DE4432275C1 - Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines Ringkolbenzählers - Google Patents
Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines RingkolbenzählersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines
Ringkolbenzählers mit einem Gehäuse mit Deckel und in dem
Gehäuse ausgebildeter im wesentlichen zylindrischer Meßkammer
mit einer Zylinderlängsachse (M) und einer in die Meßkammer
ragenden Scheidewand und zwei die Meßkammer mit der Außenseite
des Gehäuses verbindenden Verbindungskanälen für den Einlaß
bzw. Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten, wobei die beiden
meßkammerseitigen Eintrittsöffnungen der Verbindungskanäle
durch die in die Meßkammer ragende Scheidewand voneinander
abgeteilt sind, sowie mit einem in der Meßkammer angeordneten
exzentrisch beweglichen, eine Taumelbewegung ausführenden
Ringkolben, der eine Durchtrittsöffnung für den Eingriff der
in die Meßkammer ragenden Scheidewand aufweist und mit einem
innerhalb der Meßkammer bewegbar gelagerten Magneten für die
Meßwerterzeugung.
Volumenzähler der gattungsgemäßen Art, die als
Ringkolbenzähler zur Volumenmessung von Flüssigkeiten
ausgebildet sind, sind seit langem bekannt und beispielsweise
in dem DE-GM 90 00 958 beschrieben.
Ein Wesensmerkmal der bekannten Ringkolbenzähler ist die
Ausbildung der Verbindungskanäle für den Einlaß und Auslaß der
Flüssigkeiten in die zylindrische Meßkammer mittels Öffnungen
im Boden der Meßkammer, so daß die Einströmrichtung im
wesentlichen achsparallel zur Zylinderachse der Meßkammer ist.
Diese Ein- und Auslässe gehören zu dreidimensional gekrümmt
verlaufenden Strömungskanälen, die durch den Boden der
Meßkammer verlaufen. Um die gewünschte hohe Genauigkeit des
Volumenzählers zu erreichen, müssen diese Verbindungskanäle
als Strömungskanäle in höchster Genauigkeit hergestellt
werden, wozu insbesondere Dreh- und Erodierarbeiten
erforderlich sind.
Auch die Volumenzähler gemäß GB 1423569, DE 30 08 248 A1 und
DE 40 08 844 A1 weisen dreidimensional gekrümmte in den Boden
einer zylindrischen Meßkammer führende Verbindungskanäle für
die Ein- und Auslässe auf.
Aus der DE 30 35 834 A1 ist ein Ovalradzähler bekannt, bei dem
der Trennschieber eine Hubbewegung in radialer Richtung
ausführt, wodurch eine Trennung des Volumens der Meßkammer
erfolgt.
Aus der GB 1464441 ist ein Flügelradzähler bekannt, der nach
dem Treibschieberprinzip wie eine Mühle arbeitet. Die Zu- und
Ableitung der Flüssigkeiten erfolgt durch dreidimensional
gekrümmt durch das Gehäuse verlaufende Verbindungskanäle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach Art eines
Ringkolbenzählers arbeitenden Volumenzähler so auszubilden,
daß er wesentlich wirtschaftlicher als die bekannten Bauarten
des Volumenzählers gefertigt werden kann und die
Meßgenauigkeit erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird für Ringkolbenzähler der gattungsgemäßen
Art dadurch gelöst, daß die die Meßkammer mit der Außenseite
des Gehäuses verbindenden Verbindungskanäle für den Einlaß
bzw. Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten als durchgehende
gerade Bohrungen senkrecht zur Zylinderachse (M) der
Meßkammer, durch die zylindrische Wandung des Gehäuses
verlaufend, ausgebildet sind und ihre Eintrittsöffnungen sich
auf der die Meßkammer begrenzenden zylindrischen Innenwand
befinden.
Durch die erfindungsgemäße Verlegung der Verbindungskanäle aus
dem Boden der zylindrischen Meßkammer in die die Meßkammer
umgebende zylindrische Mantelwand wird es möglich, die
Verbindungskanäle als einfache gerade Bohrungen auszubilden,
d. h. senkrecht zur Zylinderachse durch die Gehäusewand
hindurch zu bohren. Solche Rohrungen können mit hoher
Genauigkeit einfach hergestellt und bearbeitet werden. Die
aufwendige Erodierung zur Ausbildung der bisherigen
Eintrittsöffnungen von Verbindungskanälen in den Boden der
Meßkammer entfällt.
Die Ausbildung der Verbindungskanäle zur Meßkammer durch die
Zylindermantelwandung der Meßkammer hindurch ermöglicht eine
wesentlich vereinfachte Konstruktion des gesamten Gehäuses.
Die als Verbindungskanäle zum Ein- und Auslassen der
Flüssigkeiten dienenden Bohrungen sind vorzugsweise
achsparallel zueinander und zu einer Durchmesserachse der
Meßkammer und spiegelsymmetrisch zur Scheidenwand in dem
Gehäuse ausgebildet.
Es ist auch denkbar, die Bohrungen spiegelsymmetrisch zur
Scheidenwand, jedoch unter einem kleinen Winkel,
gegebenenfalls auf einem Radius verlaufend, auszubilden.
Die Erfindung ermöglicht, die Anschlußflansche für die Zu- und
Ableitung der Flüssigkeiten in einfacher Weise an die
Austrittsöffnungen der Bohrungen an der Außenwand des
Gehäuses, das die Meßkammer umfaßt, anzuschließen.
Insbesondere wird vorgeschlagen, an dem Gehäuse in dem die
Austrittsöffnungen der Bohrungen umgebenden Bereich an seiner
Außenseite eine plane Anschlußfläche auszubilden. Es ist dann
möglich, die Flansche in einer Baueinheit, beispielsweise über
ein Anschlußstück gekoppelt, über die plane Anschlußfläche
unter Einlage von Dichtungen anzuschrauben. Entsprechend ist
es auch möglich, das die Meßkammer umfassende Gehäuse mit
Deckel problemlos von den Anschlußleitungen abzukoppeln,
beispielsweise für Wartungszwecke.
Für die Aufnahme und Führung des exzentrisch in der Meßkammer
gelagerten Ringkolbens wird vorgeschlagen, am Boden der
Meßkammer einen zentrisch angeordneten vorstehenden
Führungszapfen auszubilden und einen diesen Führungszapfen
koaxial beabstandet umgebenden und darüber hinaus vorstehenden
Ringsteg vorzusehen, wodurch ein innerer Meßkammerbereich
abgeteilt ist und die Schweidewand sich radial zwischen
Ringsteg und der Innenwand der Meßkammer erstreckt.
Um ein Stillsetzen des Ringkolbens zu vermeiden, wenn er an
der Scheidewand steht, wird zur Verbesserung der
Strömungsverhältnisse in der Meßkammer vorgeschlagen, daß der
mit H-förmigem Querschnitt ausgebildete Ringkolben benachbart
und symmetrisch zur Durchtrittsöffnung für die Scheidewand
sowohl im nach oben als auch nach unten vorstehenden Kragen
mindestens je eine Durchgangsbohrung aufweist. Diese
Durchgangsbohrungen im Ringkolben ermöglichen das Ein- und
Austreten des Volumenstromes auch für den Fall, daß der
Ringkolben an der Scheidewand steht, so daß ein Stillsetzen
vermieden wird.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Meßkammer mit Ringkolben
und Bohrungen in der Zylinderwand zum Ein- und Auslassen des
Volumenstromes vermeiden ein mehrfaches Umlenken des
Volumenstromes und damit verringern sie den Druckverlust in
der Meßkammer. Die Strömungsverhältnisse sind in der Meßkammer
durch die Zuführung des Volumenstromes über die zylindrische
Innenwand der Meßkammer wesentlich gegenüber den bisher
bekannten Volumenzählern verbessert, bei denen die Anströmung
der Meßkammer entweder im Bodenbereich oder im Deckelbereich,
d. h. im wesentlich achsparallel zur Zylinderachse der
Meßkammer erfolgte.
Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Volumenzählers
in bezug auf Wartung und Montage und Herstellung wird dadurch
erreicht, daß der Magnet für die Meßwertaufnahme im Ringkolben
befestigt ist und nicht mehr in einer drehbar am Boden der
Meßkammer gelagerten Halterung. Nach einem Vorschlag der
Erfindung ist der Ringkolben auf seiner Unterseite zentrisch
mit einem vorstehenden Führungszapfen mit einer Ausnehmung
ausgebildet, in die der Magnet, vorzugsweise eine gekapselter
Magnet, so eingesetzt ist, daß die Magnetachse vorzugsweise
mit der Ringkolbenachse zusammenfällt.
Der Magnet wandert nun mit der Bewegung des Ringkolbens und
führt entsprechende Umlaufbewegungen um die Zylinderachse der
Meßkammer, d. h. um den zentrischen Führungszapfen der
Meßkammer aus. Demgemäß befindet sich der Ringkolben über dem
Ringsteg und greift mit seinem Kragen in die den Ringsteg
außen umgebende Meßkammer ein, daß er mit seinem den Magneten
tragenden Führungszapfen in den durch den Ringsteg abgeteilten
Meßkammerbereich eintaucht. Zur Erzeugung ist mindestens ein
magnetischer Sensor (Sättigungskernsonde) in dem Boden der
Meßkammer versenkt angeordnet. Insbesondere wird
vorgeschlagen, daß in den Boden der Meßkammer in dem der
Umlaufbahn des Führungszapfens des Ringkolbens um den
Führungszapfen der Meßkammer benachbarten Bereich mindestens
ein magnetischer Sensor versenkt und von der Flüssigkeit
getrennt angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Magnet pro
Umlauf des Führungszapfens des Ringkolbens um den
Führungszapfen der Meßkammer einen Impuls als Meßwert erzeugt,
der einer Zähl- und Auswerteeinrichtung zugeführt wird. Die
Sensoren sind durch den Meßkammerboden von der Flüssigkeit
getrennt, es sind bevorzugt solche magnetischen Sensoren
einzusetzen, die auch in EX-Bereichen zugelassen sind. Die von
den Magneten zusammen mit den Sensoren beim Umlauf des
Magnetes erzeugten Impulse können von einer Elektronik, die
von einfachem Impulszähler bis hin zum komplexen
Prozeßleitsystem reichen kann, ausgewertet und/oder gewandelt
werden. Die Anzahl der gemessenen Impulse entspricht einer
definierten Menge und die Häufigkeit einem bestimmten
Durchfluß. Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäß
ausgebildeten Volumenzähler eine Volumenmessung von
Flüssigkeiten mit höchster Genauigkeit im Bereich von 0,3 bis
0,5% Fehler vorgenommen werden.
Die erfindungsgemäße Bauform eines Ringkolbenzählers mit
Gehäuse, Meßkammer, Bohrung, Ringkolben mit Magnet ermöglicht
eine Modulbauweise für Volumenmesser unterschiedlicher Größen,
die gegenüber der bisherigen Fertigung vereinfacht ist und
auch eine vereinfachte Wartung, Montage und Demontage der
Ringkolbenzähler gestattet. Die erfindungsgemäße Bauweise
ermöglicht einen variablen und einfachen Anschluß
verschiedener Rohrdurchmesser bei gleicher Meßkammer.
Bei sehr kleinen Volumenzählern, d. h. kleiner Bauart, wird nur
ein magnetischer Sensor dem Magneten zugeordnet im
Meßkammerboden untergebracht. Bei größeren Volumenmessern ab
Nennweiten 25 mm und größer werden bevorzugt zwei magnetische
Sensoren oder auch vier magnetische Sensoren gleichmäßig
verteilt um den Führungszapfen der Meßkammer im Boden der
Meßkammer herum versenkt angeordnet, wodurch die
Meßgenauigkeit erhöht wird.
Gehäuse und Deckel des erfindungsgemäßen Volumenzählers können
ebenfalls aus geschmiedetem Material hergestellt werden und
mit den entsprechenden Bohrungen versehen werden. Geeignete
korrosionsbeständige Materialien werden in bekannter Weise
eingesetzt.
Der Ringkolben wird ebenfalls aus einem geeigneten Material,
wie Polytetrafluorethylen, CFK oder dergleichen gefertigt
sein.
Der erfindungsgemäße Ringkolbenzähler besteht aus Gehäuse und
Deckel und enthält in der Meßkammer lediglich zwei Teile, die
eingesetzt werden müssen, nämlich den Ringkolben mit
integriertem Magnet und die ortsfest eingesetzte, jedoch
auswechselbare Scheidewand. Das Gehäuse mit Deckel und
Ringkolben und eingesetzter Scheidewand ist ein fertig
kalibriertes einbaufertiges Teil. Es ist einfach an die
jeweils gewünschten Anschlußleitungen zu montieren und zu
demontieren. Selbstverständlich ist noch zwischen Deckel und
Gehäuse eine Dichtung einzulegen.
Die Erfindung wird in der Zeichnung an einem
Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Frontansicht auf einen
Ringkolbenzähler
Fig. 2 Draufsicht AA nach Fig. 1 ohne Deckel
Fig. 2a Schnittansicht BB aus Fig. 1
Fig. 3 Draufsicht auf die Meßkammer ohne Deckel mit
eingesetztem Ringkolben mit Anschlußflanschen
Fig. 4 Schnittansicht EE von Fig. 3 zusätzlich mit Deckel
Fig. 5 Längsschnitt durch einen Ringkolben gemäß Schnitt
CC von Fig. 6
Fig. 6 Draufsicht auf den Ringkolben von Fig. 5
Fig. 7 Ansicht D vom Ringkolben gemäß Fig. 6.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Volumenzählers,
ausgebildet als Ringkolbenzähler 1 gemäß der Erfindung. Der
Ringkolbenzähler 1 enthält ein topfartiges Gehäuse 2, in das
eine zylindrische Meßkammer 6, siehe Draufsicht auf das
Gehäuse nach Fig. 2, eingearbeitet ist. Das Gehäuse und die
Meßkammer werden durch Aufsetzen eines Deckels 5, der mit dem
Gehäuse dicht verschraubt wird, verschlossen. Fig. 2a zeigt
den Querschnitt durch den Volumenzähler 1 gemäß Schnitt BB von
Fig. 1. Zentrisch in der Meßkammer 6 ist am Boden der
Meßkammer vorstehend der Führungszapfen 9 ausgebildet. Koaxial
zum Führungszapfen 9 ist am Boden der Ringsteg 8 ausgebildet,
der etwas höher als der Führungszapfen 9 ist, wobei die Höhe
des Ringsteges 8 etwas weniger als die Hälfte der Höhe der
Meßkammer 6 beträgt. Der auf das Gehäuse 2 aufgesetzte Deckel
5 weist an seiner der Meßkammer zugewandten Seite einen
zylindrischen Fortsatz 50 auf, der sich in Verlängerung des
Ringsteges 8 unter Belassung eines Spaltes 15 zum Einlegen des
Ringkolbens erstreckt. Der sich innerhalb des Ringsteges 8
befindende Bereich der Meßkammer wird mit 6a bezeichnet, siehe
Fig. 2 und 2a, er steht über den Spalt 15 mit der übrigen
Meßkammer 6 in Verbindung. Die Meßkammer 6 wird gegen das
Gehäuse durch die zylindrische Innenwand 601 begrenzt. Die
Meßkammer 6 ist an einer Stelle mittels einer sich senkrecht,
d. h. über die Höhe der Meßkammer erstreckenden und radial
zwischen der zylindrischen Innenwand 601 und dem Außenumfang
des Ringsteges 8 angeordneten Scheidewand 7 abgeteilt. Die
durch die Scheidewand sich erstreckende Durchmesserachse wird
mit X bezeichnet, sie erstreckt sich senkrecht zur
Zylinderlängsachse M der Meßkammer. Beidseitig der Scheidewand
7 sind spiegelsymmetrisch zur Durchmesserachse X die für den
Einlaß und den Auslaß der zu messenden Flüssigkeit in die
Meßkammer 6 führenden Verbindungskanäle 3a, 3b in Gestalt von
Bohrungen ausgebildet. Diese Bohrungen sind in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel mit ihren Achsen Y bzw. Z zueinander
achsparallel und ebenso achsparallel zu der Durchmesserachse
X, die durch die Scheidewand 7 führt. Die Eintrittsöffnungen
11 bzw. 12 der Bohrungen 3a bzw. 3b befinden sich auf der
zylindrischen Innenwand 601 der Meßkammer, sie entsprechen den
durch die zylindrischen Bohrungen 3a, 3b beim Durchbruch durch
die Innenwand 601 erzeugten Öffnungen. Eine Nacharbeit dieser
Eintrittsöffnungen 11, 12 für die Flüssigkeiten in die
Meßkammer bzw. deren Austritt zur Veränderung ihrer Gestalt
ist nicht erforderlich. Das Gehäuse 2 und der Deckel 5 sind
aus einem korrosionsfesten Material, insbesondere einer
geeigneten metallischen Gußlegierung. An der Austrittsseite
der Bohrungen 3a, 3b am Gehäuse 2 ist dieses bevorzugt mit
einer planen Anschlußfläche 212 ausgebildet. Wenn das
topfartige Gehäuse 2 außen ebenfalls einen Zylindermantel 211
aufweist, kann die plane Anschlußfläche 212 durch eine
entsprechende Abflachung ausgebildet sein. Auf diese Weise
werden Austrittsöffnungen 13 bzw. 14 der Bohrungen 3a bzw. 3b
gebildet, an die in einfacher Weise Rohrverbindungen und
Anschlußstücke für die Zuleitung und Ableitung der zu
messenden Flüssigkeiten angeschlossen werden können,
beispielsweise mittels Schraubverbindungen. Der Boden des
Gehäuses 2 kann auf seiner Außenseite ebenfalls plan
ausgebildet sein. Auf diese Weise ist eine sehr einfache
Gehäuseform herstellbar, die eine wesentliche
Fertigungsvereinfachung bedeutet und die in ihren für die
Messung wesentlichen Bereichen mechanisch auf die gewünschte
Genauigkeit und Toleranzen nacharbeitbar, beispielsweise durch
Schleifen, ist.
Wie aus der Zusammenschau der Fig. 1, 2 und 2a ersichtlich,
sind die Bohrungen 3a, 3b für den Einlaß und Auslaß der
Flüssigkeiten mit einem Durchmesser ausgebildet, der nur etwas
geringer als die Höhe h der zylindrischen Meßkammer 6 ist. Die
Bohrungen 3a, 3b sind auch symmetrisch zur Zylinderachse M am
Gehäuse 2 ausgebildet.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der
Bohrungen 3a, 3b für den Einlaß und Auslaß der Flüssigkeit in
die Meßkammer wird erreicht, daß der Eintritt und Austritt des
Flüssigkeitsstromes parallel zur Scheidewand 7 erfolgt. Auf
diese Weise werden unnötige Strömungsumlenkungen vermieden und
damit ebenfalls der Druckverlust beim Einströmen und
Ausströmen verringert. Einströmung bzw. Ausströmung erfolgt in
den Achsrichtungen Y und Z der Bohrungen 3a bzw. 3b. Die
Scheidewand 7 ist zwischen Innenwand 601 der Meßkammer und
Ringsteg 8 eingesetzt, sie ist jedoch für Wartung bzw. nach
Verschleiß austauschbar. Die Scheidewand wird ebenfalls aus
einem korrosionsfesten Material, wie einer geeigneten
Metallegierung hergestellt. Zwischen Deckel 5 und Gehäuse 2
sind nicht näher dargestellte Dichtringe eingelegt. Ebenso
sind die für die Verschraubung erforderlichen Schraublöcher
und Schrauben nicht dargestellt.
In die Meßkammer 6 gemäß Fig. 2a des aus Gehäusedeckel 5 und
Gehäuse 2 zusammengesetzten Volumenzählers wird ein Ringkolben
exzentrisch beweglich eingesetzt, wie aus der Darstellung nach
Fig. 3, 4 ersichtlich. In den Fig. 5 bis 7 ist die Ausbildung
des Ringkolbens in vergrößertem Maßstabe dargestellt. Der
Ringkolben 20 gemäß Fig. 5, beispielsweise aus einem
geeigneten korrosionsbeständigen Kunststoff, wie
Polytetrafluorethylen, weist, im Querschnitt betrachtet, eine
H-förmige Gestalt auf mit einer kreisscheibenförmigen
Kolbenwand 201 und zylindrischen nach beiden Seiten gleich
hoch über die Kolbenwand 201 vorstehenden Kragen 202a, 202b.
Die Ringkolbenachse ist mit W bezeichnet. Der Ringkolben 20
weist auf der Unterseite der Kolbenwand 201 zentrisch, d. h.
mittig in der Ringkolbenachse W, einen vorstehend
ausgebildeten Führungszapfen 24 auf, der mit einer
sacklochförmigen Ausnehmung 240 ausgebildet ist. Der
Führungszapfen 24 hat eine geringere Höhe als der seitlich
über die Kolbenwand 201 vorkragende Kragen 202b. In diese
Ausnehmung 240 des Führungszapfens 24 des Ringkolbens 20 ist
der Magnet 22, der mit einer Kapselung 21 versehen ist,
befestigt. Der Ringkolben 20 weist des weiteren in der
Kolbenwand 201 eine tropfenförmige bis länglich ovale radial
von außerhalb der Mitte bis zum Umfang verlaufende
Durchtrittsöffnung 203 auf, die über den Durchgangsschlitz 204
im Flansch 202 von außen her zugänglich ist. Die radiale Länge
dieser Durchtrittsöffnung 203 ist so bemessen, daß beim
Einsetzen des Ringkolbens 20 in die Meßkammer die Scheidewand
7 in diese Durchtrittsöffnung eingreift, wie in Fig. 4
ersichtlich. Der Durchtrittsschlitz 204 durch den Flansch 202
ist, wie aus Fig. 7 ersichtlich, im Bereich des oberseitig und
unterseitig über die Kolbenwand vorstehenden Kragens mit den
Durchtrittsschlitz vergrößernden Ausnehmungen 205, 206
versehen. Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse und des
Druckausgleichs ist des weiteren vorgesehen, daß am Ringkolben
bzw. seinem Flansch benachbart und symmetrisch zu der
Durchtrittsöffnung 203, 204 sowohl im nach oben als auch nach
unten vorstehenden Kragen 202a, 202b mindestens je eine
Durchgangsbohrung 25, 26, 27, 28 ausgebildet ist.
Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf das Gehäuse 2 mit Meßkammer 6,
wie in Fig. 2 dargestellt, zusätzlich mit in die Meßkammer
eingesetztem Ringkolben 20, wobei die Scheidewand durch die
Durchtrittsöffnung 203, 204, wie bei Fig. 5 bis 7 erläutert,
hindurchgreift. Die tropfenförmige Ausbildung der
Durchtrittsöffnung 203 gestattet dem exzentrisch in die
Meßkammer eingesetzten Ringkolben 20 eine Taumelbewegung. An
der Anschlußfläche 212 ist an die Bohrungen 3a, 3b bzw. deren
Austrittsöffnungen ein Anschlußstück 30 mit Bohrungen 301, 302
für die Flüssigkeiten angeschlossen, beispielsweise
angeschraubt (unter Zwischenlage von Dichtungen) . Das
Anschlußstück 30 wiederum ist an den Ausgangsseiten der
Bohrungen 301, 302 mit Flanschen 32 bzw. 31 mit den
Zuflußkanälen 34, 33 zum Anschluß an weitere Rohrverbindungen
ausgerüstet. Das Anschlußstück mit den Anschlußflanschen 31,
32 kann als feste Baueinheit vormontiert werden und es kann
bei Einbau in eine Rohrleitung für die Entnahme des
Volumenzählers 1 zu Wartungszwecken in der Rohrleitung
verbleiben, sofern die offenen Bohrungen 301, 302, mittels
eines Adapters überbrückt werden.
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, ist der Ringkolben 20 mit
seiner Ringkolbenachse W exzentrisch, aber achsparallel zur
Zylinderachse M in die Meßkammer 6 eingesetzt. Hierbei wird
der Ringkolben 20 auch durch den Fortsatz 50 des Deckels
geführt. Der Führungszapfen 24 des Ringkolbens 20, der mit
dem Magneten 22 bestückt ist, ist mit dem Ringkolben 20 so
angeordnet, daß er bei der Taumelbewegung des Ringkolbens 20
infolge der einströmenden Flüssigkeit eine kreisende Bewegung
als Umlaufbahn um den Führungszapfen 9 der Meßkammer ausführt.
Der Ringkolben mit daran befestigtem Magneten kann auch für
Volumenzähler, die als Ringkolbenzähler ausgebildet sind, und
bei denen die Verbindungskanäle für den Einlaß und Auslaß der
zu messenden Flüssigkeiten an anderer Stelle, wie bei dem
erfindungsgemäßen Gehäuse ausgebildet sind, eingesetzt werden.
Die Wirkungsweise des Ringkolbenzählers gemäß der Erfindung
ist im wesentlichen wie folgt: Die Flüssigkeit, deren Volumen
gemessen werden soll, tritt beispielsweise über den
Anschlußstutzen 31, siehe Fig. 3, und die Bohrung 3b in die
Meßkammer 6 ein. Hierbei strömt sie parallel zur Scheidewand 7
in die Meßkammer und trifft hierbei überwiegend tangential auf
den Ringkolben 20, nämlich an seinem zylindrischen durch den
Kragen 202 gebildeten Außenumfang. Entsprechend der
Anströmung, Menge und Durchsatz führt der Ringkolben 20 eine
taumelnde kreisende Bewegung, begrenzt durch die Scheidewand
7, den Führungszapfen 9 und den Ringsteg 8 innerhalb der
Meßkammer 6 aus. Hierbei gelangt die über die Bohrung 3b in
die Meßkammer 6 gelangende Flüssigkeit durch die Meßkammer
hindurch wieder zur Bohrung 3a, durch die sie abfließen kann
über den Anschlußstutzen 32. Wenn der Ringkolben 20 an der
Scheidewand 7 steht und eine der Bohrungen, d. h. deren
Eintrittsöffnung, verschließt und Flüssigkeit nachströmt,
würde der Kolbenring durch diese Strömung festgesetzt werden.
Um dieses zu verhindern und die Strömungsverhältnisse in
diesen extremen Totstellungen zu verbessern, sind die
Bohrungen 25 bis 28, siehe Fig. 7, am Umfang des Ringkolbens
20 ausgebildet, und zwar nahe dem Durchtritt der Scheidewand.
Diese Bohrungen ermöglichen, daß Flüssigkeit durch diese
Bohrungen 25 bis 28 über die ansonsten durch den Ringkolben
verschlossene Bohrung abfließen kann, wodurch der Ringkolben
wieder in Bewegung gesetzt wird. Es ist auch möglich,
zusätzlich Bohrungen achsparallel zur Ringkolbenachse W durch
die Kolbenwand 201 auszubilden, siehe Fig. 5, wenn es für das
Strömungsverhalten der Meßkammer erforderlich sein sollte.
Wie aus dem in Fig. 4 und 3 dargestellten und erläuterten
Aufbau hervorgeht, besteht der Volumenzähler 1 nur noch aus
dem Gehäuse 2 mit zylindrischer Meßkammer 6, Deckel 5, in die
Meßkammer eingesetzter Scheidewand 7 sowie dem Ringkolben 20
mit daran befestigtem Magneten.
Für die Meßwerterzeugung mit Hilfe des Magneten 22 ist
mindestens ein magnetischer Sensor dezentral in dem Boden der
Meßkammer, d. h. dem Boden des Gehäuses 2, versenkt angeordnet,
so daß er nicht mit der in der Meßkammer strömenden
Flüssigkeit in Berührung kommt. Der magnetische Sensor, in der
Fig. 4 mit 23 bezeichnet, sitzt ganz dicht am Meßkammerboden,
und zwar vis-a-vis dem Magneten 22, der am Führungszapfen 24
des Ringkolbens befestigt ist, d. h. neben dem Führungszapfen
9. Bei der Durchströmung der Meßkammer 6 mit Flüssigkeit und
in Bewegungsetzen des Ringkolbens 20 kreist der Führungszapfen
24 mit dem Magneten 22 des Ringkolbens um den Führungszapfen
9 der Meßkammer. Pro Umdrehung wird ein Impuls mit Hilfe des
im Meßkammerboden angeordneten magnetischen Sensors 23
erzeugt. Dieser Impuls wird als Meßwert einer geeigneten und
gewünschten Zähl- und Auswerteeinrichtung zugeführt, dies kann
ein einfacher Impulszähler sein, eine elektronische Auswertung
oder auch ein Prozeßleitsystem. Die Anzahl der gemessenen
Impulse entspricht einer definierten Menge (Volumen) und deren
Häufigkeit einem bestimmten Durchfluß.
Die zum Herstellen des Volumenzählers benötigten Bauteile,
sofern sie aus einem korrosionsfesten metallischen Werkstoff
gefertigt sind, sollten aus einem nichtmagnetisierbaren
metallischen Werkstoff hergestellt sein.
Der magnetische Sensor kann beispielsweise als
Sättigungskernsonde 23 ausgebildet sein, die exzentrisch zur
Mittelachse M der Meßkammer mittels eines Gewindes am
Meßkammerboden des Gehäuses 2 befestigt, d. h. eingeschraubt,
wird. Der magnetische Sensor ist bevorzugt der Kreisbahn des
Magneten zugeordnet im Meßkammerbodengehäuse angebracht. Bei
größeren Volumenzählern 1 können auch zwei oder mehr
magnetische Sonden 23 am Meßkammerboden angeordnet sein, so
daß durch die größere Anzahl der empfangenen Impulse die
Meßgenauigkeit erhöht wird.
Durch die Kombination von Einströmung und Ausströmung der
Flüssigkeiten mittels der durch die zylindrische Wandung der
Meßkammer eingeführten Flüssigkeiten und der Anordnung des
Magneten am Ringkolben wird nicht nur eine sehr
wirtschaftliche und vereinfachte Fertigung des Volumenzählers
nach Ringkolbenzählerart ermöglicht, sondern zugleich auch
eine Volumenmessung mit gegenüber bekannten Volumenmessern
verbesserter Genauigkeit, wobei der Fehler unter 1%,
vorzugsweise auf 0,5%, gesenkt werden kann.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art
eines Ringkolbenzählers mit einem Gehäuse mit Deckel und in
dem Gehäuse ausgebildeter im wesentlichen zylindrischer
Meßkammer mit einer Zylinderlängsachse (M) und einer in die
Meßkammer ragenden Scheidewand und zwei die Meßkammer mit der
Außenseite des Gehäuses verbindenden Verbindungskanälen für
den Einlaß bzw. Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten, wobei
die beiden meßkammerseitigen Eintrittsöffnungen der
Verbindungskanäle durch die in die Meßkammer ragende
Scheidewand voneinander abgeteilt sind, sowie mit einem in der
Meßkammer angeordneten exzentrisch beweglichen, eine
Taumelbewegung ausführenden Ringkolben, der eine
Durchtrittsöffnung für den Eingriff der in die Meßkammer
ragenden Scheidewand aufweist und mit einem innerhalb der
Meßkammer bewegbar gelagerten Magneten für die
Meßwerterzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß die die
Meßkammer (6) mit der Außenseite des Gehäuses (2) verbindenden
Verbindungskanäle für den Einlaß bzw. Auslaß der zu messenden
Flüssigkeiten als durchgehende gerade Bohrungen (3a, 3b)
senkrecht zur Zylinderachse (M) der Meßkammer (6) durch die
zylindrische Wandung des Gehäuses der Meßkammer verlaufend
ausgebildet sind und ihre Eintrittsöffnungen (11, 12) sich auf
der die Meßkammer begrenzenden zylindrischen Innenwand (601)
befinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (3a, 3b)
achsparallel zueinander und zu einer Durchmesserachse (x)
der Meßkammer (6) und spiegelsymmetrisch zur Scheidewand
(7) in dem Gehäuse (2) ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse, in dem die
Austrittsöffnungen (13, 14) der Bohrungen (3a, 3b)
umgebenden Bereich auf seiner Außenseite eine plane
Anschlußfläche (212) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Meßkammer (6) ein
zentrisch angeordneter vorstehender Führungszapfen (9) und
ein diesen koaxial beabstandet umgebender und über den
Führungszapfen (9) vorstehender Ringsteg (8) ausgebildet
ist, wodurch ein innerer Meßkammerbereich (6a) abgeteilt
ist und die Scheidewand (7) sich radial zwischen Ringsteg
(8) und der zylindrischen Innenwand (601) der Meßkammer
(6) erstreckt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der mit H-förmigen Querschnitt
ausgebildete Ringkolben (20) benachbart und symmetrisch zu
seiner Durchtrittsöffnung (203, 204) sowohl im nach oben
als auch nach unten vorstehenden Kragen (202a, 202b)
mindestens je eine Durchgangsbohrung (25 bis 28) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (22) für die
Meßwerterzeugung im Ringkolben (20) befestigt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (20) auf seiner
Unterseite zentrisch einen vorstehenden Führungszapfen
(24) mit einer Ausnehmung (240) aufweist, in die der
Magnet (22) eingesetzt ist, wobei vorzugsweise die
Magnetachse mit der Ringkolbenachse (W) zusammenfällt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (20) sich mit
seiner Kolbenwand (201) über dem Ringsteg (8) befindet und
mit seinem Kragen in die den Ringsteg außen umgebende
Meßkammer (6) eingreift und mit seinem nach unten ragenden
Führungszapfen (24) in den durch den Ringsteg (8)
abgeteilten Meßkammerbereich (6a), benachbart dem
Führungszapfen (9), eintaucht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Boden der Meßkammer
(6a) in dem der Umlaufbahn des Führungszapfens (24) des
Ringkolbens um den Führungszapfen (9) der Meßkammer
benachbarten Bereich mindestens ein magnetischer Sensor
versenkt und von der Flüssigkeit getrennt angeordnet ist,
mit dessen Hilfe der Magnet (22) pro Umlauf des
Führungszapfens (24) des Ringkolbens (20) um den
Führungszapfen (9) der Meßkammer einen Impuls als Meßwert
erzeugt, der einer Zähl- und-Auswerteeinrichtung zugeführt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944432275 DE4432275C1 (de) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines Ringkolbenzählers |
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---|---|
DE4432275C1 true DE4432275C1 (de) | 1996-01-04 |
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ID=6527903
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DE19944432275 Expired - Fee Related DE4432275C1 (de) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines Ringkolbenzählers |
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---|---|
DE (1) | DE4432275C1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20107067U1 (de) | 2001-04-25 | 2001-09-13 | E. Wehrle GmbH, 78120 Furtwangen | Wasserzähler |
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-
1994
- 1994-09-09 DE DE19944432275 patent/DE4432275C1/de not_active Expired - Fee Related
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