DE2616323A1 - Durchflussmessgeraet, insbesondere fuer kleine und kleinste durchflussmengen - Google Patents

Description

• lourchflunmeßgerät insbesondere für kleine und kleinste
• l)urchflußmengen Die Erfindung t. ieht sich auf ein Durchflußmengerät, insbesondere für kleine und kleinste Durchluß-Mengen, mit durchflußabhängigem elektrischem Ausgangssignal, bestehend aus el i n in einer Kammer des Gerätegehäuses drehbar angeordneten, von dem zu messenden Medium tangential beaufschlagten Flügelrad, da. seinerseits das bewegliche Organ eines elektrischen Signalgebers antreibt.
• Bei des bekannten Durchflußmeßgeräten dieser Art erreicht das zu messende Medium das Flügelrad über einen Kanal von verhältnism.ißig großem Querschnitt, und das bewegliche Organ des Signalgebers besteht aus einem duf die Achse des Flügel rades aufgesetzten Permanentmagneten, dessen Drehung in einem von einer Spule umschlossenen magnetischen Kreis einen Wechselfluß bewirkt, so daß an der Spule eine drehzahlproportionale Wechselspannung entsteht.
• Wenn die bekannten Geräte der vorstehenden Gattung für die Messunq kleiner und kleinster Durchflußmengen benützt werden, machensich mit abnehmender Durchflußmenge zunehmend der Permanentmagnet und die verhältnismäßig geringe Strömungsgeschwindigkeit des das Flügelrad tangential beaufschlagenden.
• Mediums als Störfaktorenbemer@bar, die die Empfindlichkeit des Geräts und die Genauigkeit der Messung erheblich beeinträchtigen.
• tigt. Demgemäß 1 steht die der 4 Erfind ung zugrundeiliegende Aufgabe dar@, ein Durchflußmeßgerät der eingangs angegebenen Gatt ur zu schaffen, das auch für die Messung von kleinen und kleinsten Durchflußmengen herangezogen werden kann und auch in diesen Anwerdungsfällen bei hoher Empfindlichkeit sehr genaue Meßergebenfsse liefert.
• Gemäß (ifi r Erfindung wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, de las zu messende Medium das Flügelrad als Strahl über eine enge Düse anströmt, daß die Ge@@usekammer von einer Ring-@@le umgeben ist, die zu dem Schwingkreis eines Oszillatiors cl ii t und in der Gehäusekammer ein magnetisches wechselfeld erzeugt, dessen Kraftlinien zu eimer die Drehachse des Flüge@rades 1. @nhaltennen Ebene senkrecht stehen, und daß das beweglische Organ r, S Signalgebers ein Metallplättchen oder eine kurzschlußwicklung ist, das bzw. die auf dem Flügelrad in einer @@@a durch dessen Drehachse verlaufenden Ebene derart angebracht ist, daß es bzw. sie im verlaufe der Drehbewegung ut diese Drehachse zu dem Magnetfeld der Spule wechselweise einmal enkrecht steht und einmal parallel verläuft, wobei der Schwingkreis bei jedem Übergang des Metallplättchens bzw.
• der Kurzschlußwicklung in die senkrechte Stellung durch dieses bzw. diese so stark bedämpft wird, daß die Schwingung periodisch abreißt, um bei der nachfolgenden Annäherung an die parallele Stellung wieder einzusetzen.
• Bei dem @@@indungs @äßen Durchflußmeßgerät entsteht durch das Anstrahlen des Flügelrades unter Zuhilfenahme einer engen I se auch b@ . kleinen Durchflußmengen eine verhältnismäßig große Drehzahl des Flügelrades, und das Flügelrad als solches hat mit den sien mit ihm drehen n, der Signalerzeugung@ wenden Teilen auch nui -ine sehr geringe Masse, so daß eine hohe Empfindlichkeit gewährleistet ist. Darüber hinaus ist auch die Rückwirkung der eleiti chen Schaltung auf dc Flügelrad und das sich mit diesem drehenden bewegliche organ des Signalgebers nur auß .t gering, woraus sich bei der hohen Empfindlichkeit auch eine bervonragende Genauigkeit keit der Messung ergibt. Ein weiter Vorteil des erfindungsgemäßen Durchflußmeßgeräts besteht darin, daß es mit wesentlich geringerem Aufwand herstellbar ist als die bekannten Durchflußmeßgeräte.
• Mit dem e findungsgemäßen Durchflußmeßgerät konnen beispiels weise mit sehr guter Genauigkeit Durchflüsse zwischen 1 und 100 l/h gemessen werden. Heraus für beträgt bei einer praktischen Ausführung der Durchmesser der Düse einen Millimeter, wobei sich für den vorstehenden Durchflußberejch eine Drehzahl von 5-500 Hz ergibt. Diese Drenzahl entspricht bzgl. der Abrisse der Schwingung des Oszillators, die der Drehzahl proportional sind und als elektrisches Ausgangssignal herangezogen werden können, einer Frequenz von 1o Hz bis 1 kHz.
• In Weiterbildung der Erfindung kann die Genauigkeit des Meßergebnisses noch dadurch gesteigert werden, daß das Flügelrad von der Kammerwand sowöhl umfngsseitig als auch auf beiden Stirnseiten einen wesentlichen Abstand aufweist Dieser Abstand führt zu einem das Flügelrad allseitig umgebenden Spalt zwischen ihm und der Kammerwand, in dem sich ein mitdrehender Zylinder des zu messenden mediums ausbilden kann.
• Dadurch wird die Dämpfung in der Flügelradkammer wesentlich herabgesetzt. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme ist die Erzielung einer sehr guten Linearität zwischen der Große des Durchflusses und der Frequenz des Ausgangssignals.
• Vorzugsweise wird die Ringspule so angeordnet, daß die Kraftvon linien desZihr in der Gehäusek er erzeugten Magnetfeldes etwa parallel zu dem aus der Duse austretenden Strahl des zu mm senden Mediums verlaufe . Diese Maßnahme ermöglicht einen besonders platzsparenden kompakten Aufbau, und zwar insbesondere dann, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die Ringspule auf einem zum Gerätegehäuse gehörenden Hohlzylinde: angeordnet ist und das Flügerald drehbar in einer Gabel gelagert ist, die am Ende eines in den Hohlzylinder; einschiebbaren, die Düse aufnehmenden zylindrischen Kerns vorqesehen vorgesehen ist. Der Hohizylinder und der Kern können dabei aus Kunststoff bestehen, wodurch sehr niedrige Fertigungs-und Sterialkosten erzielbar sind.
• Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht schließlich noch darin, daß das Gerätegehäuse und die elektrische Schaltungsanordnung mit O Oszillator und Ringspule allseitig von einer metallischen abschirmung umgeben sind. Dadurch können äußere mechanische und elektrische Einflüsse vermieden werden.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindunq dargestellt. Die Fig. 1 zeigt das Gerät nach der Erfindung im Längsschnitt, tand in Fig. 2 sind zwei wesentliche Teile hiervon in ihrem Zusairmenwirken in perspektivischer Darstellung wiedergegeben.
• Das in der Zeichtung dargestellte Gerät besteht u.a. aus einem Hohlzylinder 1 mit stirnseitig auf der einen Seite angesetztem, rohrförmigen Auslaßstutzen la und aus einem von der offenen St rnseite her in den Hohlzylinder 1 eingeschobenen zylindrischen Kern 2, dessen für den Betrachter r Fig. 1 linkes Ende einen zylindrischen Einlaßstutzen für das zu messende Medium bildet und der an seinem rechten, im Hohlzylinder 1 befindlichen Ende als Gabel 3 ausqeführt ist Zwischen den zinken der Gabel 3 ist ein Flügelrad 4 mit seitlichem Abstand von diesen Zinken drehbar gelagert. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Zinken der Gabel 3, die Stirnwand 2a zwischen den Gabelzinken, die Stirnwand 1b des Hohlzylinders 1 und ein Teil der zylindrischen Innenwandung lc des Hohlzylinders 1 eine Kammer begrenzen, in der das Flügelrad 4 mit alseitigem Abstand von deren Wandung ro@riert, wenn es durch die in den zylindrischen Kern 2 eingepreßte Düse = in Form eines Metallröhrchens rindurch mit dem zu messenden Medium tangential beaufschlagt wird. Die Zuführung des Mediums .ur Düse 5 erfolgt über einen axialen Kanal 2b im zyiindrischen Kern 2. Aus der in der Zeichnung mit 6 bezeichneten zeichneten Kammer für dds Flügelrad 4 strömt das Medium iiber eine zentrale Bohrung in der Stirnwand 1b in den Auslaßstutzen 1 (t db.
• Die Kammer 6 ist von einer Ringspule 7 umgehen, die in einer Umfangsnut 8 des Hohlzylinders 1 untergebracht ist. Diese Ringspule ist an einen Oszillator angeschlc sen, der zu einer auf dem Zylinder 1 gelagerten elektrischen Schaltung 9 gehört, und bildet einen Bestandteil von dessen Schwingkre-is.
• Auf dem F1iiqelrad 4 ist bei dem dargestellten Ausfiihrungsbeispiel eine Kurzschlußwicklung 10 so ange ordnet, daß ihre Ebene die Drehachse des Flügelrades 4 beinhaltet.
• Das von der Spule 7 erzeugte, von dem Oszillator der elektrischen Schaltung erregte Magnetfeld ist so eingerichtet, daß sein-Kraftlinier parallel zum Pfeil 11, der auch die Strömungsrichung de: zu messenden Mediums wieflergibt, verlaufen. Bei der Drehung des Flügelrades 4 steht somit die Kurzschlußwicklung 10 zu diesen Kraftlinien wechselweise einmal senkrecht und das andere Mal liegt sie zu diesen parallel. Dies hat eine unterschiedliche Bedampfung des Schwingkreises, zu dem die Spule 7 gehört, zur Folge, und zwar ist diese Bedämpfung am größten, wenn die Ebebene der Kurzschlußwicklung zu den Kraftlinien senkrecht steht. Die Bedampfung ist durch entsprechende Bemessung der Schaltkreiselemente so qrOß gewählt, daß die von dem Oszil-.
• - - der KurzscI0lußwickluna lator erzeugte Schwingung bei Annäherungkan die senkrechte Stellt lung abreißt, während sie jedesmal wieder einsetzt, wenn sich die Kurzschlußwicklung danach ihrer bezüglich der Kraftlinien horizontalen Stellung wieder nähert. Diese Unterbrechungen wer-! den in der elektrischer n Schalt gsanordnung 9 ausgewertet und in ein drehzahl- bzw. durchflußproportionales Frequenzsignal von konstanter Amplitude umgewandelt, das in Fig.2 beilder mittleren Ausgangsklemme der elektrischen Schaltung 9 angedeutet ist. ist.
• Um äußere mechanische und elektrische Einflüsse zu vermeiden, ist das Meßgerät in einem metallischen Gehäuse 12 untergebracht, in welches die Leitungt für die Speisespannung eingeführt sind, bzw. aus welchem die Leitung für ausgangsfrequanzsignal herausgeführt ist.
• Patentansprüche L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Durchflußmeßgerät insbesondere für kleine und kleinste Durchflußmengen, mit durchflußabhängigem elektrischem ausgangssignal, bestehend aus einer in einer Kammer des erätegehäuses drehbar angeordneten, von dem zu messenden Medium tangential beaufschlagten Flügelrad, das seinerseits das bewegliche Organ eines elektrischen Signalgebers antreibt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das zu messende Medium das Flügerald(4)als Strahl über eine enge Duse(5)anströmt, das die Gehäusekammer (6) von einer Ringspule (7) umgeben ist, die zu dem Schwingkreis eines Oszillators (9) gehört und in der Gehäusekammer (6) ein magnetisches Wechselfeld er':ugt, dessen Kraftlinien zu einer die Drehachse des rlügelrades (4) beinhaltenden Ebene senkrecht stehen, und daß das bewegliche Organ des Sign gebers ein Metallplättchen oder eine Kurzschlußwicklung (lo) ist, das bzw. die auf dm Flügelrad (4) in einer etwa durch dessen Drehachse verlaufenden Ebene derart angebracht ist, daß es im Verlaufe der Drehbewegung um diese Drehachse zu dem .-.l;netfeld der Spule (7) wechselweiwe einmal senkrecht steht und einmal parallel verläuft, wobei der Schwingkreis bei jedem Übergang des Metallplättchens bzw. der Kurzschlußwicklung (lo) in die senkrechte Stellung durch dieses bzw. diese so stark bedämpft wird, daß die Schwingund des Oszillators (9) periodisch abreißt, um bei der nachfolgenden Annäherung an die pareallele Stellung wieder einzusetzen.
2. 2. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Flügelrad (4) von der Kammerwandung sowohl umfangsseitig als auch auf beiden Stirnseiten einen wesentlichen Abstand aufweist.
3. 3. DurchflußmeßgeräL nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h keniizeichnet, daß die Ringspule (4) so angeordnet ist, daß die Kraftlinien des von ihr in der Gehäusekammer (6) erzeugten Magnetfeldes etwa parallel zu dem aus der Düse (5) austretenden Strahl des zu messenden Mediums verlaufen.
4. 4. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Ringspule auf einem um Gerätegehäuse gehörenden Hohlzylinder (1) angeordnet ist und daß das Flügelrad (4) drehbar in einer Gabel (3) gelagert ist, die am Ende eines in den Hohlzylinder (1) einschiebbaren, die D ? (5) aufnehmenden zylindrischen Kerns (2) vorgesehen ist.
5. 5. Durchtiußmeßgerät na : Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet, da der Hohlzylinder (1) und der Kern (2) aus Kunststoft bestehen,
6. 6. Durchflußmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Gerätegehäuse und die elektrische Schaltungsanordnung mit Oszillator und Ringspule allseitig von einer metallischen Abschirmung (12) umgeben sind.