DE7619867U1

DE7619867U1 - Durchflussmesser fuer kleine durchflussmengen

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Publication number: DE7619867U1
Application number: DE7619867U
Authority: DE
Original assignee: Bopp & Reuther 6800 Mannheim GmbH
Current assignee: Bopp & Reuther 6800 Mannheim GmbH
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1977-05-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchflußmesser für kleine Durchflußmengen, insbesondere auf Kraftstoffverbrauchsmesser, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten, von der durchströmenden Flüssigkeit oder auch einem Gas in Drehung gesetzten Meßrad, dessen Umdrehungen auf ein Zählwerk übertragen werden.

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bei denen die Flügel des Flügelrades von der zu messenden Flüssigkeit tangential angeströmt werden und das Flügelrad dadurch in Umlauf gesetzt wird. Die Umdrehungen der Flügelradwelle werden hierbei über ein Räderwerk mechanisch auf die Zeiger eines Zifferblattes oder auf ein Rollenzählwerk übertragen. Abgesehen davon, daß die Herstellung derartiger Flügelräder wegen der erforderlichen Präzision einen gewissen Aufwand mit sich bringt, tritt durch di^ vieleru.umlaufenden Teile Verschleiß und außerdem eine hohe Reibung auf, deren Überwindung jt'0 die Antriebskräfte bei besonders kleinen Durchflußmengen häufig nicht ausreichen.

Als Kleinzähler für die Kraftstoffverbrauchsmessung in Kraftfahrzeugen sind außerdem Hubkolbenzähler bekannt, die jedoch wegen der zahlreichen mechanisch bewegten Teile hohe Reibungsverluste aufweisen.Für einen Serieneinbau in Kraftfahrzeugen sind diese Zähler nicht besonders geeignet, da sie durch ihren komplizierten Aufbau zu teuer werden und außerdem im Störungsfalle den Durchfluß durch den Zähler sperren. . j

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Es sind auch kleine Turbinenzähler bekannt, bei denen in die Spitzen der Flügel des Turbinenrades Abtastelemente eingesetzt oder das ganze. Turbinenrad aus ferromagnetischem Werkstoff gefertigt wurde und der Umlauf des Turbinenrades berührungslos von außen über ein Abtastsystem abgegriffen wurde. Hier wird zwar ein mechanisches Räderwerk für die Meßwertanzeige eingespart, aber auch ein solcher Zähler ist für einen Serieneinbau noch verhältnismäßig teuer, da die präzise Herstellung der Flügel zu aufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen in seinem Aufbau äußerst einfachen und trotzdem genau ansprechenden Kleinzähler für Flüssigkeiten und auch für Gase mit elektrischer Anzeige zu schaffen, der preiswert und damit besonders für den Masseneinsatz geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß in dem zylindrischen Innenraum eines flachen Gehäuses als Meßrad eine schmale runde Scheibe mit glatter, geschlossener Außenmantelfläche drehbar gelagert ist und der Gehäusemantel eine nahezu tangential von außen auf den glatten Rand der Scheibe gerichtete, bis fast an den Scheibenrand reichende Einströmdüse für die Einführung des zu messenden Mediums trägt, wobei die hierbei durch Reibung angetriebene Scheibe mit an sich bekannten Abtastelementen versehen ist, die beim Überfahren einer fest im Zählergehäuse eingebauten berührungslosen Abtasteinrichtung elektrische Impulse auslösen, die auf ein an dem Überwachungsort installiertes Zähl- und/oder Anzeigewerk übertragen werden.

Durch die Verwendung einer solchen Scheibe als Meßrad, die von dem tangential aus der Düse in den Gehäuseinnenraum einströmenden Medium durch die Reibung des Mediums an dem Scheibenmaritel in Drehung gesetzt wird* ergibt sich ein in seinem Aufbau ganz besonders einfacher und damit preiswerter Durchflußmesser, der nur die schmale Scheibe als drehendes Teil aufweist und praktisch

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wartungsfrei arbeitet. Die für die berührungslose Abtasteinrichtung erforderlichen Abtastelemente lassen sich hierbei sehr leicht an der Scheibe anbringen und durch die schmale Scheibe baut der Durchflußmesser sehr klein. Der Durchflußmesser ist deshalb besonders für den Serieneinbau, z. B. als Kraftstoffzähler in Kraftfahrzeugen geeignet, wo der jeweilige Kraftstoffverbrauch in Litern oder in Litern je Stunde odor bei Miteinbeziehung der Fahrzeuggeschwindigkeit direkt in Litern je ϊοο Kilometer an dem im Instrumentenbrett eingebauten Zähloder Anzeigewerk abgelesen werden kann. Durch die geringe Masse der schmalen Scheibe läuft der Durchflußmesser bereits bei kleinsten Durchflußmengen an und außerdem weist der Zähler über den gesamten Meßbereich eine hohe Meßgenauigkeit auf.

Zweckmäßigerweise ist die Einströmdüse im Austrittsdurchmesser kleiner als die Dicke der Scheibe, so daß der sich spreizende, aus der fast bis an den Scheibenrand heranreichenden Einströmdüse tangential ausströmende Mediumstrahl voll auf den Scheibenrand auftreffen und nicht teilweise oben und unten ungenutzt am Scheibenrand vorbeiströmen kann.

Ist die Achse der Einströmdüse hierbei gegenüber der Soheibentangente leicht nach innen geneigt auf den Scheibenrand gerichtet, so ist auch der äußere Teil des tangential aus der Einströmdüse ausfließenden Mediumstrahles noch auf den Scheibenrand gerichtet. Dadurch wird der ganze Mediumstrahl zur Erzeugung der Scheibeudrehung ausgenutzt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, zwischen dem Außenmantel der rotierenden runden Scheibe und der Innenwand des Gehäuses im Einströmbereich an und hinter der Einströmdüse einen spaltartigen Leitkanal vorzusehen und den übrigen Gehäuseinnenraum in seinem Durchmesser zu erweitern. Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß die in der Einströmdüse erzeugte kinetische Energie des einströmenden Mediumstrahles nur im Einströmbereich an und hinter der Düse vorhanden ist und im übrigen Ringkammerbereich zwischen Gehäuse und Scheibe bereits wieder in Druckenergie umgewandelt wurde und das Medium sich hier aufgrund seiner

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Zähigkeit bremsend auf die Seheibe auswirkt. Durch die Vergrößerung des Innendurchmessers in diesem Bereich wird diese Zähigkeitsbremsung soweit wie möglich reduziert.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung wird darin gesehen, daß die Scheibe aus einem den Außenmantel bildenden Ring besteht, der über mehrere, gegenüber dem Ring dünnere Radialstege fest mit der die Lagerspitzen tragenden Scheibenwelle verbunden ist. Durch diese durchbrochene Scheibenausbildung wird die umlaufende Masse so klein wie möglich gehalten und'außerdem sind auch die Reibäächen zwischen der Scheibenoberseite und -Unterseite und dem Medium besonders klein, so daß die viskose Reibungsbremsung auch hier so gering wie möglieh ist. \

Wird die aus dem Ring sowie den Stegen und der Scheibenwelle bestehende Scheibe in einem Stück aus Kunststoff gespritzt, so wird die Scheibe besonders massearm und billig in der Herstellung.-

Ij Für Plüssigkeits-Durehflußmesser, insbesondere Kraftstoffverbrauchsmesser empfiehlt es sich außerdem, den Flüssigkeitsaustritt aus dem zylindrischen Zählerinnenraum über eine oben im mittleren Bereich des.Gehäuses vorgesehene Austrittsöffnung vorzunehmen, damit eventuell mit dem Kraftstoff oder einer anderen Flüssigkeit mitgerissene Luft nach oben steigt und auf direktem Wege den Zähler wieder verlassen kann.

Bei Kraftfahrzeugen erfolgt der Einbau des Kraftstoffverbrauchsmessers zweckmäßigerweise zwischen dem Kraftstofftank und der Kraftstoffpumpe, so daß die eventuell von der Pumpe angesaugte Luft nicht in den Durchflußmesser gelangen kann.

Eine einfache und billige Impulsübertragung ergibt sich, wenn als Abtastelemente Metallfahnen auf die Stege der Scheibe aufgebracht sind, die von einem im Genäuse eingesetzten, nahezu bis in den Innenraum reichenden induktiven Näherungsschalter abgetastet werden.

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Außerdem ist es vorteilhaft, die Scheibe mindestens auf einer Seite mit einer oder mehreren Staurippen zu versehen und das Gehäuse mit einer oder mehreren Gegenrippen auszurüsten, wodurch die Fehlerkenniinie im höheren Durchflußbereich begradigt werden kann.

Besonders verbilligen läßt sich der Durchflußmesser auch noch dadurch, daß sowohl die Einströmdüse mit dem inneren Vorsprung für den Leitkanal und dem äußeren Eintrittsstutzen als auch die Austrittsöffnung mit dem Auslaßstutzen zusammen mit dem Gehäuse aus Kunststoff gespritzt sind.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht von unten auf den Durchflußmesser bei abgenommenem Gehäuseboden,

Fig. 2 den Durchflußmesser in einem Schnitt nach Linie H-II der Fig. 1 und

Fig. 3 den Randbereich der Scheibe in vergrößertem Maßstab.

Das Gehäuse 1 des Durchflußmessers besteht aus einem mit einem zylindrischen Innenraum 2 versehenen runden Gehäusekörper 3, der nach unten hin durch den mit einem Zentrieransalz k versehenen Gehäuseb/^oden 5 verschlossen ist. In dem zylindrischen Gehäuseinnenraurn 2 ist eine runde Scheibe 6 untergebracht, die mittels der Lagerspitzen T der Scheibenwelle 8 in den Gehäuseteilen j5 und 5 drehbar gelagert ist. Die Scheibe 6 besitzt einen geschlossenen, außen glatten, ringförmigen Rand 9, der durch eine nach innen zurückspringende, dünnere Umlaufrippe Io versteift ist. An die Umlaufrippe Io schließen sich nach innen hin gleichdünne Radialstege 11 an, die im Mittelteil 12 zusammenlaufen, von dem die Scheibenwelle 8 mit den Laigerspitzen 7 nach oben und unten ausgeht. Dadurch werden an der Scheibe 6 Durchbrechungen 1J5 gebildet.

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Die Scheibe 6 mit dem Rand 9, der Umlaufrippe Io sowie den Stegen 11 mit Mittelteil 12 und Scheibenwelle 8 ist in einem Stück aus Kunststoff gespritzt.

Der gezeigte Durchflußmesser ist als Kraftstoffverbrauchsmesser für Kraftfahrzeuge gedacht. Für die Einführung des zu messenden Kraftstoffes besitzt der Gehäusemantel 14 des Gehäusekörpers 3 eine tangential einmündende Einströmdüse 15· Im Bereich an und hinter dieser Einströmdüse 15 ist der Gehäusemantel mit einem bogenförmigen Vorsprung l6 versehen, der einen spaltartigen Leitkanal 17 zum Scheibenrand 9 hin freiläßt. Außerhalb dieses Einströmbereiches ist der Gehäuseinnenraum 2 in seinem Durchmesser erweitert, so daß sich dort zwischen dem Scheibenrand 9 und dem Gehäusemantel 14 ein größerer Ringraum _l8 ergibt. Die Einströmdüse 15 verlängert sich nach außen hin zum Eintrittsstutzen 19 für einen Schlauchanschluß. Der Kraftstoffaustritt aus dem zylindrischen Innenraum 2 erfolgt nach oben über die im mittleren Bereich de« Gehäusekörpers 3 vorgesehene Austrittsöffnung 2o, an die sich nach außen hin der Auslaßstutzen 21 anschließt. Der Kraftstoffmesser wird in die Ansaugleitung zwischen Tank und Kraftstoffpumpe eingebaut, wobei der Eintrittsstutzen 19 an den Leitungsabschnitt zum Tank hin und der Auslaßstutzen 21 zur Pumpe hin anzuschließen ist.. Der Gehäusekörper 3 ist zusammen mit der <j Einströmdüse 15» dem Vorsprung l6, dem Eintrittsstutzen 19 und

\\ der Austrittsöffnung 2o mit Auslaßstutzen 21 in einem Stück aus

Kunststoff gespritzt und der Gehäuseboden 5 wird mittels der Schrauben 22 unter Zwischenlage der Dichtung 23 mit dem Gehäusekörper 3 dicht verschraubt.

Für die Fernübertragung des Meßwertes sind die Stege 11 der Scheibe 6 auf ihrer Unterseite mit Metallfahnen 24 versehen, auf die ein in den Gehäuseboden 5 eingesetzter induktiver Näherungsschalter 25 anspricht. Die elektrischen Zählimpulse werden über die Leitung 26 auf ein im Armaturenbrett eingebautes Zähl- und Anzeigewerk übertragen. Der Näherungsschalter 25 ist

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In einem Gewindeaufsatz 27 des Gehäusebodens 5 eingeschraubt und auswechselbar. Die Seheibe 6 ist auf ihrer Oberseite mit zwei radialen Staurippen 28 versehen und im Gehäuseinnenraum 2 befinden sich oben entsprechende Gegenstaurippen 29.

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Claims

Schutzansprüche

1. Durchi'lußm&sser für kleine Durchflußnengen, insbesondere Kraftstoffverbrauchsmesser, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten, von der durchströmenden Flüssigkeit oder auch einem Gas in Drehung gesetzten Meßrad, dessen Umdrehungen auf ein Zählwerk übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zylindrischen Innenraum (2) eines flachen Gehäuses (1) als Meßrad eine schmale runde Scheibe (6) rnii glatter, geschlossener Ausßenmantelfläche drehbar gelagert ist und der Gehäusemantel d4)eine nahezu tangential \6n außen auf den glatten R-nd (9) der Scheibe (6) gerichtete, Dis fast an den Scheibenrand reichende Sinströmdüse (15) Tür die Einführung des zu messenden F'ediurr.s trägt, wobei die hierbei durch Reibung angetriebene Scheibe (6) mit an sich bekannten Abtastelementen (24) versehen ist, die beirr. Überfahren einer fest im Zählergehäuse (l) eingebauten berührungslosen Abtasteinrichtung (25) elektrische Impulse auslösen.

2. Durchflußmesoer nach Anspruch 1,dadurch g e κ e η η ζ e i c h ne t, daß die Einströmdüse (Ii?) im Austrittsdurchrnesser kleiner ist als die Dicke der Scheibe (6).

3. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Einströmdüse (15) gegenüber der öcheibentangente leicht nach innen geneigt auf den Scheibenrand (9) gerichtet ist.

4. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 bis J>, dadurch gekennzei chnet, daß zwischen dem Außenmantel (9) der rotierenden runden Scheibe (6) und der Innenwand des Gehäuses (1) im Einströmbereich an und hinter der Ei.iströmdüse (15) ein spaltartiger Leitkanal (17) vorgesehen ist und der übrige Gehäuseinnenraum (2) in seinem Durchmesser erweitert ist.

5· Durchfiußmesser nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch |

gekennzeichnet, daß die Scheibe (6) aus einem j

% den Außenmantel bildenden Ring (9) besteht, der über mehrere, ]

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Lagerspitzen (7) tragenden Scheibenwelle (8) verbunden ist. j

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6. Durchflußmesser nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Ring (9) sowie den Stegen

(11) und der Scheibenwelle (8) bestehende Scheibe (6) in einem Stück aus Kunststoff gespritzt ist.

7· Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 bis 6 für Flüssigkeiten, insbesondere Kraftstoffverbrauchsmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssig- \ keitnaustritt aus derr zylindrischen Innenraum (2) über eine

oben irr. mittleren Bereich des Gehäuses (1) vorgesehene Austrittsöffr.uiiij (2o) erfolgt.

b. Durchflussmesser nach den Ansprüchen 1 bis T, dadurch g e ά e η η ζ e i c h η e t, daii als Abtastelemente Ketallfahr.en (?4) auf lie Stege (11) der Scheibe (6) aufgebracht

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J. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 bis B₁ dadurch gekennzei chnet, daß die Scheibe (6) mindestens auf einer Seite eine oder mehrere Staurippen (28) trägt und das Cehäuse (l) mit einer cder mehreren Gegenstaurippen (2 ·) versehen ist.

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lo. Durchi'lußmesser nach den Ansprüchen 1 bis '-), dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Einströ'mdüse (15) mit dem inneren Vorsprung (l6) für den Leitkanal (17) und dem äußeren Eintrittsstutzen (19) als auch die Austrittsöffnung (2o) mit dem Auslaßstutzen (21) zusammen mit dem Gehäuse (l) aus Kunststoff gespritzt sind.

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