DE7820439U1 - Schraubenradzähler - Google Patents

Description

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E 7820

Elster AG, Mess- und Regeltechnik
D 6500 Mainz

Schraubenradzähler

Die Erfindung betrifft einen Schraubenradzähler mit einem Durchstromgehäuse, einem in dem Durchströmgehäuse drehbar gelagerten Schraubenrad mit einer Mehrzahl von Flügeln und einem im Durchstromgehäuse am Umfang des Schraubenrades feststehend angeordneten» auf das Vorbeilaufen dereinzelnen Flügel des Schraubenrades ansprechenden Und dabei jeweils einen Zählimpuls liefernden Meßfühler.

Ein solcher Schraubenradzähler ist beispielsweise bekannt durch die US-PS 3.623.835 oder die US-PS 3.788.142.

Eine einwandfreie Messung mittels solcher Schraubenradzähler setzt voraus, daß das Schraubenrad intakt ist, daß also beispielsweise keine Flügel des Schraubenrades abgebrochen oder verbogen sind. Es muß auch gewährleistet sein, daß das

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Schraubenrad eine definierte Lage im Durchströmgehäuse innerhalb vorgegebener Toleranzen einnimmt. Sowohl ein radialer Schlag des Schraubenrades als auch eine axiale Verlagerung des Schraubenrades zu den Kanten des Moßraumes hin können bei überschreiten vorgegebener Toleranzen zu einer Veränderung der Charakteristik des Schraubenradzählers führen. Solche Veränderungen im Schraubenradzähler sind von außen nicht ohne weiteres feststellbar, so daß der Schraubenradzähler u.a. über lange Zeit die Durchflußmengen falsch zählt. Das kann zu schwerwiegenden finanziellen Verlusten führen.

Bei einer bekannten Konstruktion (US-FS 3.623.835) wird angestrebt, das Schraubenrad möglichst genau und verschleißfrei zu lagern. Zu diesem Zweck wird die Achse des Schraubenrades über Spitzen in Edelsteinlagern gelagert und außerdem durch magnetische Kräfte in den Lagern entlastet. Eine solche Lagerung ist sehr aufwendig. Trotzdem ist dort keine Kontrolle darüber gegeben, ob die Lagerung die gestellten Anforderungen tatsächlich erfüllt, und weiterhin, ob eventuell Fehler durch Beschädigung der Flügel des Schraubenrades auftreten.

Es ist versucht worden, Beschädigungen von Flügeln des Schraubenrades dadurch zu erkennen, daß die Folge der von dem Meßfühler gelieferten Signale mittels eines Oszillographen beobachtet wird. Das ist Jedoch kein geeignetes Mittel zur Dauerüberwachung des Schraubenradzählers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenradzähler der eingangs definierten Art laufend auf Fehlen oder

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Beschädigung von Flügeln des Schraubenrades oder Radialschlag des Schraubenrades zu überwachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein als Referenzfühler dienender zweiter Fühler axial vor dem Schraubenrad gehäusefest angeordnet ist;,

daß mit dem Schraubenrad ein Markenträger angeordnet ist, welcher Marken trägt, auf die der Referenzfühler mit Zählimpulsen anspricht ,

daß eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, auf welche die Zählimpulse von Meßfühler und Referenzfühler aufschaltbar sind und welche bei Abweichung von dem sich aus Flügelzahl und Markenzahl ergebenden Verhältnis der Impulszahlen ein Fehlersignal liefert.

Bei jeder Umdrehung des Schraubenrades liefert der Referenzfühler eine vorgegebene Anzahl von Zählimpulsen. Die Anzahl der von den Flügeln des Schraubenrades hervorgerufenen Zählimpulse am Meßfühler muß hierzu in einem definierten Verhältnis stehen. Fehlt ein Flügel des Schraubenrades oder wird ein Flügel durch einen Schlag des Schraubenrades vom Meßfühler nicht erfaßt, dann stimmt dieses Verhältnis nicht mehr, so daß die Vergleichseinrichtung ein Fehlersignal liefert. In ähnlicher Weise wird auch ein Fehlersignal erzeugt, wenn der Referenzfühler aus irgendeinem Grunde (was auch möglich ist) nicht die vorgeschriebene Anzahl von Zählimpulsen liefert. Durch das Fehlersignal wird

die Funktion des Schraubenradzählers zunächst nicht "beeinflußt. Es leuchtet beispielsweise eine Signallampe auf, die den Benutzer veranlassen, die Ursache der Störung zu suchen. Dazu können dann z.B. die Impulsfolgen mittels eines Oszillographen betrachtet werden.

Ei-2 Ansprechen der Anordnung auch auf axiale Verlagerung des Schraubenrades infolge ausgelaufener Lager wird dadurch ermöglicht, daß der Referenzfühler stromab von dem Schraubenrad in geringem Abstand von dem Markenträger angeordnet ist und

daß der Markentrager eine sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckende Scheibe ist, die eine Mehrzahl von Marken trägt, welche bei einem Kontakt zwischen Scheibe und Heferenzfühler abreibbar ist.

j, Wenn sich durch ausgelaufene Lager das Schraubenrad ajrfAl um

mehr als die zulässige Toleranz verlagert hat, bei der eine

£ Veränderung der Charakteristik des Schraubenradzehlers noch

nicht eintritt, dann kommt die Scheibe an dem Referenzfühler

reibend zur Anlage. Hierbei werden die Marken während des Umlaufs der Scheibe abgerieben, so daß schließlich durch den Referenzfühler keine Zählimpulse mehr geliefert werden* Hierauf spricht die Vergleichseinrichtung ebenfalls an.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüehe 3 bis 5.

I Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter |

Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: !

Fig.1 zeigt einen abgebrochen dargestellten Längsschnitt durch einen Schraubenradzähler nach der Erfindung

Fig.2 zeigt in vergrößertem Maßstab in axialer Richtung gesehen den Markenträger bei dem Schraubenradzähler von FIg. 1

Fig.3 zeigt schematisch die zugehörige Schaltung.

In Figur 1 ist -nit 10 ein Durchströmgehäuse des Schraubenradzählers bezeichnet, das abdichtend in einem Zählergehäuse 12 sitzt. In dem Durchströmgehäuse 10 sind in üblicher Weise ein stromlinienförmiger vorderer Verdrängungskörper 14 und ein hinterer Verdrängungskörper 16 gehaltert. Zwischen den Verdrängungskörpern 14, 16 und dem Durchströmgehäuse 10 ist ein jj

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jj mantelförmiger Strdmungskanal gebildet.

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Zwischen der glatt abgeschnittenen Rückseite des vorderen Ver- ! drängungskörpers 14 und der Vorderseite des hinteren Verdrän-

gungskörpers 16 ist ein Schraubenrad 20 angeordnet. Das Schraubenrad 20 weist einen topfformigen Mittelteil 22 auf der stromabwärts, d.h. zu dem hinteren Verdrängungskörper 16 hin offen ist und mit seinem Rand 24 über einen vorstehenden zylindrischen Ansatz 26 des hinteren Verdrängungskörpers greift»'

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Der Verdrängungskörper 16 ist hohl, und der Ansatz 26 ist durch eine Stirnplatte 28 abgeschlossen. Das Schraubenrad 20 ist mit einer Welle 30 in Lagern 32, 34 gelagert, die in der Stirnplatte 28 und einer Zwischenwand 36 des Verdrängungskörpers 16 sitzen. Auf der äußeren Mantelfläche des Randes 24 sitzen Flügel 38 in einem Meßraum 40, welche im wesentlichen den Strömungskanal 18 zwischen Einlauf 4-2 und Auslauf 44 überdecken.

Im Durchströmgehäuse 10 sitzt ein Führungsstück 46, in welchem ein als Hochfrequenz-Näherungsschalter ausgebildeter Meßfühler 48 mittels eines Peingewindes 50 radial verstellbar geführt ist. Ein solcher Hochfrequenz-Näherungsschalter enthält bekanntlich einen Oszillator mit zwei induktiv gekoppelten Rückkopplungsspulen. Bei Annäherung eines elektrisch leitenden | Teils an diese Rückkopplungsspulen erfolgt eine Bedämpfung

durch Wirbelströme, so daß die Schwingungen des Oszillators | abreißen. Das wird in einen Zählimpuls am Ausgang des Meß- | fühlers 48 umgesetzt. Durch das Feingewinde· 50 kann der Meßfühler 48 radial so eingestellt werden, daß bei richtig zentraler Lagerung des Schraubenrades 20 jeder Flügel des Schraubenrades gerade einen Zählimpuls liefert.

Es ist weiterhin ein in gleicher Weise als Hochfrequenz-Näherungsschalter ausgebildeter Referenzfühler 52 mittels eines Feingewindes 54- axial verstellbar in der Stirnplatte 28 stromab von dem Schraubenrad 20 gehaltert. Der Referenzfühler 52 ist durch eine Kontermutter 56 gesichert. An dem

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Schraubenrad 20 let stromabwärts auf dem Boden des "Topfes" des Mittelteils 22 ein Markenträger 58 angebracht. Wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist, besteht der Markenträger 53 aus einer sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckenden kreisförmigen Scheibe 60 aus nichtleitendem Material. Diese Scheibe 60 trägt Karken 62, die von strahlenförmig angeordneten Streifen in Form von dünnen Schichten aus gut leitfähigem Material gebildet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn solche Marken 62 vorgesehen. Die Marken 62 können mittels der [Technik der gedruckten Schaltungen als sehr dünne Kupferschichten hergestellt werden.

Jede der Marken G2 erzeugt bei richtiger axialer Lage des Schraubenrades 20 einen Zählimpuls an dem Referenzfühler 52, der über ein Kabel 64 zu einem Anschluß 66 geführt wird. Die Zählimpulse des Meßfühlers 48 liegen an einem Anschluß 68.

Bei normalem Betrieb stehen die Impulszahlen der Zählimpulse von Meß- und Referenzfühler in einem bestimmten Verhältnis zueinander, nämlich im Verhältnis der Anzahl der Flügel 38 zur Anzahl der Marken 62. Eine Vergleichseinrichtung 70 erhält die Zählimpulse von Meß- und Referenzfühler 48 bzw. 52 und bildet daraus das Verhältnis. Dieses Verhältnis wird mit einem Sollwert verglichen. Bei einer Abweichung von diesem Sollwert wird ein Fehlersignal erzeugt. Das Fehlersignal erregt ein Relais 72, über das ein Alarmmelder 74· einschaltbar ist.

Die Zählimpulse von Meßfühler 48 gehen außerdem über einen Meßumformer 76 auf eine analoge Belastungsanzeige. Die Zähl-

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I impulse von dem Referenzfühler 52 steuern über einen Meßum-

I former einen Belastungsschreiber.

Die Dehnungen des Schraubenrades werden außerdem durch ein I Heßwerk in üblicher (nicht dargestellter) Weise gezählt.

\ Die "beschriebene Anordnung wirkt wie folgt:

\ Wenn durch Abbrechen oder Verbiegen eines Flügels 38 der

\ Keßfühler bei jeder Umdrehung einen Zählimpuls zu wenig

1 liefert, dann spricht die Vergleichseinrichtung 70 an und

I erzeugt ein Fehlersignal. Das gleiche geschieht, wenn infolge

i eines radialen Schlags des Schraubenrades 20 einzelne Flügel

§ außerhalb des Ansprechbereichs des Meßfühlers 48 an diesem

\ vorbeilaufen. Wenn durch Auslaufen der Lager das Schrauben-

\ rad 20 sich zu weit nach links in Figur 1 bewegt, so daß es

\ in die Hahe der Kante 80 des Meßraumes 40 gelangt uud die

\ Charakteristik des Schraubenradzählers verändert wird, kommt

die Scheibe 60 mit den Marken 62 an der Stirnfläche des " ReferenZ/fühlers 52 schleifend zur Anlage. Dabei werden die

dünnen Schichten der Marken 62 abgerieben, so daß schließlich

die Zählimpulse am Referenzfühler 52 wegfallen. Auch das be- ^; wirkt die Erzeugung eines Fehlersignals. Das Maß "a", um

welches sich das Schraubenrad maximal in axialer Richtung ver-I lagern darf, kann mittels des Feingewindes 54· feinfühlig ein-

i gestellt werden.

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Claims (4)

Ansprüche,

1. Schraubenradzähler mit einem Durchströmgehäuse, einem in dem Durchströmgehäuse drehbar gelagerten Schraubenrad mit einer Mehrzahl von Flügeln und einem im Durchströmgehäuse am Umfang des Schraubenrades feststehend angeordneten, auf das Yorbeilaufen der einzelnen Flügel des Schraubenrades ansprechenden und dabei jeweils einen Zählimpuls liefernden Meßfühler

dadurch gekennzeichnet,

daß ein als Referenzfühler (52) dienender zweiter Fühler axial vor dem Schraubenrad (20) gehäusefest angeordnet ist,

daß mit dem Schraubenrad (20) ein Markenträger (58) angeordnet ist, welcher Marken (62) trägt, auf die der Referenzfühler (52) mit Zählimpulsen anspricht, ^

daß eine Vergleichseinrichtung (70) vorgesehen ist, auf welche die Zählimpulse von Meßfühler (48) und Referenzfühler (52) aufschaltbar sind und welche bei Abweichung von dem sich aus Flügelzahl und Meßzahl ergebenden Verhältnis der Impulszahlen ein Fehlersignal liefert, j

2. Schraubenradzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Referenzfühler (52) stromab von dem Schraubenrad in geringem Abstand von dem Markenträger (58) angeordnet ist und

daß der Markenträger (58) eine sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckende Scheibe (60) ist, die eine Mehrzahl von Marken (62)

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trägt,, welche bei einem Kontakt zwischen Scheibe (60) und Referenzfühler (52) abreibbar ist.

3· Schraubenradzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Referenzfühler (52) ein Hochfrequenz-Näherungsschalter ist und

daß die Marken C&2) von dünnen Schichten aus gut leitfähigem Material gebildet; sind, welche auf die Scheibe (60) aufgebracht sind.

4. Schraubenradzähler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

daß der Referenzfühler (54·) in axialer Richtung verstellbar ist.

5· Schraubenradzähler nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet,

daß der Meßfühler (48) ein Hochfrequenz-Näherungsschalter und tdlttels eines Peingewindes (50) in radialer Richtung verstellbar ist.