DE9205130U1 - Gas consumption measuring device - Google Patents

Description

Siemens Aktiengesellschaft GR 91 G 3188 DESiemens Aktiengesellschaft GR 91 G 3188 DE

GasverbrauchsmeßeinrichtungGas consumption measuring device

Die Neuerung betrifft eine Gasverbrauchsmeßeinrichtung mit einem Druckregler und einem diesem in Durchflußrichtung nachgeschalteten Durchflußmengenmesser.The innovation concerns a gas consumption measuring device with a pressure regulator and a flow meter connected downstream of this in the flow direction.

Aus der DE-AS 1 698 463 ist eine Gas-Verbrauchsmeßeinrichtung dieser Art bekannt, bei der die von einem Verbraucher entnommene Gasmenge von einem Verbrauchsmesser mit mechanischem Zählwerk bestimmt wird, welches mit einem diesem vorgeschalteten Druckregler in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist. Gasverbrauchsmesser mit mechanischen Zählwerken sind wegen der Genauigkeitsanforderungen aufwendig in der Herstellung, relativ raumgreifend und, wegen der Verschleißteile, von relativ geringer Lebensdauer.A gas consumption measuring device of this type is known from DE-AS 1 698 463, in which the amount of gas taken by a consumer is determined by a consumption meter with a mechanical counter, which is housed in a common housing with a pressure regulator connected upstream of it. Gas consumption meters with mechanical counters are complex to manufacture due to the accuracy requirements, take up relatively much space and, due to the wearing parts, have a relatively short service life.

Aus der EP-A-O 303 255 ist auch bereits eine verschleißfreie Durchflußmeßeinrichtung mit elektronischer Meß- und Anzeigevorrichtung bekannt geworden, bei der die Verbrauchsmessung mit Hilfe eines Durchflußmengenmessers nach dem Ultraschall-Laufzeitdifferenzverfahren vorgenommen wird. Dabei wird die ein Meßrohr durchströmende Flüssigkeitsmenge durch Messen der Laufzeitdifferenz eines Ultraschallstrahles in Flußrichtung und entgegengesetzt dazu von einem Mikrocomputer errechnet und als Digitalwert auf einem Anzeigedisplay angezeigt.A wear-free flow measuring device with an electronic measuring and display device has already become known from EP-A-O 303 255, in which the consumption measurement is carried out using a flow meter according to the ultrasonic transit time difference method. The amount of liquid flowing through a measuring tube is calculated by a microcomputer by measuring the transit time difference of an ultrasonic beam in the direction of flow and in the opposite direction and is displayed as a digital value on a display.

Bei einer weiteren bekannten Gasverbrauchsmeßeinrichtung mit einem Ultraschall-Durchflußmengenmesser ist dieser mit einem vorgeschalteten separaten Druckregler in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Eine solche Anordnung erfordert noch verhältnismäßig viel Platz.In another known gas consumption measuring device with an ultrasonic flow meter, this is housed in a common housing with a separate upstream pressure regulator. Such an arrangement still requires a relatively large amount of space.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompaktere Einrichtung der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei der derThe innovation is based on the task of creating a more compact device of the type described above, in which the

2 .";':- GR 91 G 3188 DE Raumbedarf von Druckregler und Durchflußmengenmesser auf ein Minimum reduziert ist.2 .";':- GR 91 G 3188 DE The space requirement of the pressure regulator and flow meter is reduced to a minimum.

Diese Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 angegebene Neuerung gelöst. Dadurch ist erreicht, daß Druckregler und Durchflußmengenmesser nicht mehr separat nebeneinander angeordnet sind, sondern zusammen mit der Meß- und Anzeigeelektronik sowie deren Energieversorgung eine kompakte Einheit bilden.
10This object is achieved by the innovation specified in claim 1. This means that the pressure regulator and flow meter are no longer arranged separately next to one another, but form a compact unit together with the measuring and display electronics and their power supply.
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Besondere Ausgestaltungen und Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Special embodiments and embodiments are characterized in the subclaims.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Neuerung im folgenden näher erläutert. Darin zeigen:The innovation is explained in more detail below using an example. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt in Vorderansicht, undFig. 1 is a longitudinal section in front view, and

Fig. 2 einen Längsschnitt in Seitenansicht.Fig. 2 a longitudinal section in side view.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein elektronischer Durchflußmengenmesser 2 nach dem Ultraschall-Laufzeitdifferenzverfahren angeordnet, der in Fig. 2 näher dargestellt ist. Das zweiteilige Gehäuse 1 mit einem oberen Gehäuseteil la und einem unteren Gehäuseteil Ib besitzt eine Öffnung 3 für den Gaseintritt und eine Öffnung 4 für den Gasaustritt. Mit der Gaseintrittsöffnung 3 ist über einen Primärdruckkanal 5 ein Ringraum 6 verbunden, der den Durchflußmengenmesser 2 in einer horizontalen Ebene umgibt und in dem ein ringförmiger Ventilteller 7 vertikal beweglich angeordnet ist. Der Ventilteller besitzt zwei gegeneinander abgedichtete ringförmige Hohlräume 8, 9, deren Funktion noch erläutert wird. Die Abdichtung erfolgt mittels elastischer Membranen 10, 11, 12, die gleichzeitig dazu dienen, den Ventilteller 7 am unteren inneren Gehäuseteil Ib vertikal beweglich, gasdicht zu haltern. Das Gehäuse 1 ist zweiteilig ausgeführt, wobei der eine Teil, dem die Gaseintrittsöffnung 3, der Primärdruckkanal 5 und derAccording to Fig. 1, an electronic flow meter 2 based on the ultrasonic transit time difference method is arranged in a housing 1, which is shown in more detail in Fig. 2. The two-part housing 1 with an upper housing part la and a lower housing part 1b has an opening 3 for the gas inlet and an opening 4 for the gas outlet. An annular space 6 is connected to the gas inlet opening 3 via a primary pressure channel 5, which surrounds the flow meter 2 in a horizontal plane and in which an annular valve plate 7 is arranged so that it can move vertically. The valve plate has two annular cavities 8, 9 which are sealed against one another, the function of which will be explained below. The sealing is carried out by means of elastic membranes 10, 11, 12, which at the same time serve to hold the valve plate 7 on the lower inner housing part 1b so that it can move vertically and in a gas-tight manner. The housing 1 is designed in two parts, one part containing the gas inlet opening 3, the primary pressure channel 5 and the

3 GR 91 G 3J88 DE3 GR 91 G 3J88 DE

Ringraum 6 zugeordnet sind, unter Primärgasdruck steht, während der andere Teil in zwei Verbindungsräume unterteilt ist, von denen der erste Verbindungsraum 14 unter Sekundärdruck steht, und die Gasführung von dem unter Primärdruck stehenden Ringraum 6 zur Eingangsöffnung des Ultraschall-Durchflußmengenmessers 2 und der zweite Verbindungsraum 16 die Gasleitung von der Ausgangsöffnung des Ultraschall-Durchflußmengenmessers 2 zur Gasaustrittsoffnung 4 übernimmt. Zwischen dem unter Primärdruck stehenden Ringraum 6 und dem ersten Verbindungsraum 14 ist ein Ventilsitz 17 angeordnet, der aus einer Ringdichtung besteht, die im Zusammenspiel mit der Lage des Ventiltellers 7 in Abhängigkeit vom Sekundärdruck die Größe der Durchlaßöffnung zwischen den unter Primärdruck und unter Sekundärdruck stehenden Räumen 6, 14 bestimmt.Annular space 6 is under primary gas pressure, while the other part is divided into two connecting spaces, of which the first connecting space 14 is under secondary pressure and the gas is guided from the annular space 6 under primary pressure to the inlet opening of the ultrasonic flow meter 2 and the second connecting space 16 takes over the gas line from the outlet opening of the ultrasonic flow meter 2 to the gas outlet opening 4. Between the annular space 6 under primary pressure and the first connecting space 14 there is a valve seat 17 which consists of an annular seal which, in conjunction with the position of the valve plate 7, determines the size of the passage opening between the spaces 6, 14 under primary pressure and those under secondary pressure depending on the secondary pressure.

Wie bereits ausgeführt, besteht der Ventilteller aus zwei untereinander angeordneten ringförmigen Hohlräumen, von denen der untere Hohlraum 9 über den Atmungskanal 18 mit der Außenluft und der obere Hohlraum 8 über den Verbindungskanal 19 mit dem ersten Verbindungsraum 14 verbunden ist.As already explained, the valve disk consists of two annular cavities arranged one below the other, of which the lower cavity 9 is connected to the outside air via the breathing channel 18 and the upper cavity 8 is connected to the first connecting chamber 14 via the connecting channel 19.

In Fig. 2 ist der an sich bekannte elektronische Durchflußmengenmesser genauer dargestellt. Daraus ist zu erkennen, daß der Meßkanal 15 einen rechteckigen Querschnitt besitzt und eingangsseitig sowie ausgangsseitig je einen Sende-Empfangs-Ultraschallwandler 20, 21 aufweist. Wenn der eine Wandler 20 als Sendewandler arbeitet, trifft dessen senkrecht austretender Ultraschallstrahl auf eine schräge Fläche, die diesen gegen die gegenüberliegende Wand des Meßkanals, von dort zurück auf eine in der Mitte zwischen beiden Wandlern liegende Reflektionsflache, von dort wiederum auf die gegenüberliegende Wand und von dieser auf die dem Empfangswandler 21 gegenüberliegende schräge Fläche reflektiert, die den Ultraschallstrahl schließlich zurück in den Empfangswandler 21 führt. Die Wandler werden wechselweise auf Senden und Empfangen geschaltet und aus der Laufzeitdifferenz der das Gas in beiden Richtungen durchlaufenden Ultraschallstrahlen wird mit Hilfe einer Elek-In Fig. 2, the electronic flow meter known per se is shown in more detail. It can be seen that the measuring channel 15 has a rectangular cross-section and has a transmitting-receiving ultrasonic transducer 20, 21 on the input side and on the output side. When one transducer 20 works as a transmitting transducer, its vertically emerging ultrasonic beam hits an inclined surface, which reflects it against the opposite wall of the measuring channel, from there back onto a reflection surface located in the middle between the two transducers, from there again onto the opposite wall and from there onto the inclined surface opposite the receiving transducer 21, which finally guides the ultrasonic beam back into the receiving transducer 21. The transducers are alternately switched to transmit and receive and the time difference between the ultrasonic beams passing through the gas in both directions is used to calculate the value of the ultrasonic beam using an electronic device.

4 GR 91 G 3188 DE4 GR 91 G 3188 EN

tronik 22 die Durchflußgeschwindigkeit und daraus, in Verbindung mit dem Querschnitt des Meßkanals (15), die Durchflußmenge berechnet. Die Elektronik 22 ist zusammen mit einem Anzeigedisplay 23 für die verbrauchte Gasmenge in einer abnehmbaren Abdeckhaube 24 untergebracht, die mit Hilfe einer verplombten Schraube 25 am Gehäuse 1 befestigt ist. Unter der Abdeckhaube 24 ist ferner eine Batterie 27 zur Stromversorgung der Elektronik untergebracht. Ein Temperaturfühler 26 dient zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Gasvolumens mit Hilfe der Elektronik 22.electronics 22 determines the flow rate and from this, in conjunction with the cross-section of the measuring channel (15), calculates the flow rate. The electronics 22, together with a display 23 for the amount of gas consumed, are housed in a removable cover 24, which is attached to the housing 1 using a sealed screw 25. A battery 27 for supplying power to the electronics is also housed under the cover 24. A temperature sensor 26 is used to compensate for the temperature dependence of the gas volume using the electronics 22.

Die Druckregelung erfolgt in der Weise, daß der Ventilteller aufgrund seines Eigengewichtes in Verbindung mit der Elastizität der Gummimembranen 10, 11, 12 bei einem bestimmten Sekundärdruck, dem Nenndruck von beispielsweise 20 mbar, eine Durchströmöffnung zum Ventilsitz 17 freigibt. Wenn der Sekundärdruck über den Nennwert ansteigt, vergrößert sich der mit dem Sekundärdruck in Verbindung stehende Hohlraum 8 des Ventiltellers auf Kosten des mit der Außenluft in Verbindung stehenden Hohlraumes 9. Dadurch wird die Durchströmöffnung zum Ventilsitz 17 bis zum völligen Verschließen verringert. Beim Absinken des Sekundärdruckes unter den Nenndruck wird der Hohlraum 8 kleiner, während sich der Hohlraum 9 im gleichen Verhältnis vergrößert, so daß die Durchströmöffnung zum Ventilsitz 17 größer wird.The pressure is regulated in such a way that the valve plate, due to its own weight in conjunction with the elasticity of the rubber membranes 10, 11, 12, opens a flow opening to the valve seat 17 at a certain secondary pressure, the nominal pressure of, for example, 20 mbar. If the secondary pressure rises above the nominal value, the cavity 8 of the valve plate, which is connected to the secondary pressure, increases at the expense of the cavity 9, which is connected to the outside air. This reduces the flow opening to the valve seat 17 until it is completely closed. If the secondary pressure drops below the nominal pressure, the cavity 8 becomes smaller, while the cavity 9 increases in the same proportion, so that the flow opening to the valve seat 17 becomes larger.

Falls das Gewicht des Ventiltellers 7 selbst für die beschriebene Regelung nicht ausreicht, besteht die Möglichkeit, die gewichtsabhängig nach unten gerichtete Kraft des Ventiltellers durch den Einbau einer Feder zwischen dem oberen Rand des Ventiltellers und der gegenüberliegenden Kante des Gehäuses zu vergrößern.If the weight of the valve plate 7 itself is not sufficient for the described control, it is possible to increase the weight-dependent downward force of the valve plate by installing a spring between the upper edge of the valve plate and the opposite edge of the housing.

Claims (5)

5 GR 91 G 3188 DE Schutzansprüche5 GR 91 G 3188 DE Protection claims 1. Gasverbrauchsmeßeinrichtung mit einem Druckregler und einem diesem in Durchflußrichtung nachgeschalteten Durchflußmengenmesser, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines elektronischen Durchflußmengenmessers (2) der Druckregler (7 bis 12 und 17) ringförmig gestaltet ist und den Durchflußmengenmesser (2) in Fließrichtung radial formschlüssig umgibt und daß der Druckregler (7 bis 12 und 17) und der Durchflußmengenmesser (2) von einem gemeinsamen Gehäuse (1) unter Freilassung von Hohlräumen umgeben sind, die als Gaseintritts- und Gasaustrittsöffnung (3, 4) sowie als Verbindungskanäle (18, 19) und als Verbindungsräume (IA, 16) für die Gasleitung dienen.1. Gas consumption measuring device with a pressure regulator and a flow meter connected downstream of it in the flow direction, characterized in that when using an electronic flow meter (2) the pressure regulator (7 to 12 and 17) is designed in a ring shape and surrounds the flow meter (2) in a radially positive-locking manner in the flow direction and that the pressure regulator (7 to 12 and 17) and the flow meter (2) are surrounded by a common housing (1) leaving hollow spaces which serve as gas inlet and gas outlet openings (3, 4) as well as connecting channels (18, 19) and as connecting spaces (IA, 16) for the gas line. 2. Gasverbrauchsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler in Form eines ringförmigen Ventiltellers (7) in einen oberen, mit der Sekundärdruckseite, und einen dazu parallelen unteren, mit dem Atmosphärendruck in Verbindung stehenden Hohlraum (8, 9) unterteilt ist und beide Hohlräume durch flexible elastische Membranen (10, 11, 12) gasdicht voneinander getrennt sind, und der Ventilteller (7) in einem unter Primärdruck stehenden Ringraum (6) vertikal beweglich untergebracht ist und der Ringraum (6) über einen vom Ventilteller (7) abdichtbaren Ringspalt (17) mit dem unter Sekundärdruck stehenden ersten Verbindungsraum (14) in Verbindung steht, und daß der Ventilteller (7) die Größe des Ringspaltes in Abhängigkeit vom Sekundärdruck gegen eine Gegenkraft zwischen vollständiger Abdichtung und maximaler Öffnung regelt.2. Gas consumption measuring device according to claim 1, characterized in that the pressure regulator in the form of an annular valve plate (7) is divided into an upper cavity (8, 9) which is connected to the secondary pressure side and a lower cavity (8, 9) which is parallel to it and which is connected to the atmospheric pressure, and both cavities are separated from one another in a gas-tight manner by flexible elastic membranes (10, 11, 12), and the valve plate (7) is accommodated in a vertically movable annular space (6) which is under primary pressure and the annular space (6) is connected to the first connecting space (14) which is under secondary pressure via an annular gap (17) which can be sealed by the valve plate (7), and that the valve plate (7) regulates the size of the annular gap depending on the secondary pressure against a counterforce between complete sealing and maximum opening. 3. Gasverbrauchsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft allein von der Schwerkraft des Ventiltellers (7) gebildet wird.3. Gas consumption measuring device according to claim 2, characterized in that the counterforce is formed solely by the gravity of the valve plate (7). 6 GR 91 G 3188 DE6 GR 91 G 3188 EN 4. Gasverbrauchsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach dem Ultraschall-Laufzeitdifferenzverfahren arbeitender Durchflußmengenmesser (2) verwendet ist. 54. Gas consumption measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that a flow meter (2) operating according to the ultrasonic transit time difference method is used. 5 5. Gasverbrauchsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Anzeigeelektronik (22, 23) und die Batterie (27) für die Energieversorgung in einer mit dem Gehäuse (1) abnehmbar und plombierbar verbundenen Abdeckhaube (24) angeordnet sind.5. Gas consumption measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring and display electronics (22, 23) and the battery (27) for the energy supply are arranged in a cover (24) which is connected to the housing (1) in a removable and sealable manner.