vorrichtungen angebracht werden, daß die geodätische Höhe während der Zeiten etwa konstant bleibt bzw. daß die Geschwindigkeit des durch den Zähler strömenden Wassers in dieser Zeit konstant bleibt. Durch Konstanthalten der geodädischen Höhe kann die Konstanz der Geschwindigkeit unter Umständen nicht voll erreicht werden, weil sich durch die Höhenveränderung der Meßstrecke auch der Strömungswiderstand verändern kann. Es ist also zweckmäßig, die jeweilige Höhenlage der Meßstrecke so zu verändern, daß die Geschwindigkeit konstant bleibt. Der Höhenausgleich kann entweder durch federnde Aufhängung oder auch durch Ausbildung der Meßstrecke als Schwimmer erzielt werden. Beim Füllen der Meßstrecke wird diese entsprechend der aufgenommenen Wassermenge schwerer und streckt die Feder oder verdrängt eine entsprechende Wassermenge.
• Bei der Prüfung und hauptsächlich beim Einjustieren der Wasserzähler bzw. einzelner Wasserzählerteile wie Flügelräder, Strömungsgleichrichter, kann es zweckmäßig sein, anstelle der Meßstrecke einen geeichten Wasserzähler gleicher Konstruktion dem Prüfling in der waagrechten Leistung vor- oder nachzuschalten. Durch Vergleich der Zeiten, die vergehen, bis n Impulse von jedem der beiden Zähler abgegeben werden und mit Hilfe der Prüfkurve des Vergleichs zählers kann der Meßfehler auch berechnet werden. Besser eignet sich dieses Verfahren allerdings zum Einjustieren von Zählern. Hier braucht nur festgestellt zu werden, ob die Zähler synchron laufen oder nach welcher Richtung der Meßfehler von Null abweicht.
• Im Wasserzählerbau besteht die Tendenz, die verstellbare Regulierung, die selbst den größten Teil der Unterschiede in den Fehlerkurven ausmacht, wegfallen zu lassen und die Fehlerkurve durch Schaben oder Biegen der Gleichrichterrippen so zu verschieben, daß sie bei vollem Durchfluß durch"Null"geht. Es ist deshalb eine Prüfmethode erforderlich, bei der in ganz kurzer Zeit festgestellt werden kann, ob die Zähler synchron laufen. Ist dies nicht der Fall, so wer e. B. das Flügelrad oder der Strömungsgleichrichter aus dem Zähler herausgenommen und die Schaufeln bzw. die Gleichrichterrippen geschabt oder gebogen. Auf diese Art und Weise können auch die Flügelräder für sich und die Gleichrichter für sich mit Hilfe einesPrüfnormals" einjustiert werden. Dies könnte z. B. so erfolgen, daß zwei (synchronlaufende) Vergleichszähler hintereinandergeschaltet werden. Bei dem einen dieser Vergleichszähler wird z. B. das Flügelrad ausgebaut und durch ein zu prüfendes Flügelrad ersetzt. Laufen die beiden Vergleichs zähler jetzt wieder synchron, dann hat das i'lügelrad dieselben hydraulischen Eigenschaften, wie das Flügelrad des Vergleichszählers.
• Laufen die Zähler nicht synchron, so wird das Flügelrad z.B. durch Schaben oder Biegen so verändert, bis die beiden Zähler synchron laufen.
• Das bei disser Prüf- und Justiermethode erforderliche öftere Ein-und Ausbauen des Zählers in die Prüfleitung kann dadurch erleichtert werden, daß nicht mit Wasser, sondern mit Luft geprüft wird.
• Di. Vergleichs zähler können zu diesem Zweck so ausgebildet sein, daß nur das Flügelrad umläuft, das durch fückwirkungsfreie Impulsgeber abgetsotet wird (z.B. photoelektrisch) und das dadurch kein schwergängigee Zählwerk anzutreiben hat, Durch Hintereinanderschaltung'beliebig vieler oben beschriebener Meßstrecken in z. B. einer senkrechten Leitung, kann die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe ausgenützt werden, und es können auf diese Art und Weise beliebig viele Meßpunkte der Fehlerkurve aufgenommen werden, ohne daß sich die Prüfzeit wesentlich verlängert. Durch Anordnung geeigneter Blenden oder sonstiger den Strömungswiderstand erhöhender Vorrichtungen kann die Strömungsgeschwindigkeit im Steigrohr sogar noch nach Bedarf eingestellt werden.
• In' Fig. 1-5 sind einige Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung schematisch dargestellt.
• Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der Prüfanlage Fig. 2 Einrichtung zum Konstanthalten der Geschwindigkeit in der Meßstrecke mittels Federaufhängung Fig. 3 Einrichtung zum Konstanthalten der Geschwindigkeit in der Meßstrecke durch schwimmende Lagerung.
• Fig. 4 Einrichtung zur Anwendung des Erfindungsgedankens für die Ein justierung der Wasserzähler Fig. 5 Hintereinanderschaltung verschiedener Meßstrecken zur Aufnahme der gesamten Fehlerkurve des Wasserzählers, Der zu prüfende Wasserzähler 1 ist in die Rohrleitung 2 eingespannt. Am Schieber 3 kann der gewunsohte Durchfluß eingestellt werden. Während der Zeit, da nicht. geprüft wird, ist der Schieber 4 geöffnet. Das Wasser fließt über die Auffangwanne 5 in den Sammelbehälter zurück.
• Zum Prüfen wird der Schieber 4 geschlossen, so daß das Wasser in das Steigrohr 6 fließt. Erreioht der Wasserspiegel den Eingangs torschalter 7, so wird ein Einsohaltimpuls über den Verstärker 8 den beiden Schaltern 9 und 10 zugeführt.
• Am Wasserzähler 1 wird das Flügelrad 11 durch eine Abtasteinrichtung 12 abgetastet, die entsprechend der Durchflußstärke des Wassers durch den Zähler 1 in gewissen Zeitabständen Impulse über den Verstärker 13 an den Schalter 9 abgibt. Der Einschaltimpuls betätigt den Schalter 9, so daß die Wasserzählerimpulse Durchtritt haben und am Zählschalter 14 ankommen. Der erste Wasserzählerimpuls, den der Zählschalter 14 weitergibt, betätigt den Schalter 15.
• Dadurch haben die vom Impulsgeber 16 in konstanten Zeitabständen z.B. alle lOjis gelieferten Geberimpulse freie Bahn, kommen am Zeitzählwerk 17 an und werden dort als Zeit t registriert. Der Impulsgeber liefert gleichzeitig Impulse über den Schalter 10 an das Zeitzählwerk 18. Der Zählschalter ist nun so eingestellt, daß er nur eine bestimmte Zahl n Wasserzählerimpulse durchläßt. Der letzte der n Wasserzählerimpulse schaltet den Schalter 15 wieder aus. Dadurch wird die Verbindung von Impulsgeber 16 zum Zeitzählwerk 17 unterbrochen.
• Nachdem der Wasserspiegel beim Eingangstorschalter 7 den Einschaltimpuls ausgelöst hat, steigt das Wasser in dem Meßgefäß 19, das aus einem zylindrischen Rohr oder aus einem bauchigen Gefäß bestehen kann, weiter an und erreicht den Ausgangstorschalter 20, der einen Aussohaltimpuls über einen Verstärker 21 dem Schalter 10 zuführt. Dadurch wird die Verbindung zwischen Impulsgeber 16 und Zeitzählwerk 18 unterbrochen.
• Aus den beiden Zeiten tG und tz kann der Meßfehler des Wasserzählers 1 und der wirkliche Durchfluß bestimmt werden.
• Die Zeitdifferenz der beiden Zeitzählwerke 17 und 18 wird von dem Differenzzählwerk 22 erfaßt. Das Quotientenwerk 23 bildet den Quotienten aus Anzeige des Differenzzahlwérksund der Anzeige des Zeitzählwerks 17 und übermittelt den Wert an das Schreibgerät 24 Das zur Prüfung benutzte Wasser wird einem Hochbehälter 25, dessen Flüssigkeitsstand durch Ein- und Ansschalten von Pumpen auf konstante Höhe Eingeregelt wird, entnommen. Der @asserspiegel im Steigrohr 6 bzw. im Meßgefäß 19 bewegt sich entsprechend der sich verringernden geodätischen Höhendifferenz zu dem Wasserspiegel des Hochbehälters mit immer kleiner werdender Geschwindigkeit nach oben.
• Damit nun die Geschwindigkeitsabnalme zwischen Eingangstorschalter 7 und Ausgangstorschalter 20 im Meßgefäß 19 möglichst gering ist, kann das Meßgefäß 19 bauchig oder kugelförmig ausgeführt vierden, so das die beiden Torschalter 7 und 20 näher zusammenkommen.
• Um auch die Wassergeschwindigkeit nach Austritt aus dem Volumenmeßgefäß einigermaßen konstant zu halten, ist es zweckmäßig, das Nachlaufgefäß 26 ebenfalls bauchig anszuführen. Diese Maßnahme ist besonders dann wichtig, wenn der Wasserzähl er 1 einen grolÇen negativen Meßfehler aufweist.
• Eine andere Möglichkeit, die Geschwindigkeit des Wasserspiegels in der Meßstrecke konstant zu halten, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Meßstrecke, bestehend aus Eingangsierechalter 7, heßgefäß 1 19, , Ausgangstorschalter und Nachlaufgefäß 26 wird an einer Feder aufgehängt, die entsrrachend dem im Meßbehälter gerade befindlichen Wassergewicht ausgelenkt wird, so daß der Wasserspiegal immer auf konstanter geodätischer Höhe gebalten wird, Auch das Stei grohr 5 selbst kann wendelförmig gewickelt t sein, so daß es i' is Feder wirkt und das Konstanthal teil der Wassergeschwind igkeit in der Meßstrecke gewähreleistet.
• Eine weitere möglichkeit, den eben beschricbenen Effekt zu erhalten, besteht darin, die Meßstrecke auf Schwimmern zu lagern, die mit zunehmender Füllung der meßstrecke immer weiter in eine Flüssigkeit t eintauchen - Fi Fig. 3. nie Meßstrecke ist über Tragbügel 23 mit Schwimmern 29 verbunden, die in ein Wasserbad 30 @ @ntauchen. Der Zulauf 31 und der Überlauf 32 sorgen dafür, daß der Wasserapiegel des Wasserbades 30 immer in gleicher Höhe liegt. Durch zweckmäßige Ausbildung der Schwimmerform wird erreicht, daß clie Sinkgeschwindigkeit der Meßstrecke immer so groß ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Meßstrecke und also auch im Wasserzähler 1 konstant blei solange die jeweilige Messung erfolgt.
• Sollen die Zähler nur einjustiert, d . h. soll der Synchronlauf geprüf werden, so ist die Anwendung der Erfindung in der Anordnung nach Fig zweckmäßig. Der Vergleichszähler 33 und der zu prüfende Zähler 1 wer den nacheinander vom Wasser durchströmt. Die Abtastvorrichtungen 12 geben über die Verstärker 13 Impulse ab. Sobald der Doppelsohalter 3 eingeschaltet wird, gelangen die Impulse in die Zählschalter 14, die zunächst die Schalter 15 betätigen, so daß die vom Impulsgeber 16 ankommenden Impulse an die beiden Zeitzählwerke 17, 18 weitergegeber werden. Die beiden Zählschalter 14 trennen über die Schalter 15 die Verbindung zwischen dem Zeitzählwerk 17 bzw. 18 und dem Impulsgeber sobald in den Zählschaltern 14 eine ganz bestimmte Anzahl m Impulse angekommen sind. Die Anzahl m ist wahlweise einstellbar und muß für beide Zählschal-ter immer gleich sein.
• Das an den beiden Zeitzählwerken 17, 18 ersichtliche Ergebnis kann entweder direkt abgelesen oder nach dem an Hand von Fig. 1 beschriebenen Verfahren weiter verarbeitet werden.
• Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Aufnahme der gesamten Fehlerkurve einejC Wasserzählers 1, Es werden dazu die Meßstrecken 35, 36, 37,38, die jeweils aus eingangstorschalter, Meßbehälter, Ausgangstorschalte i1achlaufgefäß bestehen, senkrecht übersinander angeordnet. Der Wasser spiegel steigt nun mit abnehmender Geschwindigkeit nach oben. Die Ein- und Ausschaltimpulse gelingen nacheinander auf das Sammelzählwerk 40 und werden dann nach der an d jilig. 1 beschriebenen Method ausgewertet.
• Nach Durchlauf jeder Meßstrecke wird ein Meßvtlnk-t durch das Fiammelschrelbgerät 41 aufgezeichnet. So wird (Icr Verlauf der Meßkurve sich bar, Zwischen die einzelnen Meßstrecken 35 bis 39 können Wechselbis@ 42 e 1 rii; e baut werd en, uni die le Zulaufgeschw ind 1 gkel t; zu den Meßstrecke ,;f @ 39 zu regul i eren.

Claims (9)

Patentansprüche.

1. Einrichtung zur Prüfung von Wasserzählern, die dazu dient, festzustellen, wieweit der Anzeigewert des Wasservolumens durch den Wasserzähler abweicht von dem tatsächlich durch den Wasserzähler geflossenen Volumen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, die vergeht, bis ein bestimmtes Wasservolumen durch direkte Beaufschlagung ein drehbewegliches Meßorgan um einen festgelegten Winkelweg gedreht hat, gemessen wird und mit Hilfe eines Prüfnormales, das ebenfalls von demselben Wasservolumen durchströmt wird, verglichen wird lit der Zeit, die tatsächlich zum Durchfließen der Flüssigkeitsmenge durch das-Meßorgan erforderlich ist.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfnormal ein senkrecht stehender Volumenmeßbehälter verwendet wird.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfnormal ein Wasserzähler verwendet wird, und der Zeitvergleich sich auf einen ganzen zu prüfenden Wasserzähler oder nur auf Einzelteile, wie Strömungsgleichrichter, Flügelrad, usw.,erstreckt.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der ganzen Fehlerkurve des Wasserzahlers mehrere Volumenmeßstrecken bestehend aus Eingangstorschalter, Meßbehälter, Ausgangstorschalter und Nachlaufgefäß, hintereinander geschaltet sind, wobei jede Meßstrecke zur Ermittlung eines Punktes der Fehlerkurve dient.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digital erfaßten Zeiten durch Differenz-und Quotientenbildung und durch Digi-tal-Analog-Umsetzer in analoge Werte umgewandelt werden, die in einem Schreibgerät als Punkte der Fehlerkurve direkt geschrieben werden können.

6. Prüfeinrichtung nach Ansprtloh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Impulsgeber (16) in konstanten Zeltabständen gelieferten Impulse von zwei hinter einer Verzwisgangsstelle angeordneten Zeitzählwerken (17, 18) gezählt werden, wobei die Verbindung vom Impulsgeber zu den Zeitzählwerken über zwei Schalter (10,15) hergestellt wird, die durch die Impulse des zu prüfenden Wasserzählers bzw. die Impulse des Prüfnormale (Wasserzähler, volumenmeßbehälter) eine bestimmte Zeit lang geschlossen werden, so daß an den Zeitzählwerken die Zeitdifferenz zwischen dem Eingang des ersten und letzten Impulses des Wasserzählers und der Torschalter des Volumenmeßbehälters angezeigt wird

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeicLnet, daß zum Konstanthalten der Wassergeschwindigkeit in dem Volumenmeßbehälter dieser sehr nieder und bauchig ausgeführt wird.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der volumenmeßbehälter an Federn aufgehängt oder auf Schwimmern befestigt ist, so daß der Wasserspiegel im Volumenmeßbehälter immer auf einer solchen geodätischen Höhe gehalten wird, daß die Wassergeschwindigkeit im Wasserzähler etwa konstant bleibt.

9. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Volumenmeßgefäß nach dem Ausgangstorschalter ein bauchiges nachluafgefäß angeordnet ist, so daß die Ausflußgeschwindigkeit solange etwa konstant gehalten wird, bis der Wasserzähler auch bei großem Fehler seine n Impulse abgegeben hat.

L e e r s e i t e