DE68916263T2

DE68916263T2 - Schaltung zur messung der durchflussrate eines fliessenden mediums.

Info

Publication number: DE68916263T2
Application number: DE68916263T
Authority: DE
Inventors: Anders Noren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2009-12-01
Also published as: JPH04503998A; EP0446241B1; SE8804353D0; WO1990006493A1; ES2057184T3; JP2981921B2; EP0446241A1; FI912612A0; DE68916263D1; FI97320B; FI97320C; ATE107411T1; AU4631089A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Durchflußrate eines in einer geschlossenen Leitung oder Durchgang fließenden Fluids, wobei die Vorrichtung einen Rotor aufweist, der vollständig von dem Fluid umgeben ist und dessen Rotationsgeschwindigkeit direkt von der Durchflußrate des Fluids abhängt. Der Rotor eines derartigen Durchflußmessers wird symmetrisch von einem Schaft getragen, der sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Durchgangs oder der Leitung erstreckt, in der das Fluid fließt, und die Rotorachse ist asymmetrisch zu der Mittellinie des Durchflußfeldes in einem Querschnitt durch den Rotorschaft angeordnet, so daß der Rotor, wenn das Fluid fließt, einem sich ergebenden Drehmoment ausgesetzt ist und zu rotieren beginnt, und wobei die Vorrichtung außerdem Meßeinrichtungen zur Feststellung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors aufweist.
Durchflußmesser mit einem Rotor oder dgl. rotierenden Element, bspw. Turbinenrädern, Schaufelrädern oder Zahnrädern, die durch ein fließendes Fluid angetrieben werden, sind dem Fachmann bekannt. Ein Nachteil von Durchflußmessern dieser bekannten Art ist die Schwierigkeit der Herstellung solcher Meßgeräte, insbesondere von Durchflußmessern mit Rotoren mit kleinen Schaufeln. Außerdem übt die Viskosität des Fluids eine stark verzögernde Kraft aus, die, wenn das Fluid eine hohe Viskosität aufweist, den Durchflußmesser außer Betrieb setzt. Die US-A-4 195 522 beschreibt einen solchen Durchflußmesser.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen Durchflußmesser zu schaffen, der einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweist als die bisher bekannten Durchflußmesser und der in der Lage ist, reibungslos zu funktionieren, selbst wenn das betroffene Fluid eine sehr hohe Viskosität aufweist. Entsprechend wird die Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der erfindungsgemäße Rotor eine oder mehrere, zueinander parallele kreisförmige Scheiben, die auf ein und demselben Schaft befestigt sind, einen kreisförmigen Zylinder oder einen polygonalen Körper, bspw. eine vierseitige Platte, insbesondere eine quadratische Platte. Eine perforierte Platte und auch polygonale Platten können eine gegebene Antriebskraft als Folge des durch die Löcher bzw. die Kanten der polygonalen Platten erzeugten Schaufeleffekts erhalten.
Die Einfachheit der Herstellung eines erfindungsgemäßen Rotors, insbesondere eines Rotors in Form einer ebenen Platte, macht den Durchflußmesser in allen Größen in hohem Maße wettbewerbsfähig bezüglich des Preises, was insbesondere für Durchgänge oder dgl. Durchflußleitungen großer Dimensionen gilt, für die herkömmliche Durchflußmesser in geringen Größenzahlen und mit hohen Werkzeugkosten hergestellt werden. Außerdem kann ein und derselbe Rotor innerhalb eines großen volumetrischen Durchflußbereichs eingesetzt werden, bspw. durch Modifizieren des Durchmessers des Durchflußdurchgangs mit Hilfe unterschiedlicher Einsätze.
Die Erfindung wird nun in detaillierter, unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Durchflußmessers darstellen.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform entlang der Linie I-I in Fig. 2. Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3. Die Fig. 5 und 6 stellen in kleinerem Maßstab den Durchflußmesser gemäß den Fig. 3 und 4 dar, der an einen Durchgang oder dgl. Durchflußleitung angeschlossen ist.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der Grundkörper 1 des Durchflußmessers in einem Durchgang 2 mit einem Einlaß 3 und einem Auslaß 4 aufgenommen. Der Rotor des Durchflußmessers besteht aus einer kreisförmigen Platte 5, die symmetrisch auf einem Schaft 6 gelagert ist, der sich senkrecht zu der Längsachse des Durchgangs 2 erstreckt. Die Platte 5 ist in einem Raum 7 in dem Grundkörper 1 angeordnet, der asymmetrisch zu der Längsachse des Durchgangs 2 ist. Am Auslaß des Raumes 7, der zu dem Auslaß 4 des Durchgangs führt, ist eine durchflußdrosselnde Düse 8 angeordnet. Die Platte 5 weist zwei Löcher oder Bohrungen 9 und 10 auf, die sich parallel zu dem Schaft 6 der Platte erstrecken. Diese Bohrungen empfangen Licht von einem Lichtleiter, bspw. dem Lichtleiter 11, und leiten das Licht zu einem weiteren Lichtleiter, bspw. dem Lichtleiter 12, weiter. Es ist somit möglich, die Rotationsgeschwindigkeit der Platte 5 auf der Basis der zwischen zwei Zeitpunkten, an denen der Lichtleiter 12 Licht von dem Lichtleiter 11 empfängt, verstreichenden Zeit zu messen.
Alternativ kann die Geschwindigkeit, mit der der Rotor oder die Platte rotiert, mit Hilfe eines Lichtsenders/Lichtempfängers gemessen werden, der mit Reflexion auf dem Rotor arbeitet. Induktive und magnetische Sensoren können außerdem zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit verwendet werden.
Die in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellte Ausführungsform weist einen Rotor 13 auf, der drei zueinander parallele und kreisförmige Platten 14 aufweist, die auf ein und demselben Rotorschaft 15 gelagert sind. Der Rotor 13 ist so gekoppelt, daß er in zwei zueinander parallelen Durchgängen liegt, die ein Spiegelbild voneinander um eine imaginäre, durch das Zentrum des Rotors 13 gehende Achse sind. Fließt das Fluid, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, in zueinander entgegengesetzten Richtungen durch die Durchgänge 16, 17, so werden die Lager des Rotors 13 vollständig von den durch den Rotor ausgeübten Fluidkräften entlastet. Bei der Darstellung gemäß Fig. 5 sind die Durchgänge 16, 17 in Reihe geschaltet, während sie bei der Darstellung gemäß Fig. 6 parallel geschaltet sind.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Durchflußrate eines in wenigstens einem geschlossenen Durchgang (2; 16, 17) fließenden Fluids, wobei die Vorrichtung einen Rotor mit wenigstens einer kreisförmigen Platte (5; 13), die vollständig von dem Fluid umgeben ist und deren Rotationsgeschwindigkeit direkt von der Durchflußrate des Fluids abhängt, aufweist, und wobei in der Vorrichtung der Rotor (5; 13) symmetrisch in einem Körper (1) durch einen Schaft (6; 15) gehalten wird, der sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Durchgangs (2; 16, 17) des Körpers erstreckt, und wobei der Rotorschaft (6) asymmetrisch zu der Mittellinie des Durchflußfeldes in einem Querschnitt durch den Rotorschaft angeordnet ist, so daß der Rotor (5), wenn das Fluid fließt, ein sich ergebendes Drehmoment erhält und zu rotieren beginnt, und wobei Meßeinrichtungen (9, 10, 11, 12) zur Feststellung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors vorgesehen sind, und wobei die Rotoroberflächen, über die das Fluid fließt, so gestaltet sind, daß die ein Drehmoment erzeugenden Kräfte im wesentlichen als Folge der Reibung des Fluids gegen die Oberflächen auftreten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Feststellung der Rotationsgeschwindigkeit wenigstens eine Bohrung (9, 10) aufweist, die in dem Rotor (5) vorgesehen ist und sich parallel zu der Achse erstreckt, wobei die Bohrung dazu dient, Licht von einer Lichtquelle auf einer Seite des Rotors zu einem Lichtempfänger auf der anderen Seite des Rotors (5) zu leiten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine oder mehrere zueinander parallele Platten (5, 14) aufweist, die auf ein und demselben Schaft befestigt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoroberflächen, über die das Fluid fließt, glatt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (13) so gekoppelt ist, daß er in zwei zueinander parallelen Durchgängen (16, 17) liegt, die das Spiegelbild voneinander um eine Längsachse (18) sind, die durch das Zentrum des Rotors geht, wobei die Rotorlager vollständig von der Last durch die von dem Fluid auf den Rotor ausgeübten Kräfte entlastet werden, wenn das Fluid in zueinander entgegengesetzten Richtungen in jeweiligen Durchgängen (16, 17) fließt.