DE7820439U1 - Helical gear meters - Google Patents

Description

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E 7820E 7820

Elster AG, Mess- und Regeltechnik
D 6500 MainzElster AG, measurement and control technology
D 6500 Mainz

SchraubenradzählerHelical gear meters

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.The invention relates to a helical gear meter with a flow-through housing, one rotatable in the flow-through housing mounted helical gear with a plurality of blades and one in the flow housing on the circumference of the helical gear fixedly arranged »responding to the passing of the individual blades of the helical gear each sensor delivering a counting pulse.

Ein solcher Schraubenradzähler ist beispielsweise bekannt durch die US-PS 3.623.835 oder die US-PS 3.788.142.Such a helical gear meter is known, for example, from US Pat. No. 3,623,835 or US Pat. No. 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 dasA correct measurement by means of such helical gear meters requires that the helical gear is intact, that is, for example no blades of the helical gear are broken or bent. It must also be guaranteed that that

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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.Helical gear occupies a defined position in the flow-through housing within specified tolerances. Both a radial Impact of the helical gear as well as an axial displacement of the helical gear to the edges of the Moßraumes can lead to a change in the characteristics of the helical gear meter if the specified tolerances are exceeded. Such Changes in the helical gear meter cannot easily be determined from the outside, so that the helical gear meter, among other things, has for a long time the flow rate counts incorrectly. This can lead to serious financial losses.

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.In a known construction (US-FS 3,623,835) the aim is to to store the helical gear as precisely as possible and free from wear. For this purpose, the axis of the helical gear stored on tips in gemstone bearings and also relieved by magnetic forces in the bearings. Such Storage is very expensive. Nevertheless, there is no control over whether the storage meets the requirements actually fulfilled, and furthermore, whether errors may occur due to damage to the blades of the helical gear.

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.Attempts have been made to detect damage to the blades of the helical gear in that the consequence of The signals supplied to the sensor are observed by means of an oscilloscope. However, this is not a suitable means of Continuous monitoring of the helical gear counter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenradzähler der eingangs definierten Art laufend auf Fehlen oderThe invention is based on the object of a helical gear meter of the type defined at the beginning continuously for lack or

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Beschädigung von Flügeln des Schraubenrades oder Radialschlag des Schraubenrades zu überwachen.Monitor damage to the helical gear blades or radial runout of the helical gear.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein als Referenzfühler dienender zweiter Fühler axial vor dem Schraubenrad gehäusefest angeordnet ist;,According to the invention this object is achieved in that a as The second sensor serving as a reference sensor is arranged axially in front of the helical gear, fixed to the housing;

daß mit dem Schraubenrad ein Markenträger angeordnet ist, welcher Marken trägt, auf die der Referenzfühler mit Zählimpulsen anspricht ,that a mark carrier is arranged with the helical wheel, which carries marks to which the reference sensor responds with counting pulses ,

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.that a comparison device is provided to which the counting pulses from the measuring sensor and reference sensor can be switched and which if there is a deviation from the number of wings and number of brands resulting ratio of the pulse numbers an error signal supplies.

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 wirdWith each revolution of the helical gear, the reference sensor supplies a specified number of counting pulses. The number of the Wings of the helical wheel caused counting pulses on the sensor must be in a defined relationship to this. If a wing of the helical gear is missing or if a wing is created by one If the run-out of the helical gear is not detected by the sensor, then this relationship is no longer correct, so that the comparison device supplies an error signal. Similarly, an error signal is also generated if the reference probe fails any Basically (which is also possible) does not deliver the prescribed number of counting pulses. The error signal becomes

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.initially does not "affect the function of the helical gear counter. For example, a signal lamp lights up, prompting the user to search for the cause of the malfunction. In addition For example, the pulse trains can then be viewed using an oscilloscope.

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 undEi-2 Response of the arrangement to the axial displacement of the Helical gear as a result of leaked bearings is made possible by that the reference sensor is arranged downstream of the helical gear at a small distance from the mark carrier and

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.that the brand carrier extends perpendicular to the axis of rotation Disc which bears a plurality of marks, which upon contact between the disc and yeast sensor is abradable.

j, Wenn sich durch ausgelaufene Lager das Schraubenrad ajrfAl umj, If the helical gear ajrfAl changes due to leaked bearings

mehr als die zulässige Toleranz verlagert hat, bei der einehas shifted more than the allowable tolerance at which one

£ Veränderung der Charakteristik des Schraubenradzehlers noch£ Change in the characteristics of the helical gear counter still

nicht eintritt, dann kommt die Scheibe an dem Referenzfühlerdoes not occur, then the target comes to the reference sensor

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.grinding to the plant. Here, the marks are rubbed off during the rotation of the disc, so that finally through the Reference sensor no more counting pulses are delivered * The comparison device also responds to this.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüehe 3 bis 5.Further refinements of the invention are the subject matter of subclaims 3 to 5.

I Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter |I An embodiment of the invention is below under |

Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: !Referring to the accompanying drawings explained in more detail:!

Fig.1 zeigt einen abgebrochen dargestellten Längsschnitt durch einen Schraubenradzähler nach der ErfindungFig. 1 shows a broken away longitudinal section by a helical gear meter according to the invention

Fig.2 zeigt in vergrößertem Maßstab in axialer Richtung gesehen den Markenträger bei dem Schraubenradzähler von FIg. 12 shows, on an enlarged scale in the axial direction, the mark carrier in the Helical gear meters from FIg. 1

Fig.3 zeigt schematisch die zugehörige Schaltung.3 shows schematically the associated circuit.

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 jjIn Figure 1 -nit 10 is a flow-through housing of the helical gear meter referred to, which is seated in a meter housing 12 in a sealing manner. In the flow-through housing 10 are in the usual way a streamlined front displacement body 14 and a rear displacement body 16 supported. Between the displacement bodies 14, 16 and the throughflow housing 10 is a jj

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jj mantelförmiger Strdmungskanal gebildet.jj jacket-shaped flow channel formed.

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Zwischen der glatt abgeschnittenen Rückseite des vorderen Ver- ! drängungskörpers 14 und der Vorderseite des hinteren Verdrän-Between the smoothly cut back of the front ver! displacement body 14 and the front of the rear displacement

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»'transmission body 16, a helical gear 20 is arranged. That Helical gear 20 has a cup-shaped central portion 22 on the downstream side, i.e. towards the rear displacement body 16 is open and with its edge 24 engages over a protruding cylindrical extension 26 of the rear displacement body »'

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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. The displacement body 16 is hollow and the extension 26 is completed by an end plate 28. The helical gear 20 is mounted with a shaft 30 in bearings 32, 34 which are in the Front plate 28 and an intermediate wall 36 of the displacement body 16 sit. On the outer circumferential surface of the edge 24 sit wings 38 in a measuring space 40, which essentially cover the flow channel 18 between inlet 4-2 and outlet 44.

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 BedämpfungIn the flow-through housing 10 sits a guide piece 46 in which a measuring sensor designed as a high-frequency proximity switch is located 48 guided radially adjustable by means of a peing thread 50 is. Such a high frequency proximity switch contains as is known, an oscillator with two inductively coupled feedback coils. When approaching an electrically conductive | Attenuation takes place in part at these feedback coils

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.by eddy currents, so that the oscillations of the oscillator | tear off. This is converted into a counting pulse at the output of the measuring | sensor 48 implemented. By means of the fine thread 50, the measuring sensor 48 can be adjusted radially in such a way that at correct central storage of the helical wheel 20 each wing of the helical wheel just delivers a count.

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 demIt is also a proximity switch in the same way as a high-frequency proximity switch Reference sensor 52 designed to be axially adjustable in the face plate 28 by means of a fine thread 54 supported downstream of the helical gear 20. The reference sensor 52 is secured by a lock nut 56. To the

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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.Helical gear 20 let downstream on the bottom of the "pot" of the central part 22, a mark carrier 58 is attached. How out As can be seen in FIGS. 1 and 2, the mark carrier 53 consists from a circular one extending perpendicular to the axis of rotation Washer 60 made of non-conductive material. This disc 60 carries carcasses 62, which are arranged in a radial manner Strips in the form of thin layers of conductive material Material are formed. In the exemplary embodiment shown, ten such marks 62 are provided. The marks 62 can can be produced as very thin copper layers by means of the [printed circuit technology].

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.If the helical wheel 20 is in the correct axial position, each of the marks G2 generates a counting pulse at the reference sensor 52, which is led via a cable 64 to a connection 66. the Counting pulses from the sensor 48 are present at a connection 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.During normal operation, the number of counting pulses from the measuring and reference sensors has a certain ratio to one another, namely in the ratio of the number of wings 38 on the number of marks 62. A comparison device 70 receives the counting pulses from measuring and reference sensors 48 and 52 and forms the ratio therefrom. This relationship is with one Setpoint compared. If there is a deviation from this nominal value, an error signal is generated. The error signal excites Relay 72, via which an alarm indicator 74 can be switched on.

Die Zählimpulse von Meßfühler 48 gehen außerdem über einen Meßumformer 76 auf eine analoge Belastungsanzeige. Die Zähl-The counting pulses from measuring sensor 48 also go through a measuring transducer 76 to an analog load display. The counting

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I impulse von dem Referenzfühler 52 steuern über einen Meßum-I control pulses from the reference sensor 52 via a transducer

I former einen Belastungsschreiber.I former a debit clerk.

Die Dehnungen des Schraubenrades werden außerdem durch ein I Heßwerk in üblicher (nicht dargestellter) Weise gezählt.The expansions of the helical gear are also counted in the usual (not shown) manner by a hoist.

\ Die "beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: \ The "described arrangement works as follows:

\ Wenn durch Abbrechen oder Verbiegen eines Flügels 38 der \ If by breaking off or bending a wing 38 of the

\ Keßfühler bei jeder Umdrehung einen Zählimpuls zu wenig \ Calibration sensor one counting pulse too little for each revolution

1 liefert, dann spricht die Vergleichseinrichtung 70 an und1 delivers, then the comparison device 70 responds and

I erzeugt ein Fehlersignal. Das gleiche geschieht, wenn infolgeI generates an error signal. The same thing happens when as a result

i eines radialen Schlags des Schraubenrades 20 einzelne Flügeli of a radial runout of the helical gear 20 individual vanes

§ außerhalb des Ansprechbereichs des Meßfühlers 48 an diesem§ outside the response range of the sensor 48 on this

\ vorbeilaufen. Wenn durch Auslaufen der Lager das Schrauben- \ run past. If, due to the bearings running out, the screw

\ rad 20 sich zu weit nach links in Figur 1 bewegt, so daß es \ rad 20 moves too far to the left in Figure 1 so that it

\ in die Hahe der Kante 80 des Meßraumes 40 gelangt uud die \ in the height of the edge 80 of the measuring space 40 and the

\ Charakteristik des Schraubenradzählers verändert wird, kommt \ Characteristic of the helical gear meter is changed, comes

die Scheibe 60 mit den Marken 62 an der Stirnfläche des " ReferenZ/fühlers 52 schleifend zur Anlage. Dabei werden diethe disc 60 with the marks 62 on the face of the "reference / probe 52" rubbing against it

dünnen Schichten der Marken 62 abgerieben, so daß schließlichthin layers of marks 62 rubbed off so that eventually

die Zählimpulse am Referenzfühler 52 wegfallen. Auch das be- ^; wirkt die Erzeugung eines Fehlersignals. Das Maß "a", umthe counting pulses at the reference sensor 52 are omitted. That too ^; the generation of an error signal acts. The dimension "a" to

welches sich das Schraubenrad maximal in axialer Richtung ver-I lagern darf, kann mittels des Feingewindes 54· feinfühlig ein-which the helical gear moves maximally in the axial direction may be stored, can be sensitively adjusted by means of the fine thread 54

i gestellt werden. i will be asked.

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Claims (4)

Ansprüche,Expectations, 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 Meßfühler1. Helical gear meters with a flow-through housing, one in which Throughflow housing rotatably mounted helical gear with a plurality of blades and one in the throughflow housing on the circumference of the helical gear arranged in a fixed manner, responsive to the Yorbeilaufen of the individual blades of the helical gear and a sensor delivering a counting pulse dadurch gekennzeichnet,characterized, daß ein als Referenzfühler (52) dienender zweiter Fühler axial vor dem Schraubenrad (20) gehäusefest angeordnet ist,that a second sensor serving as a reference sensor (52) is arranged axially in front of the helical gear (20) fixed to the housing, daß mit dem Schraubenrad (20) ein Markenträger (58) angeordnet ist, welcher Marken (62) trägt, auf die der Referenzfühler (52) mit Zählimpulsen anspricht, ^that with the helical gear (20) a mark carrier (58) is arranged which bears marks (62) on which the reference sensor (52) responds with counting pulses, ^ 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 that a comparison device (70) is provided to which the counting pulses from the measuring sensor (48) and reference sensor (52) can be switched and which, if there is a deviation from the ratio of the number of pulses resulting from the number of blades and the measured number, supplies an error signal, j 2. Schraubenradzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. helical gear meter according to claim 1, characterized in that daß der Referenzfühler (52) stromab von dem Schraubenrad in geringem Abstand von dem Markenträger (58) angeordnet ist undthat the reference sensor (52) is arranged downstream of the helical gear at a small distance from the mark carrier (58) and daß der Markenträger (58) eine sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckende Scheibe (60) ist, die eine Mehrzahl von Marken (62)that the mark carrier (58) is perpendicular to the axis of rotation extending disc (60) having a plurality of marks (62) - 10 -- 10 - II. · · · IB· · · IB 10 -10 - trägt,, welche bei einem Kontakt zwischen Scheibe (60) und Referenzfühler (52) abreibbar ist.wears, which when there is contact between the disc (60) and reference sensor (52) is abradable. 3· Schraubenradzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,3 · helical gear meter according to claim 2, characterized in that daß der Referenzfühler (52) ein Hochfrequenz-Näherungsschalter ist undthat the reference sensor (52) is a high-frequency proximity switch is and daß die Marken C&2) von dünnen Schichten aus gut leitfähigem Material gebildet; sind, welche auf die Scheibe (60) aufgebracht sind.that the brands C & 2) of thin layers of highly conductive Material formed; which are on the disc (60) are upset. 4. Schraubenradzähler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,4. helical gear meter according to claim 3 »characterized in that daß der Referenzfühler (54·) in axialer Richtung verstellbar ist.that the reference sensor (54 ·) is adjustable in the axial direction is. 5· Schraubenradzähler nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet,5 · Helical gear meter according to claim 4 ·, characterized in that daß der Meßfühler (48) ein Hochfrequenz-Näherungsschalter und tdlttels eines Peingewindes (50) in radialer Richtung verstellbar ist.that the sensor (48) is a high-frequency proximity switch and tdlttels a peing thread (50) in the radial direction is adjustable.