DE2442100B2 - Durchflusszaehler fuer fluessigkeiten - Google Patents
Durchflusszaehler fuer fluessigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Durchfltißzähler für
Flüssigkeilen, mit einer Meßkammer, einem in dieser drehbar gelagerten Meßorgan und einem Zählwerk, das ^
mit dem Meßorgan über eine Magnetkupplung verbunden ist, die zwei um eine gemeinsame Drehachse
drehbare Drchelemente aufweist, von denen das eine mit dem Meßorgan und das andere mit dem Zählwerk
verbunden ist und die durch eine dichte, unmagnetische <H!
Wand voneinander getrennt sowie je mit zwei bezüglich der Drehachse symmetrisch zueinander angeordenten
Permanentmagneten versehen sind, deren magnet, ehe Achsen parallel zur Drehachse verlaufen.
Bei einem bekannten Durchflußzähler dieser An sind ''■'
die Permanentmagnete derart angeordnet, daß alle ihre
der unmagnetischen Wand zugewandten Knden die
gleiche Polarität aufweisen. Die Permanentmagnete stoßen einander also ab, so daß die vier Magnete in der
Ruhestellung je um einen Viertelkreis gegeneinander versetzt sind.
Versuche haben gezeigt, daß eine derart ausgebildete Magnetkupplung unzuverlässig arbeitet, falls sie mit
relativ kleinen, einteiligen, im Querschnitt runden oder rechteckigen rechteckigen Permanentmagneten bestückt
wird. Eine derart ausgebildete Magnetkupplung versagt vor allem dann, wenn ruckartige Drehzahländerungen
auftreten. Dies wirkt sich besonders deshalb nachteilig aus, weil die Antriebswelle des Zählwerkes.
falls die Kupplung einmal unterbrochen ist, bei relativ großen Drehzahlen überhaupt nicht mehr mitgenommen
wird.
Dieser Nachteil könnte nun an sich dadurch behoben werden, daß die Drehelemente mit relativ großen und
starken Magneten bestückt werden. Dies ist jedoch deshalb unzweckmäßig, weil dabei relativ große
Axialkräfte entstehen, die entsprechend große Reibungskräfte
in den Lagern verursachen, wodurch die Genauigkeit des Durchflußzählers herabgesetzt w ird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Durchflußzähler zu schaffen, der die vorgenannten
Nachteile nicht aufweist.
Die gestellte Aufgabe wird durch einen Durchflußzähle'· der eingangs genannten Art gelost, der
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Permanentmagnete jedes Drehelements entgegengesetzte
Polarität aufweisen und jeder Magnet aus zwei gleichgepolten Teilmagneien besteh1., die mit einer
zui1 Drehachse parallelen, ebenen Fläche aneinander
liegen.
Eine solche Magnetkupplung gewährleistet beim
Betneb, bei dem die maumale Drehzahl des Meßorgans
bis zu etwa 1!SOO U/min beträgt, eine zuverlässige Übertragung der Laufraddrehung auf die Zählwerk-Antriebswelle.
Die Versuche haben erwiesen, daß die Drehbewegung auch bei ruckartigen Drehzahländerungen
einwandfrei übertragen wird. Wenn man etwa die Zählwerk-Antriebswelle bei drehendem Meßorgan
stoppt und nachher wieder freigibt, so wird sie auch bei
großen Drehzahlen sofort wieder synchron mitgedreht.
Da die erfindimgsgemäße Ausbildung c; !!'.,.^,Viii.
relativ kleine und schwache Magnete zu verwenden,
werden durch die Magnetkupplung auch nur verhältnismäßig kleine Axialkräfte erzeugt. Dies hat den Voneil.
daß nur eine kleine Lagerreibung entsteht, so daß der Durchflußzählcr sehr genau mißt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen des erlindungsge
mäßen DurchfluLizählers ergeben sich aus den ί. !nteran-Sprüchen.
Der Erfmdungsgegenstaiu' soll nun anhand eines in
der Zeichnung dargestellter. Ausführungsbeispieles erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
F1 g. 1 eine Ansieht eines Durvhfliißzählers mit
Hü».! nchtung auf den Zuleiningsanschluß-Smizen.
F i g. 2 einen Schnitt durch den DurchflußzähiiT
entlang der Linie 11-11 der I" 1 g. 1.
Fig. 3 cmc Draufsicht in größerem Maßstab auf den
mit Zählwerk,uiiriebswelle verbundenen Teil der
Magnetkupplung in der in der I 1 g. 4 durch die Pfeile
III bezeichnete!1 Blickrichtung.
I i g. 4 einen schematischen Schnitt durch die
Magnetkupplung und
F i g. 5 eine Draufsicht auf das Turbinenlaufrad in der
in der i i g. 4 durch die Pfeile V bezeichneten Blickrichtung.
Der in den Fig.] uiuI 2 dargestellte Durchflußzähler
weist einen aus einem unmagnetischen Material, vorzugsweise Gußmessing, bestehenden Turbinen-Gehäuseteil 1 mit einem runden, die Deckplatte U
bildenden Abschnitt und mit einem hohlzylindrischen, den Mantel 1/ bildenden Abschnitt auf. Der letzlere ist
an seinem freien Ende mit einem Innengewinde la versehen. In dieses ist ein ein entsprechendes Außengewinde 5a aufweisender, vorzugsweise aus Kunststoff,
jedenfalls aber aus einem nichtmagneiischen Material bestehender Turbinen-Bodenteil 5 eingeschraubt. Die
Verbindung zwischen dem Turbinen-Gehäusetei! 1 und der Türbinen-Bodenteil 5 wird durch einen O-Ring 6
gegen außen dicht abgeschlossen. DerTurbinen-Gehäuseteil 1 und der Turbinen-Bodenteil 5 bilden zusammen
die Turbinenkammer, in der ein aus Kunststoff bestehendes Freistrahl-Turbinenlaufrad 3 mit mehreren
Flügeln 3a frei drehbar auf einem Lagerzapfen 4 gelagert ist. Der letztere ist im Zentrum der
Turbinenkammer 1, 5 angeordnet u.id fest mit dem Bodenteil 5 verbunden.
Der Turbinen-Gehäuseteil 1 weist einen Zuleitungs- »nschluß-Stutzen Xb und einen Ableitungsanschluß-
Stutzen Ie auf. Die beiden Stutzen Xb und Ic sind mit
einer abgestuften, in die Turbinenkammer 1, 5 mündenden Bohrung id, Xc. beziehungsweise Xf
versehen. Die Bohrung Xd. Xe weist einen äußeren Abschnitt Xd und einen inneren Abschnitt Ie auf, wobei
der äußer·. Abschnitt Xd einen größeren Durchmesser aufweist als der innere Abschnitt le. Im übrigen weisen
die Bohrungen lc, le, bzw. 1 feine gemeinsame Achse 7
auf und sind derart angeordnet, daß die letztere senkrecht zur Turbinenlaufrad-Drehachse 8 verläuft,
diese jedoch nicht schneidet.
In der durch die abgestufte Bohrung Id. lcgebildeten
Öffnung des Zuleitungsanschluß-Stuizens Xb ist eine
Düse 9 angeordnet. Des weiteren ist im Zuleiiungsanschluß-Stut/.en
Xb ein Kunststoffsieb 10 vorhanden, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in die Düse 9
eingesetzt ist. Die Öffnung der Düse 9 weist einen sich leicht konisch verjüngenden Offnungs-Abschnitt aut.
von dem in der F i g. 2 nur der Anfang sichtbar ist und dessen Ende die Austrittsmündung der Düse 9 bildet.
DirstT Öffnungsiibschniti is; bezüglich der Achse 7, die
die Symmetrieachse der Bohrung Ii/. Ie des Stutzens Xb
und gleichzeitig die Symmetrieachse der Außenfläche der Düse 9 bildet, unter einem Winke! »on etwa 4 bis 5"
geneigt, so daß die Austrittsmündung der Düse 9 gegen die Achse 7 versetzt ist. Die Düse 9 sitzt derart in der
Bohrung Xd, Xc des Stutzens ib. daß sie mit einer
Hilfsvorrichtung verdreht werden kann, ihre L.:ge
jedoch nicht von selbst ändert. Durch Verdrehen der Düse 9 um die Achse 7 kann die Richtung des
Flüssigkeitsstrahls und die Lage des Punktes, in welchem der letztere auf die Laufrad-Flügel 3;/ auftrifft,
verändert werden. Dies ermöglicht, den Durchiuißzähler
in einfacher Weise zu eichen
In der Turbinenkammer 1, 5 ist feiner ein aus
Kunststoff bestehendes Stauorgan 11 angeordnet, das einen Abschnitt aufweist, dir eine runde Platte II./
bildet, die an der Innenfläche der Deckplatte IA des
Gehäusetals 1 aufliegt Die Platte Hj ist auf ihrer dem
TurbinenkUJfrad 3 zugewandten Seite mi' drei radialen
Rippen versehen. Von diesen sind in der 1' ι g. 2 die zwei
sich in der abgeschnittenen I lallte des Dmclilinßzählers
befindenden Rippen strichpunktiert dargestellt und mit XXb bezeichnet, lias Stauoigan 11 bewirkt, daß die
Drehzahl des Turbinenlaufrades 3 im ganzen Arbeitsbereich proportional zu der pro Zeiteinheit durchströmen
'S
3°
4°
45
den Flüssigkeitsmenge wird.
Beim Betrieb des Durchflußzählers wird nämlich wegen der Lagerreibung und der Verkupplung mit dem
Zählwerk ein Bremsmoment auf das Turbinenlaufrad 3 ausgeübt, das besonders bei kleinen Durchflußmengen
eine relativ große Bremswirkung hat. Die drei Rippen 116 des Stauorganes 11 erzeugen Wirbel in der
durehstömenden Flüssigkeit, wobei diese W'irbelbildung bei wachsender Strömungsgescnwindigkeit zunimmt.
Da nun der Einfluß der Lagerreibung bei wachsender Strömungsgeschwindigkeit relativ abnimmt, die Wirbelbildung jedoch zunimmt, gewährleistet das Stauotgan
xl 1, daß die Drehzahl des Laufrades 3 trotz der Lagerreibung proportional zu der pro Zeiteinheit
durchströmenden Flüssigkeitsmenge ist.
Im Zentrum der Platte 11a ist eine zylindrische
Vertiefung lic vorhanden, deren Durchmesser etwas
größer als derjenige des ihr zugewandten Endes der Nabe 3bdes Turbinenlaufrades 3 ist. Auf der Außenseite
wird das Stauorgan ff durch einen ringförmiger Rand
XXd begrenzt, der im Bereich der beiden Stutzen Ιό. le
je mit einem Einschnitt versehen ist.
Der Durchflußzähler weist ferne ein zweiteiliges, aus
Kunststoff bestehendes Zählwerkgehäuse 2. 22 au!. Dieses bestehi aus einer durchsichtigen Kappe 2 und
dem Zählw-erkboden 22 und ist gegen außen vakuumdicht
abgeschlossen. Beim Zusammenbau wird das Zählwerkgehäuse 2, 22 evakuiert, so daß seme beiden
Gehäuseteile 2, 22 durch den Luftdruck zusammengehalten werden. Im Zählw erkgchäuse 2, 22 ist das als
Ganzes mit 23 bezeichnete Zählwerk untergebracht. Von diesem Mild in der F i g. 2 die SmiLi 12. die
Antriebswelle 13. der Zeiger 14 und das iest aul der
WeLe t3 sitzende Ritzel 15 dargestellt.
Der Mantel 1 /des Turbinen-c ichäiiseivils 1 w eist /w e;
sich gegenüberstehende Nocken l/i au!, die je mit ein·τ
Bohrung versehen sind. Die kappe 2 des Zählwerkgc
häuses 2, 22 weist zwei im Querschnitt U-fornugc
Halterungsfiügel 2a auf. '.lie über die Nock-.'ii 1/:
1 geschoben werden können und die ebenfalls je em ■ mit
der entsprechenden Nocken-Bohrung fiuc^.ter.Oe Β·-!:
"ung aufweisen. Die Bohrungen !er Nocken Xh und du ι
Halterungsfiügel 2n w erden von Verbau:.injselemenu :
21. etwa Nieten oder S^: rauben durchdringet, wodurch
die Turbinenkamme.' I, 5 nnd das Zählwerksehäuse 2,
22 lösbar miteinander verbunden weiden. Durch dv-..·
Verbindung wird /uuetn gleichzeitig de mit ν■■
v'erslärkungMiocken 22.; auf der Shrnser.i .les \\-.'\ii
nen-Gehäu:.es 1 au'hegende Boden 22 gesic.-ert
Die Deckplatte IA de' turbinen ;'·'. hattseicils 1 ^ im
Zentrum mit cir.cr Vertiefung )lt MTschen. bei der d:e
Wandstärke weseniL.'h -dünner -m als im lihr.ren
Bereich der Deckplatte Xk. Der Zahiv. crk-Boden
weist im Zentrum cik- Nase 22/! am. die in d;e
Vertiefung It' him inragt und iicren Wandstärke
ebenfalls eLwas dünne; ist ais diejenige der übrigen
Bodenabschnnte.
Diese Ausbildung der Deckplatte IA des Turbinen
Gehäuseteil 1 und de1. Zählwerk-Bodens 22 ermodiclr
das Turhincnlaiiir.id Ϊ mi einer Magnetkupplung mn
dem Zählwerk 2Ϊ , u kuppeln. Die ui den I ig .5 V-.-.- ">
separat dargestellte Magnetkupplung wird im weseiMlichen
durch die Nabe V-- des Turbinenlaufrades \ \-\\c.
einen dreiifest au! der Zählwerk Amricbsw elli
sitzenden Zapfen ih gebildet. Dk Nabe )b weisi emc
gegen den Türbinen-Bodenteil 5 hin oittue Nacl«! ■■!
rung 3e auf. in die der Lagerzapfen 4 hineinragt. An
ihrem den' Zählwerk 25 zugewandte!: Lude ist die Nabe
36 mit zwei sich diametral gegenüberstehenden Öffnungen 3c bzw. 3d versehen. In jede von diesen ist je
ein Permanentmagnet 17 bzw. 18 eingepreßt. |eder Permanentmagnet 17, 18 besteht aus zwei im Querschnitt
quadratischen Teilniagnctcn 17a. bzw. 18a. den
F i g. 4 und 5 entnommen werden kann, liegen die beiden Teilmagnete 17a mit einer zur Drehachse 8 parallelen
und vorzugsweise radialen, ebenen Fläche aneinander an. Das gleiche gilt analog für die beiden Teilmagncte
18a.
Die beiden Permanentmagnete 17 und 18 sind derart magnetisiert, daß ihre magnetischen Achsen 24, 25
parallel zur Drehachse S des Laufrades 3 verlaufen. Ihre
Polarisierung ist jedoch verschieden, so daß etwa die dem Zählwerk 23 zugewandten Stirnflächen 176 der
beiden Teilmagnete 17a einen Nordpol und die entsprechenden Stirnflächen 186 der beiden Teilmagnete
18 einen Südpol bilden.
Der Zapfen 16 ist an seinem dem Turbinenlaufrad 3 zugewandten Stirnseite ebenfalls mit zwei Öffnungen
verseilen, die denen ein Permanentmagnet 19 bzw. 20 sitzt. Jeder der letzteren besteht ebenfalls aus zwei im
Querschnitt quadratischen Teilmagnetcn 19a bzw. 20a. die je mit einer zur Drehachse 8 parallelen, ebenen
Fläche unter Vorspannung aneinander anliegen. Die Permanentmagnete 19 und 20 sind derart magnelisierl
daß die dem Turbinenlaufrad 3 zugewandten 1 eilma gnet-Stirnflächen 196 einen Südpol und die entspre
chenden Teilmagnel-Stirnflächen 206 einen Nord pe
s bilden. Die miteinander fluchtenden Magnete 17 und I1
bzw. 18 und 20 ziehen sich also paarweise an.
Die Teilmagnete 17a. 18a. 19a. 20a weisen beispiels weise eine in Richtung der magnetischer Achsen 24, 2;
gemessene Lange von etwa 4 mm und eine Breite voi
ίο etwa 2 mm auf. so daü ihre Länge etwa doppelt so grol,
ist wie die Breite. Der Abstand der magnetischer Achsen 23 und 24 der beiden miteinander fluchtendet
Magnetpaare 17, 19/18, 20 ist vortcilhalterweise etw; gleich der drei- bis sechsfachen Breite der Tcilmagneii
'? 17a. 18a. 19a. 20a. Ferner sollte er mindesiens gleich den
!..'!fachen und vorzugsweise etwa gleich dem 1.5facher
Abstand der einander zugewandten Stirnflächen \7t
196/186. 206 der miteinander fluchtenden Teilmagneu 17a. 19a/18a. 20a sein. Die Teilmagente 17a. 18a. 19a. 20.
können etwa aus gesintertem Lisenowc bestehen. Dii
N,ibe 36 und der Drehzapfen 16. die durch eine dichte Doppelwand, nämlich die Deckplatte IA und dei
Ziihlwcrkgchäuseboden 22, voneinander getrennt sind bi den also um die gemeinsame Drehachse 8 drehbare
2s nugnctisch miteinander verkuppelte Drehelemente.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Durchflußzähler für Flüssigkeiten, mit einer IMeßkammer, einem in dieser drehbar gelagerten
Meßorgan und einem Zählwerk, das mit dem Meßorgan über eine Magnetkupplung verbunden ist,
die zwei um eine gemeinsame Drehachse drehbare Drehelemente aufweist, von denen das eine mit dem
Meßorgan und das andere mit dem Zählwerk verbunden ist und die durch eine dichte, unmagneii-
$che Wand voneinander getrennt sowie je mit zwei bezüglich der Drehachse symmetrisch zueinander
angeordneten Permanentmagneten versehen sind, «leren magnetische Achsen parallel zur Drehachse
verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß
(Sie beiden Permanentmagnete (17, 18 bzw. 19, 20) jedes Drehelementes entgegengesetzte Polarität
aufweisen und jeder Magnet (17,18, 19, 20) aus zwei gleichgepolten Teilmagneten (17a, 18a, 19a 20a)
besteht, die mit einer zur Drehachse (8) parallelen, ebenen Fläche aneinander anliegen.
2. Durchflußzähler nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Fläche, mit der die
Teilmagnete (\7a, 18<i, 19a, 20a) aneinander anliegen, radial zur Drehachse (8) verläuft.
3. Durchflußzähler nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmagnete (17;i. 18.;. 19a,
20a) in einem senkrecht zur Drehachse (8) verlaufenden .Schnitt ein quadratisches Profil aufweisen.
4. Durchflußzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur
Drehachse (8) gemessene Lange der Teilmagnete (17a. 18.;, 19a, 20.7) etwa doppelt so groß ist wie ihre
Breite.
5. Durchflußzähler nach den Ansprüchen 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der magnetischen Achsen (24, 25) der beiden miteinander
fluchtenden Magnetpaare (17, 19/18, 20) etwa gleich der drei- bis sechsfachen Breite der
Teilmagnctc(17a, 18.;. 19.7. 20a) ist.
b. Durchflußzählcr nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der magnetischen
Achsen (24, 25) der beiden miteinander fiuclnenuen
Mat-iicipaare (17, 19/18, 20) ungefähr gleich dem
i.5!achen Absland der einander zugewandten Stirnflächen (17h 19Λ/18Λ. 20b) der Teilmagnnr
(17a. 19a/18a, 20.7) ist
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Also Published As
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