AT519061B1 - volume meter - Google Patents
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- AT519061B1 AT519061B1 ATA411/2016A AT4112016A AT519061B1 AT 519061 B1 AT519061 B1 AT 519061B1 AT 4112016 A AT4112016 A AT 4112016A AT 519061 B1 AT519061 B1 AT 519061B1
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Abstract
Volumenzähler, umfassend zumindest zwei ineinander eingreifende, drehbare Volumenstrommessmittel (6, 9) mit jeweils einer Drehachse (4, 4a), die in einer Messkammer angeordnet sind, zumindest einen Permanentmagneten (2) und zumindest einen Sensor (1), wobei der Permanentmagnet (2) diametral magnetisiert ist und axial auf der Drehachse (4, 4a) eines der Volumenstrommessmittel (6, 9) angeordnet ist und mit diesem verbunden ist; der Sensor (1) in axialer Verlängerung der Drehachse (4, 4a) über dem Permanentmagneten (2) angeordnet ist; und der Sensor (1) ein Hall-Sensor ist, der als Hall-Sensor-Array ausgeführt ist, das eine Drehwinkeländerung detektiert und berührungslos arbeitet.Volume meter, comprising at least two intermeshing, rotatable volumetric flow measuring means (6, 9) each having a rotation axis (4, 4a) arranged in a measuring chamber, at least one permanent magnet (2) and at least one sensor (1), wherein the permanent magnet ( 2) is diametrically magnetized and axially on the axis of rotation (4, 4a) of the volumetric flow measuring means (6, 9) is arranged and connected thereto; the sensor (1) is arranged in the axial extension of the axis of rotation (4, 4a) over the permanent magnet (2); and the sensor (1) is a Hall sensor, which is designed as a Hall sensor array that detects a rotation angle change and operates without contact.
Description
Beschreibung DIE ERFINDUNG BETRIFFT EINEN VOLUMENZÄHLER.Description THE INVENTION CONCERNS A VOLUME COUNTER.
[0001] Um hochviskose Medien prozesssicher zu messen, werden in der Praxis volumetrische Zahnradmesszellen oder Spindelmesszellen verwendet. Um die Druckverluste bei hochviskosen Medien zu verringern werden die Messzellen mechanisch überdimensioniert. Dadurch wird jedoch die Auflösung stark reduziert.In order to measure highly viscous media reliably, volumetric gear measuring cells or spindle measuring cells are used in practice. In order to reduce the pressure losses with highly viscous media, the measuring cells are mechanically oversized. However, this greatly reduces the resolution.
[0002] Das gebräuchlichste Einsatzgebiet ist zum Messen von Prozessfluiden für hochviskose Medien wie z.B. Farben und Lacke, wie sie in der Karosserielackierung zum Einsatz kommen. Weitere Materialien können natürlich auch gemessen werden wie z.B. Harze und Klebstoffe, Lebensmittel. Ferner werden diese für exakte Dosieraufgaben verwendet.The most common field of use is for measuring process fluids for high viscosity media such as e.g. Paints and varnishes, as used in body painting. Of course, other materials can also be measured, e.g. Resins and adhesives, food. Furthermore, these are used for exact dosing tasks.
[0003] Meistens werden Volumina gemessen. Hier wird der Wert des Volumenstroms integriert. Über die Zeit erhält man das geförderte Volumen. Eine weitere Möglichkeit besteht im Messen des aktuellen Durchflusswertes. Die prozesssichere Messung des aktuellen Durchflusswertes stellt mit den derzeitigen Systemen nach dem Stand der Technik eine Herausforderung dar, da die Werte oft um den realen Messwert schwanken. Für die Messung des geförderten Gesamtvolumens stellt diese Schwankung bei kleinen Volumina ein Problem dar aufgrund von zu wenigen integrierten Durchflusswerten und einer großen Schwankungsbreite dieser. Mit steigendem Volumen wird der Messfehler geringer, da mehrere Durchflusswerte für die Messdatenaufbereitung vorliegen.Mostly volumes are measured. Here the value of the volume flow is integrated. Over time you get the funded volume. Another option is to measure the current flow value. The process-reliable measurement of the current flow value represents a challenge with the current systems according to the prior art, since the values often fluctuate around the real measured value. For the measurement of the total volume delivered, this fluctuation poses a problem with small volumes because of too few integrated flow values and a large fluctuation range of these. As the volume increases, the measurement error becomes smaller, since there are several flow values for the measurement data processing.
[0004] Die Systeme zur Volumenmessung nach dem Stand der Technik, Zahnradzähler und Schraubenspindelzähler oder Spindelzähler, verdrängen das zu messende Fluid aus dem Raum in den Zellen und versetzen die Zahnräder bzw. Spindeln in Bewegung. Abhängig von Baugröße und Ausführung ist die Verdrängungsleistung je Umdrehung ausschlaggebend für die Volumenmessung. Eine Sensorik nimmt die Umdrehungen bzw. aktuelle Drehzahl der Zahnräder bzw. Spindeln auf. Die Systeme stehen unter hohem Druck (bis zu 400 bar). Aus diesem Grund werden die Drehachsenenden nicht nach außen geführt. Dies hat die Bewandtnis, dass so die axialen Lagerkräfte minimiert werden und keine Wellendichtungen notwendig sind. Es entfällt hiermit die erhöhte Reibung in den Lagern und an den Dichtungen. Vorzugsweise werden die aktuellen Drehzahlen der Drehachsen berührungslos über Sensoren erfasst. Das Sensorsystem ist abhängig von Bauart und Hersteller. Der Durchfluss bzw. das Volumen wird wie folgt berechnet: [0005] Aktueller Durchfluss = aktuelle Drehzahl x Verdrängungsvolumen / Umdrehung [0006] Gefördertes Volumen = geleistete Umdrehungen x Verdrängungsvolumen / Umdrehung [0007] Das gemessene Volumen ist somit eine Integration der einzelnen Durchflusswerte über die Zeit. Bei sehr kurzen Messungen ist die Abweichung höher als bei langen Messungen (größere Volumina), da der Fehler der falschen aktuellen Durchflusswerte nicht so stark ins Gewicht fällt.The systems for volume measurement according to the prior art, gear counter and screw spindle counter or spindle counter, displace the fluid to be measured from the space in the cells and move the gears or spindles in motion. Depending on the size and design, the displacement per revolution is decisive for the volume measurement. A sensor absorbs the revolutions or current speed of the gears or spindles. The systems are under high pressure (up to 400 bar). For this reason, the rotary axis ends are not guided to the outside. This has the implication that so the axial bearing forces are minimized and no shaft seals are necessary. It eliminates the increased friction in the bearings and the seals. Preferably, the current rotational speeds of the axes of rotation are detected contactlessly via sensors. The sensor system depends on the type and manufacturer. The flow rate or the volume is calculated as follows: [0005] Current flow = current speed x displacement volume / revolution [0006] Conveyed volume = number of revolutions x displacement volume / revolution The volume measured is thus an integration of the individual flow values over the Time. For very short measurements, the deviation is higher than for longer measurements (larger volumes), because the error of the wrong current flow values is not so significant.
[0008] Die Systeme nach dem Stand der Technik messen hauptsächlich das Volumen durch Integration des Durchflusses. Nach den Messungen der Erfinder schwingen jedoch die Echtzeit-Durchflusswerte sinusförmig um den realen Wert. Abweichungen von 10 % und mehr sind möglich bei der Bestimmung des aktuellen Durchflusses. Dies ist hervorgerufen durch die eingesetzte Sensorik, die die Drehzahl bzw. Drehwinkelinformation des Zahnrades bzw. der Spindel erfasst. Meist werden Messwerte interpoliert und Zwischenwerte berechnet, um eine höhere Auflösung zu erreichen, jedoch sind diese Werte sehr stark fehlerbehaftet.The prior art systems mainly measure volume by integrating the flow. However, according to the inventors' measurements, the real-time flow values oscillate sinusoidally around the real value. Deviations of 10% and more are possible when determining the current flow. This is caused by the sensors used, which detects the speed or rotational angle information of the gear or the spindle. In most cases, measured values are interpolated and intermediate values are calculated in order to achieve a higher resolution, but these values are very heavily error-prone.
ZAHNRADZÄHLERGEAR COUNTER
[0009] Es wird mittels zwei induktiver Sensoren auf die Zähne der Messzellen geachtet (axial außermittig am Rand des Zahnrades) (siehe z.B. VSE Volumentechnik GmbH, US2009/ 0293637 A1). Durch das Zählen der Zähne wird auf den aktuellen Durchfluss gerechnet. Eine verbesserte Möglichkeit ist die Berechnung von Zwischenwerten. Dabei wird mit dem Sensor gemessen, wie weit der Zahn vor dem Sensor geschoben ist. Diese Messwerte werden aufbereitet und digitalisiert. Dabei kann eine Interpolation von derzeit 16-fach ermöglicht werden (ein Zahn wird auf 16 Einzelsignale interpoliert). Diese Messung ist jedoch stark abhängig, wie der Sensor auf die Zahnräder ausgerichtet ist. Zusätzlich dazu ist die Auflösung abhängig von der Zähnezahl. Des Weiteren kann der Messwert schwanken, wenn das Zahnrad exzentrisch auf der Welle montiert ist, einen Schlag aufweist oder die Zähne nicht exakt gefertigt sind.Attention is paid to the teeth of the measuring cells by means of two inductive sensors (axially off-center at the edge of the toothed wheel) (see, for example, VSE Volumenttechnik GmbH, US2009 / 0293637 A1). By counting the teeth is calculated on the current flow. An improved possibility is the calculation of intermediate values. It is measured with the sensor, how far the tooth is pushed in front of the sensor. These measured values are processed and digitized. An interpolation of currently 16 times can be made possible (one tooth is interpolated to 16 individual signals). However, this measurement is highly dependent on how the sensor is aligned with the gears. In addition, the resolution depends on the number of teeth. Furthermore, the measured value can fluctuate if the gear wheel is mounted eccentrically on the shaft, has a shock or the teeth are not precisely manufactured.
SPINDELZÄHLERCOP COUNTER
[0010] Ein Mess-Zahnrad oder eine Inkrement-Scheibe ist auf einer der Spindeln befestigt. Ein Sensor ist radial auf die Stirnseite des Zahnrades/Inkrement-Scheibe ausgerichtet und zählt die Zähne/Inkremente. Die Interpolation und das Konzept sind gleich wie bei einem Zahnradzähler.A measuring gear or increment disc is mounted on one of the spindles. A sensor is radially aligned with the face of the gear / increment disc and counts the teeth / increments. The interpolation and the concept are the same as with a gear counter.
[0011] Bei einem weiteren Spindelzähler sind auf einem Ende einer Messspindel Magnete am Umfang angebracht. Ein Sensor, welcher radial zur Drehachse sitzt, misst die Magnetfelder, welche vorbeigedreht werden. Hier kann auch mittels Interpolation eine höhere Auflösung erreicht werden. Wie oben beschrieben schwanken jedoch die aktuellen Durchflusswerte um den Messbereich aufgrund Toleranzen (exzentrische Drehachse, ungleiches Magnetfeld, nicht korrekt ausgerichteter Sensor auf Drehachse).In another spindle counter magnets are mounted on one end of a measuring spindle on the circumference. A sensor, which sits radially to the axis of rotation, measures the magnetic fields, which are rotated past. Here also a higher resolution can be achieved by means of interpolation. As described above, however, the current flow values fluctuate around the measuring range due to tolerances (eccentric axis of rotation, unequal magnetic field, incorrectly aligned sensor on the axis of rotation).
MESSKONZEPTMESSKONZEPT
[0012] Zwei um 90° versetzte Sensoren erzeugen ein Sinus- und ein Cosinus-Signal aus der Zahngeometrie. Aus diesen wird der Tangens errechnet bzw. ein Raumzeiger erzeugt. Ein Baustein errechnet den Tangens. Problematisch ist hier eine fehlerhafte Erfassung des Sinus-und Cosinus-Signals und die daraus falsch resultierender Raumzeiger (wenn der Sensor, der den Cosinus aufnimmt, nicht um genau 90° versetzt zu dem Sinus-Sensor ist, wird ein falscher Tangens errechnet). Des Weiteren ist die Auflösung begrenzt. Es kann die Zähnezahl erhöht werden, jedoch ist die Abtastung des Zahnrades fehlerbehaftet.Two offset by 90 ° sensors generate a sine and a cosine signal from the tooth geometry. From these, the tangent is calculated or a space vector is generated. A block calculates the tangent. The problem here is an erroneous detection of the sine and cosine signal and the resulting space pointer (if the sensor, which receives the cosine, is not offset by exactly 90 ° to the sine-wave sensor, a false tangent is calculated). Furthermore, the resolution is limited. It can increase the number of teeth, but the sampling of the gear is faulty.
[0013] EP 1994375 B1 beschreibt eine Volumenmessvorrichtung, die miteinander kämmende Verzahnungselemente aufweist, wobei ein berührungslos arbeitender Messfühler zur Bewe-gungsdetektierung des Verzahnungselements vorgesehen ist und die Volumenmessvorrichtung zumindest ein Cosinus- und Sinussignal erzeugt, wobei der Messfühler eine Winkeländerung magnetischer Feldlinien detektiert und nach einem MR-Prinzip oder AMR-Prinzip arbeitet, wobei eine dem Messfühler zugeordnete Magnetfelderzeugungseinrichtung ein diametraler Magnet mit mindestens zwei Polen ist und in einem Hohlraum einer Welle einer Verzahnungselements angeordnet ist. Durch Beschreibung des MR- oder AMR-Prinzips wird dargelegt, auf welche Weise durch den Messfühler ein Cosinus- und Sinussignal erzeugt werden. Für den Fachmann sind nach dem MR- oder AMR-Prinzip arbeitende Sensoren bekannt, die zwei zueinander um 90° verschobene sinusförmige Signale ausgeben. Der Messfühler nach dem MR-Prinzip oder AMR-Prinzip ist axial zum Verzahnungselement angeordnet. Der Messfühler hat eine Auflösung von einer halben Umdrehung des Verzahnungselements. Es wird erwähnt, dass ein zusätzlicher Messfühler außermittig zum Verzahnungselement angeordnet sein kann, um zusätzliche Messinformationen zu erhalten, ob es sich noch um die erste Halbumdrehung oder schon um die zweite Halbumdrehung des Verzahnungselements handelt. Hier ist beispielsweise sehr unspezifisch ein Hall-Sensor oder eine Flip-Flop-Schaltung angeführt. Eine Verbindung zwischen Hall-Sensor und axialer Ausrichtung auf die Drehachse des Verzahnungselements wird nicht hergestellt; es wird am MR- oder AMR-Sensor als axialem Sensor festgehalten.EP 1994375 B1 describes a volume measuring device having intermeshing tooth elements, wherein a non-contact measuring sensor for movement detection of the Verzahnungselements is provided and the volume measuring device generates at least a cosine and sinusoidal signal, wherein the sensor detects a change in angle of magnetic field lines and after an MR principle or AMR principle works, wherein a sensor associated with the magnetic field generating means is a diametrical magnet having at least two poles and is arranged in a cavity of a shaft of a toothed element. By describing the MR or AMR principle, it will be explained how a cosine and sinusoidal signal is generated by the probe. For the person skilled in the art working sensors according to the MR or AMR principle are known, which output two mutually offset by 90 ° sinusoidal signals. The sensor according to the MR principle or AMR principle is arranged axially to the toothed element. The sensor has a resolution of half a revolution of the toothed element. It is mentioned that an additional measuring sensor can be arranged eccentrically to the toothed element, in order to obtain additional measuring information, whether it is still the first half turn or even the second half turn of the toothed element. Here, for example, a non-specific Hall sensor or a flip-flop circuit is given. A connection between Hall sensor and axial alignment on the axis of rotation of the toothed element is not established; it is held on the MR or AMR sensor as an axial sensor.
[0014] US2008178687A1 beschreibt einen axialen Durchflussmesser mit zwei Spindeln. Als Sensor ist lediglich ein einziger Sensor angeführt, der als Hall-Sensor ausgeführt sein kann.US2008178687A1 describes an axial flow meter with two spindles. As a sensor, only a single sensor is listed, which can be designed as a Hall sensor.
[0015] DE29607736U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Dosieren und Messen von Flüssigkeitsmengen. Als Sensor ist ein magnetischer Sensor, beispielsweise ein Hall-Element, vorgesehen. Weiters wird beschrieben, dass ein Polrad auf der Achse der Spindel sitzt, wobei das Polrad vier Magnete aufweist.DE29607736U1 describes a device for dosing and measuring quantities of liquid. As a sensor, a magnetic sensor, such as a Hall element, is provided. Furthermore, it is described that a pole wheel sits on the axis of the spindle, wherein the pole wheel has four magnets.
[0016] EP0858585B1 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeitsmengen mit zwei in Achsrichtung durchströmbaren, ineinandergreifenden Schraubenspindeln, wobei die Anordnung von mindestens zwei Hall-Sensoren außermittig bezogen auf die Drehachse einer Schraubenspindel ist, wobei der Magnet ebenfalls außermittig auf einer Scheibe angeordnet ist.EP0858585B1 describes a device for measuring quantities of liquid with two intermeshing screw spindles which can be flowed through in the axial direction, wherein the arrangement of at least two Hall sensors is off-center with respect to the axis of rotation of a screw spindle, wherein the magnet is also arranged off-center on a disk.
[0017] JPH0712613A beschreibt einen Durchflussmesser, wobei lediglich beispielhaft ein Hall-Sensor beschrieben ist.JPH0712613A describes a flow meter, wherein only a Hall sensor is described by way of example.
[0018] DE102010053166A1 beschreibt einen Durchflussmesser mit Schraubenspindeln und einem Sensorelement, welches ein vom Drehwinkel einer der Schraubenspindeln abhängiges Signal abgibt. Die Schraubenspindel ist ferromagnetisch ausgeführt. Der Permanentmagnet (es wird nicht angeführt, ob der diametral magnetisiert ist) und die zwei Hall-Sensoren sind seitlich von der Schraubenspindel angeordnet und nicht axial.DE102010053166A1 describes a flow meter with screw spindles and a sensor element which emits a signal dependent on the angle of rotation of one of the screw spindles. The screw spindle is made ferromagnetic. The permanent magnet (it is not stated if it is diametrically magnetized) and the two Hall sensors are arranged laterally of the screw spindle and not axially.
[0019] US2005039546A1 beschreibt einen kostengünstigen Durchflussmesser mit einer rotierenden Komponente im Innenteil. Die Anordnung von drei Hall-Sensoren seitlich an der Turbine ist beschrieben. Weiters ist beschrieben, dass ein Magnet im Sensor angeordnet ist, wobei ein Feld zwischen Sensor und Stahlrotor aufgebaut wird. Ist der Rotor nicht aus Stahl, muss ein Stahlring auf den Rotor gepresst werden.US2005039546A1 describes a low-cost flow meter with a rotating component in the inner part. The arrangement of three Hall sensors on the side of the turbine is described. Furthermore, it is described that a magnet is arranged in the sensor, wherein a field between sensor and steel rotor is constructed. If the rotor is not made of steel, a steel ring must be pressed onto the rotor.
[0020] DE102014115663A1 beschreibt einen Spindeldurchflussmesser mit parallelen Aussparungen, in denen Schraubenspindeln angeordnet sind, wobei seitlich zu einer Schraubenspindel zwei Sensoren vorgesehen sind. Bei diesen Sensoren kann es sich beispielsweise um Hallsensoren handeln.DE102014115663A1 describes a spindle flow meter with parallel recesses in which screw spindles are arranged, wherein two sensors are provided laterally to a screw spindle. These sensors may be, for example, Hall sensors.
[0021] Ziel der Erfindung ist die exakte Erfassung des Drehwinkels der Drehachsen, welche durch in sich kämmende Verzahnungselemente angetrieben werden, und eine Verbesserung der Messung der durch die Medien angetriebenen Drehachsen. Dabei wird das mechanische System als optimal betrachtet ohne Verluste durch Leckage oder Rückströmung.The aim of the invention is the exact detection of the angle of rotation of the axes of rotation, which are driven by intermeshing toothed elements, and an improvement in the measurement of the axes of rotation driven by the media. The mechanical system is considered optimal without losses due to leakage or backflow.
[0022] Um eine Verbesserung der Messwerte zu erreichen, ist es das Ziel, den Drehwinkel so exakt wie möglich zu erfassen. Mit dieser Information kann auf den aktuellen Durchfluss und das daraus resultierende geförderte Volumen rückgerechnet werden. Zusätzlich dazu ist die absolute Drehwinkelinformation von Vorteil. Aufgrund dieser Information ist das Messmittel innerhalb einer Umdrehung exakt mit einer Winkelinformation gekoppelt.In order to achieve an improvement in the measured values, the aim is to detect the rotation angle as accurately as possible. This information can be used to recalculate the current flow rate and the resulting volume delivered. In addition, absolute rotation angle information is beneficial. Based on this information, the measuring means is exactly coupled within one revolution with an angle information.
[0023] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, indem ein Volumenzähler bereitgestellt wird, umfassend zumindest zwei ineinander eingreifende, drehbare Volumenstrommessmittel mit jeweils einer Drehachse, die in einer Messkammer angeordnet sind, zumindest einen Permanentmagneten und zumindest einen Sensor, wobei der Permanentmagnet diametral magnetisiert ist und axial auf der Drehachse eines der Volumenstrommessmittel angeordnet ist und mit diesem verbunden ist; der Sensor in axialer Verlängerung der Drehachse über dem Permanentmagneten angeordnet ist; und der Sensor ein Hall-Sensor ist, der Hall- Sensor als Hall-Sensor-Array ausgeführt ist, das eine Drehwinkeländerung detektiert und berührungslos arbeitet.According to the invention this is achieved by a volumeter is provided comprising at least two intermeshing, rotatable Volumenstrommessmittel each having an axis of rotation, which are arranged in a measuring chamber, at least one permanent magnet and at least one sensor, wherein the permanent magnet is diametrically magnetized and is disposed axially on the axis of rotation of one of the volumetric flow measuring means and is connected thereto; the sensor is arranged in the axial extension of the axis of rotation above the permanent magnet; and the sensor is a Hall sensor, the Hall sensor is designed as a Hall sensor array that detects a rotation angle change and operates without contact.
[0024] Ein Magnet wird an einem Drehachsenende des Volumenstrommessmittels axial befestigt. Ein Sensor ist in axialer Verlängerung der Drehachse angeordnet, welcher über einen Magneten berührungslos mit der Drehachse des Volumenstrommessmittels gekoppelt ist. Durch diesen Aufbau kann von einer maximalen Auflösung ausgegangen werden. Ein bidirektionaler Betrieb ist möglich (die Durchflussrichtung ist detektierbar).A magnet is axially fixed to a rotary axis end of the volumetric flowmeter. A sensor is arranged in the axial extension of the axis of rotation, which is coupled via a magnet without contact with the axis of rotation of the volume flow measuring means. Due to this structure, a maximum resolution can be assumed. Bidirectional operation is possible (the flow direction is detectable).
[0025] Die diametrale Magnetisierung des Permanentmagneten bedeutet, dass Nord- und Südpol bezüglich der Drehachse einander gegenüber angeordnet sind, d.h. der Permanentmagnet weist die Form eines Zylinders auf und die Grenze zwischen Nord- und Südpol verläuft durch den Mittelpunkt der Grundfläche bzw. Deckfläche und teilt den Zylinder in zwei gleich große Halbzylinder. Dreht sich die Drehachse des Volumenstrommessmittels, dreht sich der Permanentmagnet mit und mit ihm das Magnetfeld, wodurch eine Messung der Drehzahl möglich ist. Dies stellt eine äußerst vorteilhafte Messmöglichkeit der Umdrehung des Volumenstrommessmittels und somit eine Berechnungsmöglichkeit der Volumenstroms dar. Es ist auch möglich, einen diametralen Magneten mit mehr als 2 Polen zu verwenden.The diametral magnetization of the permanent magnet means that the north and south poles are arranged opposite each other with respect to the axis of rotation, i. E. the permanent magnet has the shape of a cylinder and the boundary between the north and south pole passes through the center of the base or top surface and divides the cylinder into two equal-sized half cylinders. If the axis of rotation of the volume flow measuring means rotates, the permanent magnet rotates with and with it the magnetic field, whereby a measurement of the speed is possible. This represents an extremely advantageous possibility of measuring the revolution of the volume flow measuring means and thus a possibility of calculating the volume flow. It is also possible to use a diametral magnet with more than 2 poles.
[0026] In der Messkammer sind die Volumenstrommessmittel verbaut. Die Messkammer ist im Laufgehäuse verbaut.The volumetric flow measuring means are installed in the measuring chamber. The measuring chamber is installed in the barrel housing.
[0027] Wird ein einfacher Hall-Sensor von einem Strom durchflossen und in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht, liefert er eine Ausgangsspannung, die proportional zum Produkt aus magnetischer Flussdichte und Strom ist (Hall-Effekt). Das Signal ist außerdem auch temperaturabhängig und kann einen Offset haben.If a simple Hall sensor flows through a current and placed in a perpendicular magnetic field, it provides an output voltage which is proportional to the product of magnetic flux density and current (Hall effect). The signal is also temperature dependent and can have an offset.
[0028] Ein Hall-Sensor liefert auch dann ein Signal, wenn das Magnetfeld, in dem er sich befindet, konstant ist. Dies ist der entscheidende Vorteil im Vergleich zu einem Sensor, der aus Magnet und Spule besteht. Sobald bei dieser Paarung Magnet und Spule zueinander nicht bewegt werden, ist die in der Spule induzierte Spannung null und der Magnet wird nicht erkannt. Ein weiterer wichtiger Vorteil von Hallsensoren ist, dass zu ihrer Realisierung keine magnetisch aktiven Materialien (wie z.B. Nickel oder Eisen) benötigt werden. Damit wird das zu messende Magnetfeld nicht schon dadurch verändert, dass man den Sensor hinein bringt. Magnetoresistive Sensoren oder Flux-Gate-Sensoren besitzen diese Eigenschaft nicht. Lediglich der Betriebsstrom des Hallelements erzeugt ein kleines zusätzliches Magnetfeld, das dem zu messenden Magnetfeld additiv überlagert wird. Es entstehen dadurch aber keinerlei Hysterese oder Sättigungseffekte, wie sie bei magnetisch aktiven Materialien unvermeidbar sind. Der Hall-Sensor arbeitet nach dem galvanomagnetischen Effekt, im Gegensatz zu MR- oder AMR-Sensoren, die nach dem magneto-resistiven Effekt arbeiten.A Hall sensor also provides a signal when the magnetic field in which it is located is constant. This is the decisive advantage compared to a sensor consisting of magnet and coil. As soon as the magnet and the coil are not moved relative to one another in this pairing, the voltage induced in the coil is zero and the magnet is not recognized. Another important advantage of Hall sensors is that they do not require magnetically active materials (such as nickel or iron) to be realized. Thus, the magnetic field to be measured is not already changed by bringing the sensor into it. Magnetoresistive sensors or flux gate sensors do not have this feature. Only the operating current of the Hall element generates a small additional magnetic field which is superposed additively to the magnetic field to be measured. However, this does not produce any hysteresis or saturation effects that are unavoidable in magnetically active materials. The Hall sensor works according to the galvanomagnetic effect, in contrast to MR or AMR sensors, which work according to the magneto-resistive effect.
[0029] Das Hall-Sensor-Array ist das Sensorelement, welches das Magnetfeld des diametrisch magnetisierten Magneten detektiert. In einem Hall-Sensor-Array werden mehrere Hallsensoren in einer exakten Position zueinander platziert. Im Fall eines Drehwinkelsensors sind diese kreisförmig um den Drehmittelpunkt angeordnet. Über einen integrierten Schaltkreis werden die einzelnen Hall-Spannungen gemessen und mittels Analog/Digitalwandlung in eine absolute Drehwinkelposition umgerechnet. Diese Information kann als Sinus-Cosinus-Signal, als Einzelimpulse oder als absolute Position oder Drehwinkelposition abhängig von den verwendeten Chipsätzen und Schnittstellen ausgegeben werden.The Hall sensor array is the sensor element which detects the magnetic field of the diametrically magnetized magnet. In a Hall sensor array several Hall sensors are placed in an exact position to each other. In the case of a rotation angle sensor, these are arranged in a circle around the center of rotation. An integrated circuit is used to measure the individual Hall voltages and to convert them into an absolute angular position using analogue / digital conversion. This information can be output as a sine-cosine signal, as a single pulse, or as an absolute position or angular position, depending on the chipsets and interfaces used.
[0030] Ein Hall-Sensor-Array kann aus mehreren Hall-Sensoren bestehen, welche in einer bestimmten Position angebracht sind. Ein Hall-Sensor-Array kann als fertiger Chipsatz im Handel erworben werden.A Hall sensor array may consist of several Hall sensors, which are mounted in a specific position. A Hall sensor array can be purchased as a finished chipset in the trade.
[0031] In einer Ausführungsform kann eine druckfeste Trennwand zwischen der Messkammer und dem Sensor angeordnet sein. Dadurch ist der Sensor von der Messkammer entkoppelt und sitzt außerhalb des Fluidbereichs. Der Sensor ist durch die druckfeste Trennwand auch vom Förderdruck entkoppelt. Somit muss der Sensor nicht druck-resistent ausgeführt sein.In one embodiment, a pressure-resistant partition between the measuring chamber and the sensor may be arranged. As a result, the sensor is decoupled from the measuring chamber and is located outside the fluid area. The sensor is also decoupled from the delivery pressure by the pressure-resistant partition. Thus, the sensor does not have to be pressure-resistant.
[0032] In einer Ausführungsform kann die druckfeste Trennwand amagnetisch sein. Dadurch interferiert sie nicht mit dem Permanentmagneten.In one embodiment, the flameproof partition may be non-magnetic. As a result, it does not interfere with the permanent magnet.
[0033] In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann jedem Volumenstrommessmittel ein Sensor zugeordnet sein. Damit kann jedes Volumenstrommessmittel einzeln gemessen werden. Eine etwaige Unregelmäßigkeit zwischen den Volumenstrommessmitteln kann durch die genaue Messung durch den Sensor bemerkt und korrigiert werden.In another embodiment of the invention, each sensor may be associated with each volumetric flow meter. Thus, each volumetric flow meter can be measured individually. Any irregularity between the volumetric flow measuring means can be noticed and corrected by the accurate measurement by the sensor.
[0034] In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Drehachsen der drehbaren Volumenstrommessmittel senkrecht zur Fließrichtung des Fluids angeordnet sein. Dadurch wird das Volumenstrommessmittel radial angeströmt und wird dadurch in eine Drehbewegung versetzt.In one embodiment of the present invention, the axes of rotation of the rotary volumetric flow measuring means may be arranged perpendicular to the flow direction of the fluid. As a result, the volumetric flow measuring medium is flowed radially and is thereby set in a rotary motion.
[0035] In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Volumenstrommessmittel Zahnräder sein. Zahnräder sind in der Volumenstrommessung ein weit verbreitetes Volumenstrommessmittel und eignen sich hervorragend für die Messung von Volumenströmen. Der Begriff „Zahnrad" ist hierin weit gefasst und umfasst nicht nur Zahnräder mit unveränderbaren Zähnen, sondern auch Zahnräder mit veränderbaren, meist in der Länge veränderbaren, Zähnen, z.B. Flügelzellen, wie sie beispielweise in Flügelzellenpumpen oder Drehschieberpumpen verwendet werden; Flügelzellen weisen in diesem Fall zwei Zähne auf, die in der Länge veränderbar sind. Die Anzahl der Zähne ist nicht auf eine bestimmte Zahl eingeschränkt.In one embodiment of the present invention, the volumetric flow measuring means may be gears. Gears are a widely used volume flow meter in volumetric flow measurement and are ideal for measuring volumetric flows. The term "gear" is broadly defined herein and includes not only gears with invariable teeth, but also gears with variable, usually length-adjustable, teeth, such as vanes, such as those used in vane pumps or rotary vane pumps, vane cells in this case two teeth that are adjustable in length.The number of teeth is not limited to a specific number.
[0036] In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Drehachsen des drehbaren Volumenstrommessmittels parallel zur Fließrichtung des Fluids angeordnet sein. Dadurch wird das Volumenstrommessmittel axial angeströmt und wird dadurch in eine Drehbewegung versetzt.In another embodiment of the present invention, the axes of rotation of the rotary volumetric flow measuring means may be arranged parallel to the flow direction of the fluid. As a result, the volumetric flow measuring medium is flowed axially and is thereby set in a rotary motion.
[0037] In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Volumenstrommessmittel Schraubenspindeln sein. Schraubenspindeln sind in der Volumenstrommessung ein weit verbreitetes Volumenstrommessmittel und eignen sich hervorragend für die Messung von Volumenströmen.In one embodiment of the present invention, the volumetric flow measuring means may be screw spindles. Screw spindles are a widely used volume flow measuring device in volumetric flow measurement and are ideal for measuring volumetric flows.
[0038] In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Sensor hermetisch vom Fluidvolumen abgetrennt und/oder außerhalb der Messkammer angeordnet sein. Die Durchflussmesszelle kann dadurch kompakter gebaut sein, und der Sensor kann, wenn kein Bedarf an einer Messung mehr besteht, einfach entfernt werden, ohne den restlichen Aufbau der Messkammer zu beeinflussen.In one embodiment of the present invention, the sensor may be hermetically separated from the fluid volume and / or disposed outside the measurement chamber. The flow cell can be made more compact, and the sensor can be easily removed, if there is no longer a need for a measurement, without affecting the remaining structure of the measuring chamber.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0039] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Volumenzählers inFig. 1 shows an embodiment of a volume meter according to the invention in
Form eines Zahnradzählers.Shape of a gear counter.
[0040] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Volumenzählers inFIG. 2 shows an embodiment of a volume counter according to the invention in FIG
Form eines Spindelzählers.Shape of a spindle counter.
[0041] Fig. 3 zeigt einen Magneten, der diametral magnetisiert ist.Fig. 3 shows a magnet which is magnetized diametrically.
[0042] Die Bezugszeichen bedeuten: 1: Sensor - axial angeordnet über Drehachse 2: Permanentmagnet 3: Magnethaltebolzen (nicht ferromagnetisch) / mit Lagerbolzen über Presssitz verbunden 4, 4a: Achse Volumenstrommessmittel 5: Gleitlager sensorseitig 6: Volumenstrommessmittel Sensorseite 7: Gleitlager Unterseite 8: Flanschplatte 9: Volumenstrommessmittel 10: Laufgehäuse 11: Dichtung 12: Sensorgehäuse 13: Druckgehäuse 14: Lagerung Hauptspindel 15: Lagerung Hauptspindel 16: Lagerung Nebenspindel 17: Lagerung NebenspindelThe reference numerals mean: 1: sensor - axially arranged about axis of rotation 2: permanent magnet 3: magnetic retaining pin (non-ferromagnetic) / connected with bearing pin via press fit 4, 4a: axis volume flow measuring 5: sliding bearing on the sensor side 6: volumetric flow sensor side 7: plain bearing bottom 8th : Gland plate 9: Volumetric flow meter 10: Bearing housing 11: Gasket 12: Sensor housing 13: Pressure housing 14: Bearing main spindle 15: Bearing main spindle 16: Bearing slave spindle 17: Bearing slave spindle
BEISPIELEEXAMPLES
[0043] Beispiel 1 - Zahnradzähler mit Hall-Sensor (nicht erfindungsgemäß) [0044] Der Volumenzähler umfasst zumindest zwei ineinander eingreifende, drehbare Zahnräder 6, 9, die die Volumenstrommessmittel 6, 9 darstellen, mit jeweils einer Drehachse 4, 4a, die in einer Messkammer angeordnet sind, zumindest einen Permanentmagneten 2 und zumindest einen Sensor 1, wobei der Permanentmagnet 2 diametral magnetisiert ist und axial auf der Drehachse 4 des Zahnrads 6 angeordnet ist und mit diesem verbunden ist; der Sensor 1 in axialer Verlängerung der Drehachse 4 über dem Permanentmagneten 2 angeordnet ist; und wobei der Sensor 1 ein Hall-Sensor ist, der eine Drehwinkeländerung detektiert und berührungslos arbeitet.Example 1 - gear counter with Hall sensor (not according to the invention) The volume meter comprises at least two intermeshing, rotatable gears 6, 9, which constitute the volume flow measuring means 6, 9, each having a rotation axis 4, 4a, in a measuring chamber are arranged, at least one permanent magnet 2 and at least one sensor 1, wherein the permanent magnet 2 is diametrically magnetized and is arranged axially on the axis of rotation 4 of the gear 6 and connected thereto; the sensor 1 is arranged in the axial extension of the rotation axis 4 above the permanent magnet 2; and wherein the sensor 1 is a Hall sensor which detects a rotation angle change and operates without contact.
[0045] Ein Magnet 2 wird an einem Drehachsenende des Zahnrads 6 axial befestigt. Ein Sensor 1 ist in axialer Verlängerung der Drehachse 4 angeordnet, welcher über einen Magneten 2 berührungslos mit der Drehachse 4 des Zahnrads 6 gekoppelt ist. Durch diesen Aufbau kann von einer maximalen Auflösung ausgegangen werden. Ein bidirektionaler Betrieb ist möglich (die Durchflussrichtung ist detektierbar).A magnet 2 is axially fixed to a rotation axis end of the gear 6. A sensor 1 is arranged in the axial extension of the axis of rotation 4, which is coupled via a magnet 2 without contact with the axis of rotation 4 of the gear 6. Due to this structure, a maximum resolution can be assumed. Bidirectional operation is possible (the flow direction is detectable).
[0046] Die diametrale Magnetisierung des Permanentmagneten 2 bedeutet, dass Nord- und Südpol bezüglich der Drehachse 4 einander gegenüber angeordnet sind, d.h. der Permanentmagnet 2 weist die Form eines Zylinders auf und die Grenze zwischen Nord- und Südpol verläuft durch den Mittelpunkt der Grundfläche bzw. Deckfläche und teilt den Zylinder in zwei gleich große Halbzylinder. Dreht sich die Drehachse 4 des Zahnrads 6, dreht sich der Permanentmagnet 2 mit und mit ihm das Magnetfeld, wodurch eine Messung der Drehzahl möglich ist. Dies stellt eine äußerst vorteilhafte Messmöglichkeit der Umdrehung der Zahnräder 6, 9 und somit eine Berechnungsmöglichkeit der Volumenstroms dar. Ein diametral magnetisierter Permanentmagnet 2 ist in Fig. 3 dargestellt.The diametral magnetization of the permanent magnet 2 means that north and south poles are arranged opposite to each other with respect to the rotation axis 4, i. the permanent magnet 2 has the shape of a cylinder and the boundary between the north and south pole passes through the center of the base or top surface and divides the cylinder into two equal-sized half-cylinder. Rotates the axis of rotation 4 of the gear 6, the permanent magnet 2 rotates with and with it the magnetic field, whereby a measurement of the speed is possible. This represents an extremely advantageous possibility of measuring the rotation of the gears 6, 9 and thus a possible calculation of the volume flow. A diametrically magnetized permanent magnet 2 is shown in FIG.
[0047] Der Permanentmagnet 2 kann auch über der Drehachse 4a des Zahnrads 9 angeordnet sein. Ebenso kann sowohl über der Drehachse 4 des Zahnrads 6 und über der Drehachse 4a des Zahnrads 9 ein Permanentmagnet 2 angeordnet sein. Die restlichen Details einer solchen Anordnung können wie oben beschrieben sein.The permanent magnet 2 can also be arranged above the axis of rotation 4 a of the gear 9. Likewise, a permanent magnet 2 can be arranged both above the axis of rotation 4 of the toothed wheel 6 and above the axis of rotation 4a of the toothed wheel 9. The remaining details of such an arrangement may be as described above.
[0048] Die Drehachsen der Zahnräder 6, 9 sind senkrecht zur Fließrichtung des Fluids angeordnet. Eine Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt. Die Zahnräder 6, 9 werden radial angeströmt und werden dadurch in eine Drehbewegung versetzt.The axes of rotation of the gears 6, 9 are arranged perpendicular to the flow direction of the fluid. An embodiment is shown in FIG. The gears 6, 9 are flowed radially and are thereby placed in a rotary motion.
[0049] Es kann eine druckfeste Trennwand zwischen der Messkammer und dem Sensor 1 angeordnet sein. Dadurch ist der Sensor 1 von der Messkammer entkoppelt und sitzt außerhalb des Fluidbereichs. Der Sensor 1 ist durch die druckfeste Trennwand auch vom Förderdruck entkoppelt. Somit muss der Sensor nicht druckresistent ausgeführt sein.It can be arranged a pressure-resistant partition between the measuring chamber and the sensor 1. As a result, the sensor 1 is decoupled from the measuring chamber and is located outside the fluid area. The sensor 1 is decoupled from the discharge pressure by the flameproof partition. Thus, the sensor does not have to be pressure resistant.
[0050] Die druckfeste Trennwand kann amagnetisch sein. Dadurch interferiert sie nicht mit dem Permanentmagneten.The flameproof partition may be non-magnetic. As a result, it does not interfere with the permanent magnet.
[0051] Es kann jedem Volumenstrommessmittel ein Sensor 1 zugeordnet sein. Damit kann jedes Volumenstrommessmittel einzeln gemessen werden. Eine etwaige Unregelmäßigkeit zwischen den Volumenstrommessmitteln kann durch die genaue Messung durch den Sensor 1 bemerkt und korrigiert werden.It can be assigned to each volume flow measuring a sensor 1. Thus, each volumetric flow meter can be measured individually. Any irregularity between the volumetric flow measuring means can be noticed and corrected by the accurate measurement by the sensor 1.
[0052] Der Sensor 1 kann hermetisch vom Fluidvolumen abgetrennt sein und/oder außerhalb der Messkammer angeordnet sein. Die Messkammer kann dadurch kompakter gebaut sein, und der Sensor 1 kann, wenn kein Bedarf an einer Messung mehr besteht, einfach entfernt werden, ohne den restlichen Aufbau der Messkammer zu beeinflussen.The sensor 1 may be hermetically separated from the fluid volume and / or arranged outside the measuring chamber. The measuring chamber can thus be made more compact, and the sensor 1 can be easily removed, if there is no longer a need for a measurement, without affecting the remaining structure of the measuring chamber.
[0053] Die Zahnräder 6, 9 können auch Zahnräder mit veränderbaren, meist in der Länge veränderbaren, Zähnen sein, z.B. Flügelzellen, wie sie beispielweise in Flügelzellenpumpen oder Drehschieberpumpen verwendet werden; Flügelzellen weisen in diesem Fall zwei Zähne auf, die in der Länge veränderbar sind. Die Anzahl der Zähne ist jedoch nicht auf eine bestimmte Zahl eingeschränkt.The gears 6, 9 may also be gears with variable, usually adjustable in length, teeth, e.g. Vane cells, such as those used in vane pumps or rotary vane pumps; Vane cells in this case have two teeth that are variable in length. However, the number of teeth is not limited to a certain number.
[0054] Der Sensor 1 ist ein Hall-Sensor. Es kann die exakte und absolute Position der Drehachse und somit die exakte und absolute Position der Stellung der Zahnräder bestimmt werden, dadurch kann das exakte Volumen bestimmt werden. Der Aufbau ist weitgehend unempfindlich gegen Positionierung des Sensors 1 (dieser kann leicht außermittig sein, ohne das Messergebnis zu verfälschen). Somit besteht die Möglichkeit, dass die Volumenmesszelle geeicht werden kann und theoretisch das Fördervolumen jedes einzelnen Zahnes definiert werden kann.The sensor 1 is a Hall sensor. It can be the exact and absolute position of the axis of rotation and thus the exact and absolute position of the position of the gears are determined, thereby the exact volume can be determined. The structure is largely insensitive to positioning of the sensor 1 (this can easily be off-centered, without falsifying the measurement result). Thus, there is the possibility that the volume measuring cell can be calibrated and theoretically the delivery volume of each individual tooth can be defined.
[0055] Beispiel 1b - Zahnradzähler mit Hall-Sensor-Array [0056] Ausgehend von dem Volumenzähler in Beispiel 1 kann der Hall- Sensor als Hall-Sensor-Array ausgeführt sein, das eine Drehwinkeländerung detektiert und berührungslos arbeitet. Ein Hall-Sensor-Array ist eine Anordnung von vielen einzelnen Hall-Sensoren, welche im Fall eines Drehwinkelsensors kreisförmig um den Mittelpunkt angeordnet sind. Diese große Anzahl von Hall-Sensoren als Hall-Sensor-Array ermöglicht eine noch genauere Auflösung der absoluten Position der Zahnräder. Mit dem Hall-Sensor-Array kann mit aktuellem technischem Stand eine Auflösung von bis zu 14 bit (16384 Impulse/Umdrehung) erreicht werden. Je mehr Hall-Sensoren im Array angeordnet sind, umso höher ist die Auflösung.Example 1b - Gear Counter with Hall Sensor Array Starting from the volume counter in Example 1, the Hall sensor can be designed as a Hall sensor array, which detects a rotation angle change and operates without contact. A Hall sensor array is an array of many individual Hall sensors, which in the case of a rotation angle sensor are arranged in a circle around the center. This large number of Hall sensors as a Hall sensor array allows even more accurate resolution of the absolute position of the gears. With the Hall sensor array, a resolution of up to 14 bits (16384 pulses / revolution) can be achieved with the current state of the art. The more Hall sensors in the array, the higher the resolution.
[0057] Beispiel 2 - Spindelzähler mit Hall-Sensor (nicht erfindungsgemäß) [0058] Der Volumenzähler umfasst zumindest zwei ineinander eingreifende, drehbare Schraubenspindeln bzw. Spindeln 6, 9, die die Volumenstrommessmittel 6, 9 darstellen, mit jeweils einer Drehachse 4, 4a, die in einer Messkammer angeordnet sind, zumindest einen Permanentmagneten 2 und zumindest einen Sensor 1, wobei der Permanentmagnet 2 diametral magnetisiert ist und axial auf der Drehachse 4 der Schraubenspindel 6 angeordnet ist und mit dieser verbunden ist; der Sensor 1 in axialer Verlängerung der Drehachse 4 über dem Permanentmagneten 2 angeordnet ist; und wobei der Sensor 1 ein Hall-Sensor ist, der eine Drehwinkeländerung detektiert und berührungslos arbeitet.Example 2 - spindle counter with Hall sensor (not according to the invention) The volume meter comprises at least two intermeshing, rotatable screw spindles or spindles 6, 9, which constitute the volume flow measuring means 6, 9, each having a rotation axis 4, 4a which are arranged in a measuring chamber, at least one permanent magnet 2 and at least one sensor 1, wherein the permanent magnet 2 is diametrically magnetized and is arranged axially on the axis of rotation 4 of the screw 6 and connected thereto; the sensor 1 is arranged in the axial extension of the rotation axis 4 above the permanent magnet 2; and wherein the sensor 1 is a Hall sensor which detects a rotation angle change and operates without contact.
[0059] Ein Magnet 2 wird an einem Drehachsenende der Schraubenspindel 6 axial befestigt. Ein Sensor 1 ist in axialer Verlängerung der Drehachse 4 angeordnet, welcher über einen Magneten 2 berührungslos mit der Drehachse 4 der Schraubenspindel 6 gekoppelt ist. Durch diesen Aufbau kann von einer maximalen Auflösung ausgegangen werden. Ein bidirektionaler Betrieb ist möglich (die Durchflussrichtung ist detektierbar).A magnet 2 is axially fixed to a rotary shaft end of the screw shaft 6. A sensor 1 is arranged in the axial extension of the axis of rotation 4, which is coupled via a magnet 2 without contact with the axis of rotation 4 of the screw 6. Due to this structure, a maximum resolution can be assumed. Bidirectional operation is possible (the flow direction is detectable).
[0060] Die diametrale Magnetisierung des Permanentmagneten 2 bedeutet, dass Nord- und Südpol bezüglich der Drehachse 4 einander gegenüber angeordnet sind, d.h. der Permanentmagnet 2 weist die Form eines Zylinders auf und die Grenze zwischen Nord- und Südpol verläuft durch den Mittelpunkt der Grundfläche bzw. Deckfläche und teilt den Zylinder in zwei gleich große Halbzylinder. Dreht sich die Drehachse 4 der Schraubenspindel 6, dreht sich der Permanentmagnet 2 mit und mit ihm das Magnetfeld, wodurch eine Messung der Drehzahl möglich ist. Dies stellt eine äußerst vorteilhafte Messmöglichkeit der Umdrehung des Schraubenspindeln 6, 9 und somit eine Berechnungsmöglichkeit der Volumenstroms dar. Ein diametral magnetisierter Permanentmagnet 2 ist in Fig. 3 dargestellt.The diametral magnetization of the permanent magnet 2 means that north and south poles are arranged opposite to each other with respect to the rotation axis 4, i. the permanent magnet 2 has the shape of a cylinder and the boundary between the north and south pole passes through the center of the base or top surface and divides the cylinder into two equal-sized half-cylinder. Rotates the axis of rotation 4 of the screw 6, the permanent magnet 2 rotates with and with it the magnetic field, whereby a measurement of the speed is possible. This represents an extremely advantageous possibility of measuring the revolution of the screw spindles 6, 9 and thus a possible calculation of the volumetric flow. A diametrically magnetized permanent magnet 2 is shown in FIG.
[0061] Der Permanentmagnet 2 kann auch über der Drehachse 4a der Schraubenspindel 9 angeordnet sein. Ebenso kann sowohl über der Drehachse 4 der Schraubenspindel 6 und über der Drehachse 4a der Schraubenspindel 9 ein Permanentmagnet 2 angeordnet sein. Die restlichen Details einer solchen Anordnung können wie oben beschrieben sein.The permanent magnet 2 can also be arranged above the axis of rotation 4a of the screw spindle 9. Likewise, a permanent magnet 2 can be arranged both above the axis of rotation 4 of the screw spindle 6 and above the axis of rotation 4a of the screw spindle 9. The remaining details of such an arrangement may be as described above.
[0062] Die Drehachsen der Schraubenspindeln 6, 9 sind parallel zur Fließrichtung des Fluids angeordnet. Eine Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Die Schraubenspindeln 6, 9 werden axial angeströmt und werden dadurch in eine Drehbewegung versetzt.The axes of rotation of the screw spindles 6, 9 are arranged parallel to the flow direction of the fluid. An embodiment is shown in FIG. The screw spindles 6, 9 are flowed axially and are thereby set in a rotary motion.
[0063] Es kann eine druckfeste Trennwand zwischen der Messkammer und dem Sensor 1 angeordnet sein. Dadurch ist der Sensor 1 von der Messkammer entkoppelt und sitzt außerhalb des Fluidbereichs. Der Sensor 1 ist durch die druckfeste Trennwand auch vom Förderdruck entkoppelt. Somit muss der Sensor nicht druckresistent ausgeführt sein.It may be arranged a pressure-resistant partition between the measuring chamber and the sensor 1. As a result, the sensor 1 is decoupled from the measuring chamber and is located outside the fluid area. The sensor 1 is decoupled from the discharge pressure by the flameproof partition. Thus, the sensor does not have to be pressure resistant.
[0064] Die druckfeste Trennwand kann amagnetisch sein. Dadurch interferiert sie nicht mit dem Permanentmagneten.The flameproof partition may be non-magnetic. As a result, it does not interfere with the permanent magnet.
[0065] Es kann jedem Volumenstrommessmittel ein Sensor 1 zugeordnet sein. Damit kann jedes Volumenstrommessmittel einzeln gemessen werden. Eine etwaige Unregelmäßigkeit zwischen den Volumenstrommessmitteln kann durch die genaue Messung durch den Sensor 1 bemerkt und korrigiert werden.It can be assigned to each volume flow measuring a sensor 1. Thus, each volumetric flow meter can be measured individually. Any irregularity between the volumetric flow measuring means can be noticed and corrected by the accurate measurement by the sensor 1.
[0066] Der Sensor 1 kann hermetisch vom Fluidvolumen abgetrennt sein und/oder außerhalb der Messkammer angeordnet sein. Die Messkammer kann dadurch kompakter gebaut sein, und der Sensor 1 kann, wenn kein Bedarf an einer Messung mehr besteht, einfach entfernt werden, ohne den restlichen Aufbau der Messkammer zu beeinflussen.The sensor 1 can be hermetically separated from the fluid volume and / or arranged outside the measuring chamber. The measuring chamber can thus be made more compact, and the sensor 1 can be easily removed, if there is no longer a need for a measurement, without affecting the remaining structure of the measuring chamber.
[0067] Der Sensor 1 ist ein Hall-Sensor. Es kann die exakte und absolute Position der Drehachse und somit die exakte und absolute Position der Stellung der Spindel bestimmt werden, dadurch kann das exakte Volumen bestimmt werden. Der Aufbau ist weitgehend unempfindlich gegen Positionierung des Sensors 1 (dieser kann leicht außermittig sein, ohne das Messergebnis zu verfälschen). Somit besteht die Möglichkeit, dass die Volumenmesszelle geeicht werden kann und theoretisch das Fördervolumen jeder einzelnen erzeugten Kammer in der Spindel definiert werden kann.The sensor 1 is a Hall sensor. It can be the exact and absolute position of the axis of rotation and thus the exact and absolute position of the position of the spindle can be determined, thereby the exact volume can be determined. The structure is largely insensitive to positioning of the sensor 1 (this can easily be off-centered, without falsifying the measurement result). Thus, there is the possibility that the volume measuring cell can be calibrated and theoretically the delivery volume of each individual chamber generated in the spindle can be defined.
[0068] Beispiel 2b - Spindelzähler mit Hall-Sensor-ArrayExample 2b - spindle counter with Hall sensor array
Ausgehend von dem Volumenzähler in Beispiel 2 kann der Hall- Sensor als Hall-Sensor-Array ausgeführt sein, das eine Drehwinkeländerung detektiert und berührungslos arbeitet. Ein Hall-Sensor-Array ist eine Anordnung von vielen einzelnen Hall-Sensoren welche im Fall eines Drehwinkelsensors kreisförmig um den Mittelpunkt angeordnet sind. Diese große Anzahl von Hall-Sensoren als Hall-Sensor-Array ermöglicht eine noch genauere Auflösung der absoluten Position der Spindel. Mit dem Hall-Sensor-Array kann mit aktuellem technischem Stand eine Auflösung von bis zu 14 bit (16384 Impulse/Umdrehung) erreicht werden. Je mehr Hall-Sensoren im Array angeordnet sind, umso höher ist die Auflösung.Starting from the volume counter in Example 2, the Hall sensor can be designed as a Hall sensor array, which detects a rotation angle change and operates without contact. A Hall sensor array is an array of many individual Hall sensors, which in the case of a rotation angle sensor are arranged in a circle around the center. This large number of Hall sensors as Hall sensor array allows an even more accurate resolution of the absolute position of the spindle. With the Hall sensor array, a resolution of up to 14 bits (16384 pulses / revolution) can be achieved with the current state of the art. The more Hall sensors in the array, the higher the resolution.
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