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PATENTANSPRÜCHE
1. Durchflussmengenmesser mit digitaler Fernanzeige der
Messwerte, mit Mitteln zur Erfassung der Strömungsgeschwin digkeit eines zu messenden Fluidums und zur Umformung der
Strömungsgeschwindigkeit in eine kontinuierliche Rotation eines Ausgangsgliedes; einer an den Erfassungsmitteln ange ordneten Umformungsvorrichtung für schrittweise Bewegung, welche Umformungsvorrichtung ein Untersetzungsgetriebe ent hält und bei welcher sich jedesmal dann ein Ausgangsglied schrittweise dreht, wenn die Drehung ihres sich mit dem Aus gangsglied der Erfassungsmittel kontinuierlich drehenden Ein gangsgliedes ein bestimmtes Mass erreicht;
einem an der Um formungsvorrichtung angeordneten Impulsgenerator, welcher einen von dem Ausgangsglied der Umformungsvorrichtung angetriebenen Rotor und eine Spule enthält, die bei der schritt weisen Drehung des Ausgangsgliedes der Umformungsvor richtung Treibimpulse erzeugt; und einer von dem Impulsgene rator entfernt angeordneten Anzeigevorrichtung zur digitalen
Anzeige der Durchflussmenge, welche eine eine Reihe Anzei gescheiben aufweisende Zählvorrichtung und einen elektro mechanischen Wandler für den Antrieb der Zählvorrichtung mit Treibimpulsen des Impulsgenerators enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Anzeigevorrichtung und den
Impulsgenerator ein Impulsmotor (34) geschaltet ist und die
Umformungsvorrichtung (40) für schrittweise Bewegung eine
Kurvenscheibe (54),
die einen konzentrischen Teil (54a) mit gleichbleibenden Radius und an ihrem Umfang Eingriffsaus nehmungen (54b) hat, und ein schrittweise bewegtes Glied (57) mit einer Mehrzahl von in die Eingriffsausnehmungen (54b) der
Kurvenscheibe (54) eingreifenden Vorsprüngen (57a) enthält.
2. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung (40) für schrittweise Bewegung eine Treibscheibe (53) enthält, die von einem Eingangsglied (21) über ein Untersetzungsgetriebe (43 bis 50) mit reduzierter Geschwindigkeit kontinuierlich drehbar ist, und die Kurvenscheibe (54) koaxial mit der Treibscheibe (53) angeordnet und gegenüber der Treibscheibe um einen bestimmten Winkel drehbar ist und dass auf einer zur Drehachse (19) derTreibscheibe (53) parallelen Achse (20) eine Federtrommel (55) und das schrittweise bewegte Glied (57) derart angeordnet sind, dass das schrittweise bewegte Glied (57) durch Drehung der Federtrommel (55) zu einer Drehung nur in einer Richtung gezwungen wird,
wobei das schrittweise bewegte Glied (57) bei in die Eingriffsausnehmungen (54b) der Kurvenscheibe (54) nicht eingerasteten Vorsprüngen (57a) durch den konzentrischen Teil (54a) der Kurvenscheibe gegen die Vorspannung der Feder in der Federtrommel (55) für eine Drehung blockiert ist und durch die Vorspannkraft der Federtrommel um einen bestimmten Drehwinkel schnell gedreht wird, wenn bei Drehung der Kurvenscheibe ein Vorsprung (57a) in eine Eingriffsausnehmung (54b) der Kurvenscheibe eingreift, um eine intermittierende Drehung eines Ausgangsgliedes (58) der Umformungsvorrichtung (40) für schrittweise Bewegung zu erhalten.
3. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheibe (53) an ihrem Umfang eine bogenförmige Ausnehmung (53a) aufweist, die Kurvenscheibe (54) auf einer Stirnseite einen in die bogenförmige Ausnehmung (53a) der Treibscheibe (53) eingreifenden Bolzen (54c) trägt, sodass der Drehwinkel, um den die Treibscheibe und die Kurvenscheibe gegeneinander gedreht werden können, durch den Bolzen und die bogenförmige Ausnehmung bestimmt ist.
4. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (54) zwei einander diametral gegenüberliegende Eingriffsausnehmungen (54b) und das schrittweise bewegte Glied (57) vier mit einem Winkelabstand von 90" angeordnete Vorsprünge (57a) aufweist.
5. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung (40) für schrittweise Bewegung und der Impulsgenerator (15) in einem Gehäuse (13) zu einer auf den Erfassungsmitteln (10) befestigbaren und austauschbaren Baueinheit zusammengefasst sind.
Die Erfindung betrifft einen Durchflussmengenmesser mit digitaler Fernanzeige der Messwerte, mit Mitteln zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit eines zu messenden Fluidums und zur Umformung der Strömungsgeschwindigkeit in eine kontinuierliche Rotation eines Ausgangsgliedes; einer an den Erfassungsmitteln angeordneten Umformungsvorrichtung für schrittweise Bewegung, welche Umformungsvorrichtung ein Untersetzungsgetriebe enthält und bei welcher sich jedesmal dann ein Ausgangsglied schrittweise dreht, wenn die Drehung ihres sich mit dem Ausgangsglied der Erfassungsmittel kontinuierlich drehenden Eingangsgliedes ein bestimmtes Mass erreicht;
einem an der Umformungsvorrichtung angeordneten Impulsgenerator, welcher einen von dem Ausgangsglied der Umformungsvorrichtung angetriebenen Rotor und eine Spule enthält, die bei der schrittweisen Drehung des Ausgangsgliedes der Umformungsvorrichtung Treibimpulse erzeugt; und einer von dem Impulsgenerator entfernt angeordneten Anzeigevorrichtung zur digitalen Anzeige der Durchflussmenge, welche eine eine Reihe Anzeigescheiben aufweisende Zählvorrichtung und einen elektromechanischen Wandler für den Antrieb der Zählvorrichtung mit Treibimpulsen des Impulsgenerators enthält.
Mit einem solchen Strömungsmesser wird der an irgendeiner Stelle stattfindende Verbrauch an Fluidum an einem entfernten Ort digital angezeigt, ohne dass Trockenelemente oder handels übliche Stromquellen benutzt werden müssen.
Ein mit einem solchen Impulsgenerator ausgerüsteter Strömungsmesser weist demnach nicht die verschiedenen Nachteile der handelsübliche Stromquellen oder Trockenelemente enthaltenden Strömungsmesser auf. Bei einem von einer im Handel erhältlichen Stromquelle betriebenen Strömungsmesser kann es z. B. vorkommen, dass der Schalter nicht richtig betätigt wird oder dass Kontaktabbrand auftritt, während bei ein mit einem Trockenelement betriebenen Strömungsmesser zusätzliche Personalkosten entstehen, da das Trockenelement regelmässig ausgewechselt werden muss, und Probleme bei der Gewährleistung der Betriebssicherheit des Strömungsmessers und bei der Vermeidung oder Verringerung der für die Instandhaltung und Inspektion benötigten Arbeiten auftreten.
Die mit Impulsgeneratoren betriebenen Strömungsmesser haben alle diese Probleme beseitigt und dementsprechend werden solche Strömungsmesser neuerdings weitaus am meisten verwendet.
Herkömmliche Strömungsmesser dieser Art enthalten Impulsgeneratoren, wie sie z. B. im US-Patent Nr. 3 555 902 beschrieben sind. Derartige bekannte Strömungsmesser sind jedoch in einigen Punkten verbesserungsbedürftig; so wurde bisher in dem Abschnitt für die digitale Anzeige des Fluidumverbrauchs mittels von dem Impulsgenerator erhaltener elektrischer Impulse ein magnetischer Zählmechanismus verwendet.
Hierzu ist ein verhältnismässig grosser Generator erforderlich, der seinerseits dazu zwingt, für den eine Umformung von Rotationsenergie aus den Erfassungsmitteln in intermittierende Rotationsenergie erfordernden Antrieb des Magnetkerns eine grossdimensionierte Umwandlungsvorrichtung für schrittweise Bewegung vorzusehen, damit an den Drehantrieb des Gene rator-Magnetkerns eine ausreichende Leistung abgegeben wird.
Wie in den Figuren 2 und 3 des vorstehend erwähnten US Patentes No. 3 555 902 gezeigt ist, enthält bei dem herkömm
lichen Strömungsmesser die Schritt-Umwandlungsvorrichtung eine kontinuierlich drehende Kurvenscheibe und einen Hebel, der mit der Kurvenscheibe in Eingriff steht und bei drehender Kurvenscheibe über einen vorgegebenen Winkel schnell hin und her verschwenkt wird, wobei das Ganze so konstruiert ist, dass der Generator durch die hin und her gehende Schwenkbewegung des Hebels angetrieben wird. Bei einer solchen Konstruktion ist es jedoch nicht möglich, den Achsenabstand zwischen Kurvenscheibe und Hebel wesentlich zu verringern, so dass es äusserst schwierig war, die Schritt-Umwandlungsvorrichtung zu verkleinern.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen mit einem Impulsgenerator ausgerüsteten Strömungsmesser zu schaffen, der im ganzen von kompakter Bauweise ist, weniger Betriebsener gie benötigt als bekannte Strömungsmesser dieser Art, geringe
Herstellungskosten verursacht und zudem zuverlässig im
Betrieb ist.
Der erfindungsgemässe Digital-Strömungsmesser für Fern anzeige der Messwerte ist dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen die Anzeigevorrichtung und den Impulsgenerator ein
Impulsmotor geschaltet ist und die Umformungsvorrichtung für schrittweise Bewegung eine Kurvenscheibe, die einen konzentrischen Teil mit gleichbleibenden Radius und an ihrem Umfang Eingriffsausnehmungen hat, und ein schrittweise bewegtes Glied mit einer Mehrzahl von in die Eingriffsausnehmungen der Kurvenscheibe eingreifenden Vorsprüngen enthält.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines zum Teil aufgebrochenen Strömungsmessers nach der Erfindung, bei welchem der die Erfassungsmittel und den Impulsgenerator enthaltende Teil freigelegt ist,
Fig. 2 eine in verkleinertem Massstab dargestellte Aufsicht auf den in Fig. 1 wiedergegebenen Strömungsmesser,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Strömungsmessers nach der Erfindung und die
Figuren 4 bis 6 Diagramme für die mit dem Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3 erfassten Teile des Strömungsmessers, die das Betriebsverhalten von Kurvenscheibe und schrittweise bewegtem Glied des Strömungsmessers nach der Erfindung veranschaulichen.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher ein zum Messen des Verbrauchs von Leitungswasser geeigneter Strömungsmesser nach der Erfindung gezeigt ist, wobei eine wasserdichte Erfassungsvorrichtung 10 in eine Hauptwasserleitung 11 eingeschaltet ist. Die Erfassungsvorrichtung 10 kann aus jenen wohlbekannten Vorrichtungen ausgewählt sein, die von dem strömenden Leitungswasser angetriebene Drehläufer (nicht dargestellt) enthalten. Diese Erfassungsvorrichtung 10 wandelt dynamisch die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluidums in eine kontinuierliche Drehbewegung um und überträgt diese auf ein Ausgangsglied 12. Auf der Erfassungsvorrichtung 10 ist ein im wesentlichen zylindrisches Kunststoffgehäuse 13 abnehmbar befestigt, wobei ein mit einem Aussengewinde 13a versehener Gehäuse-Bodenteil in ein in der Erfassungsvorrichtung vorhandenes Muttergewinde 10a eingeschraubt ist.
In der unteren Hälfte des Gehäuses 13 ist ein Kunststoffrahmen 14 gehalten und in der oberen Hälfte ist ein Impulsgenerator 15 angeordnet. Der Rahmen 14 besteht aus einer oberen Platte 14a, die etwa in Gehäusemitte liegt, einer unteren Platte 14b im unteren Gehäusebereich und mehreren vertikalen Schenkeln 14c (von denen nur einer gezeigt ist), die die beiden Platten miteinander verbinden. Zwischen die obere und untere Platte 14a, 14b sind fünf Achsen oder Wellen 16, 17, 18, 19 und 20 eingesetzt, die, wie in Fig. 3 gezeigt ist, vertikal und zueinander parallel ausgerichtet drehbar gelang rt sind. Die untere Platte 14b trägt eine Magnetscheibe 21 als Eingangsglied, die mit einer anderen, auf dem Ausgangsglied 12 der Erfassungsvorrichtung 10 befestigten Magnetscheibe 22 korrespondiert.
Beide Magnetscheiben 21, 22 bilden eine magnetische Kupplung, die so konstruiert ist, dass die Drehung der Eingangsscheibe 21 mit der Drehung des Ausgangsgliedes 12 übereinstimmt.
Der genannte Impulsgenerator 15 besteht aus einer Drehwelle 23, einem an ihr im unteren Bereich befestigten Getrieberad 24, einem auf der Welle befestigten Rotor 25, einer Spule 26, einem Eisenkern 27 und einer die vorstehend genannten Bestandteile zu einem kompakten Aggregat zusammenfassenden Haube 28.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Impulsgenerator 15 elektrisch durch Leitungen 31 mit einer entfernt aufgestellten Anzeigevorrichtung 30 verbunden. Die Anzeigevorrichtung 30 weist ein aus einer Reihe Anzeigescheiben 32 bestehendes Zählmittel auf, wobei das Zählmittel über ein Zwischengetriebe 33 mit einem Impulsmotor 34 als elektromechanischer Wandler verbunden ist. Wenn elektrische Treibimpulse von dem Impulsgenerator 15 abgegeben werden, wird der Motor 34 über die Leitungen 31 erregt und die Motorwelle wird um einen bestimmten Winkel gedreht. Die Drehung der Motorwelle wird dann von dem Zwischengetriebe 33 auf die Anzeigescheibe 32 übertragen, die den Fluidumverbrauch digital anzeigen.
Mit Bezug auf Fig. 3 wird nun eine Umformungsvorrichtung für Schrittbewegung zum Antreiben des Impulsgenerators 15 beschrieben. Die vorstehend schon erwähnte Magnetscheibe 21 ist auf einer in der unteren Rahmenplatte 14b gelagerten Welle 41 befestigt, auf der zudem ein Getrieberad 42 befestigt ist. Das Getrieberad 42 bildet zusammen mit einer Reihe weiterer Räder, die die auf der Welle 16 angeordneten Räder 43, 44, die Räder 45, 46 der Welle 17 und die von der Welle 19 getragenen Räder 47, 48 umfasst, ein Untersetzungsgetriebe. Auf der Welle 19 ist auch ein Schaltrad 51 befestigt, in das eine Sperrklinke 52 eingreift, um für die Welle 19 eine Drehung nur in einer Richtung zuzulassen.
Wie die in einem grösseren Massstab gezeichneten Figuren 4 bis 6 zeigen, ist auf der Welle 19 eine Treibscheibe 53 befestigt.
An ihrem Umfang weist die Scheibe 53 eine sich über einen Winkel von etwa 1200 erstreckende bogenförmige Ausnehmung 53a auf. Die Welle 19 trägt eine Kurvenscheibe 54, die durch einen Eingriff von der Treibscheibe 53 mit der Welle gedreht werden kann. Die Kurvenscheibe 54 hat einen konzentrischen Teil 54a mit gleichbleibenden Radius und einander diametral gegenüberliegende Eingriffsausnehmungen 54b an ihrem Aussenumfang. Auf der einen Seite der Kurvenscheibe 54 ist ein Bolzen 54c angeformt, der axial von ihr absteht und in die bogenförmige Ausnehmung 53a derTreibscheibe 53 eingreift. Auf diese Weise können sich die Kurvenscheibe 54 und die Treibscheibe 53 gegeneinander nur über einen durch die bogenförmige Ausnehmung 53a und den Kupplungsbolzen 54c bestimmten und auf etwa 90" begrenzten Winkel verdrehen.
Auf einer Welle 20 ist drehbar eine Federtrommel 55 angeordnet, deren an ihrem Aussenmantel angeformter Zahnkranz 55a mit dem Zahnrad 50 des Untersetzungsgetriebes kämmt.
Innerhalb der Trommel 55 ist eine Schneckenfeder 56 um die Welle 20 gelegt, wobei die Schneckenfeder an der Innenseite der Trommel 55 anliegt. Das äussere Ende 56a der Schneckenfeder 56 ist an der Trommel 55 befestigt, während ihr inneres Ende 56b an einer Nabe 57b eines schrittweise bewegten Gliedes 57 befestigt ist. Das Schrittglied 57 hat vier an seinem Aussenumfang angeformte Vorsprünge 57a, die voneinander einen Winkelabstand von 90" haben, so dass das Ganze ein Zahnrad darstellt. Wie im folgenden beschrieben wird, sind die Vorsprünge 57a so geformt, dass sie in die Eingriffsausnehmungen 54b der Kurvenscheibe 54 hineinpassen. Das auf der Welle 20 drehbar angeordnete Glied 57 wird durch die Spannkraft der Feder 56 zur Drehung nur in einer Richtung gezwungen.
Wie weiter in Fig. 4 zu sehen ist, ist das Schrittglied 57 gewöhnlich so gehalten, dass immer nur jeweils zwei benachbarte der vier Vorsprünge 57a mit dem konzentrischen Teil 54a der Kurvenscheibe 54 in Berührung stehen und sich dann das Schrittglied nicht drehen kann.
Ein mit dem Schrittglied 57 einstückiges Zahnrad 58 dient als Ausgangs- oder Abtriebsglied.
Es wird nun die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Strömungsmessers behandelt.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Leitungswassers wird von der Erfassungsvorrichtung 10 als kontinuierliche Drehung ihres Ausgangsgliedes 12 festgestellt. Die Rotation wird durch die magnetische Kupplung zwischen den Magnetscheiben direkt auf das Eingangsglied 21 übertragen. Die Drehgeschwindigkeit des Eingangsgliedes 21 wird durch das Untersetzungsgetriebe reduziert und die resultierende Rotation auf die Treibscheibe 53 und die Federtrommel 55 übertragen. Die Treibscheibe 53 dreht dann mit der Welle 19 im Uhrzeigersinn, was in Fig. 4 durch den Pfeil P veranschaulicht ist. Wenn ein Ende ihrer bogenförmigen Ausnehmung 53a auf den Bolzen 54c der Kurvenscheibe trifft, wird die Kurvenscheibe 54 zusammen mit der Treibscheibe 53 im Uhrzeigersinn gedreht.
Andererseits wird durch die Drehung der Federtrommel 55 die Vorspannung der Schneckenfeder 56 zunehmen mit der Tendenz, die Treibscheibe 57 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, wie es in Fig. 4 ersichtlich ist. Das Schrittglied 57 wird sich jedoch nicht drehen können, da es mit dem konzentrischen Teil 54a der Kurvenscheibe 54 in Eingriff steht. Wenn eine der Eingriffsausnehmungen 54b der Kurvenscheibe 54 einen der Vorsprünge 57a des Schrittgliedes 57 erreicht, wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der Vorsprung 57a wegen der auf das Schrittglied 57 wirkenden vollen, dem Uhrzeigersinn entgegen gerichteten Spannung der Feder 56 schnell in die Eingnffsausnehmung 54b eingreifen.
Von der Federkraft der Schneckenfeder wird dann das Schrittglied 57 gegen den Uhrzeigersinn weitergedreht und die Kurvenscheibe 54 wird im Uhrzeigersinn relativ zur Treibscheibe 53 durch die Drehkraft des Schrittgliedes 57 gedreht. Als Folge davon kommt das Schrittglied 57 wiederum in Kontakt mit dem konzentrischen Teil 54a der Kurvenscheibe 54 und wird dadurch in einer um 90" gegen den Uhrzeigersinn gedrehten Position angehalten. Die während dieser Zeitspanne schnelle Drehung der Treibscheibe 57 bewirkt über das Abtriebsrad 58, das Getrieberad 24 und die Drehwelle 23 eine augenblickliche Drehung des Rotors 25 um den vorbestimmten Winkel (z. B.
90"), so dass von dem Impulsgenerator 15 ein elektrischer Spannungsimpuls erzeugt wird. Der elektrische Spannungsimpuls wird durch die Leitung 31 zum Impulsmotor 34 übertragen, wodurch über den Drehantrieb die Anzeigescheiben 32 um einen Schritt weitergeschaltet werden.
Der Strömungsmesser ist bei dieser Ausführung so konstruiert, dass der Durchfluss von 1 m3 Leitungswasser das Schrittglied 57 jeweils um 90" weiterdreht und von dem Impulsgenerator 15 ein Impuls abgegeben wird, durch den an den Anzeigescheiben 32 der Verbrauch von 1 m3 angezeigt wird.
Bei dem Strömungsmesser nach der Erfindung sind eine Kurvenscheibe und ein Schrittglied 57 besonderer Ausgestaltung vorgesehen, die eine wesentliche Verkleinerung des gegenseitigen Abstandes der Wellen 19 und 20 zulässt und ausserdem gestattet, dass die die anderen Getrieberäder des Unterset zungsgetriebes tragenden Wellen 16, 17 und 18 rund um die genannten Wellen 19 und 20 herum angeordnet werden, wodurch ein nur sehr kleiner Platzbedarf gewährleistet ist. Da der Rotor 25 des Impulsgenerators 15 schrittweise nur in einer Richtung drehbar ist, kann der Impulsmotor 34 über die erzeugten Spannungsimpulse die intermittierende Drehbewegung fortwährend in einer feststehenden Richtung auf die Anzeigescheiben 32 übertragen.
Daher ist zwischen den Anzeigescheiben 32 und dem Impulsmotor 34 keine komplizierte Vorrichtung zur Steuerung der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung erforderlich. Überdies ist für den Antrieb des Impulsmotors 34 nur eine verhältnismässig geringe Energie nötig, so dass der Impulsgenerator 15 klein sein kann. So können der Impulsgenerator 15 und die Umformungsvorrichtung 40 für schrittweise Bewegung zur Gänze in einem einzigen kleinen zylindrischen Gehäuse 13 untergebracht sein, was den Vorteil ergibt, dass das Gehäuse 13 als ein auswechselbarer Baustein auf der Erfassungsvorrichtung 10 montiert werden kann.
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PATENT CLAIMS
1. Flow meter with digital remote display of the
Measured values, with means for detecting the flow rate of a fluid to be measured and for transforming the
Flow rate in a continuous rotation of an output member; one on the detection means is arranged conversion device for stepwise movement, which conversion device holds a reduction gear ent and in which each time an output member rotates step by step when the rotation of their input member, which rotates continuously with the output member from the detection means, reaches a certain level;
a pulse generator arranged on the order shaping device, which contains a rotor driven by the output member of the shaping device and a coil which generates driving pulses in the stepwise rotation of the output member of the Umformungsvor direction; and a display device located remotely from the pulse generator for digital
Display of the flow rate, which contains a number of display discs having counting device and an electro-mechanical converter for driving the counting device with drive pulses of the pulse generator, characterized in that between the display device and the
Pulse generator a pulse motor (34) is connected and the
Forming device (40) for stepwise movement a
Cam (54),
which has a concentric part (54a) with constant radius and on its circumference engaging recesses (54b), and a step-wise moving member (57) with a plurality of in the engaging recesses (54b) of
Includes cam (54) engaging protrusions (57a).
2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the converting device (40) for stepwise movement contains a drive pulley (53) which is continuously rotatable from an input member (21) via a reduction gear (43 to 50) at reduced speed, and which The cam disk (54) is arranged coaxially with the traction sheave (53) and can be rotated by a certain angle with respect to the traction sheave, and that a spring drum (55) and the step-wise moving member on an axis (20) parallel to the axis (19) of the drive disk (53) (57) are arranged such that the step-wise moved member (57) is forced to rotate only in one direction by rotation of the spring drum (55),
wherein the step-wise moved member (57) blocked in the engagement recesses (54b) of the cam disk (54) not engaged projections (57a) by the concentric part (54a) of the cam disk against the bias of the spring in the spring drum (55) for rotation is and is rotated rapidly by a certain angle of rotation by the pretensioning force of the spring drum, when a projection (57a) engages in an engagement recess (54b) of the cam disk during rotation of the cam disk in order to achieve an intermittent rotation of an output member (58) of the conversion device (40) for to get gradual movement.
3. Flow rate meter according to claim 1 and 2, characterized in that the drive pulley (53) has an arcuate recess (53a) on its circumference, the cam disk (54) on one end face an into the arcuate recess (53a) of the drive pulley (53) engaging bolt (54c) so that the angle of rotation by which the drive pulley and the cam disk can be rotated against each other is determined by the bolt and the arcuate recess.
4. Flow meter according to claim 1 and 2, characterized in that the cam disc (54) has two diametrically opposed engagement recesses (54b) and the stepwise moving member (57) has four projections (57a) arranged at an angular distance of 90 ".
5. Flow rate meter according to claim 1 and 2, characterized in that the shaping device (40) for gradual movement and the pulse generator (15) are combined in a housing (13) to form an interchangeable structural unit that can be attached to the detection means (10).
The invention relates to a flow meter with digital remote display of the measured values, with means for detecting the flow rate of a fluid to be measured and for converting the flow rate into a continuous rotation of an output member; a conversion device arranged on the detection means for stepwise movement, which conversion device contains a reduction gear and in which an output member rotates stepwise each time the rotation of its input member, which rotates continuously with the output member of the detection means, reaches a certain level;
a pulse generator which is arranged on the converting device and contains a rotor driven by the output member of the converting device and a coil which generates driving pulses upon the stepwise rotation of the output member of the converting device; and a display device arranged remotely from the pulse generator for the digital display of the flow rate, which display device contains a counting device having a row of display disks and an electromechanical converter for driving the counting device with drive pulses from the pulse generator.
With such a flow meter, the consumption of fluid taking place at any point at a remote location is digitally displayed without the need to use drying elements or commercially available power sources.
A flow meter equipped with such a pulse generator therefore does not have the various disadvantages of the flow meters that are commercially available or contain dry elements. In the case of a flow meter operated by a commercially available power source, e.g. It can happen, for example, that the switch is not operated correctly or that contact erosion occurs, while with a flow meter operated with a dry element, additional personnel costs arise because the dry element has to be replaced regularly, and problems in ensuring the operational reliability of the flow meter and in avoiding or Reduction of the work required for maintenance and inspection.
The pulse generator-operated flow meters have eliminated all of these problems and accordingly such flow meters have recently become the most widely used.
Conventional flow meters of this type contain pulse generators, as they are e.g. As described in U.S. Patent No. 3,555,902. However, such known flow meters are in need of improvement in some points; thus, a magnetic counting mechanism has heretofore been used in the section for digitally displaying fluid consumption by means of electrical pulses received from the pulse generator.
This requires a relatively large generator, which in turn forces a large-sized conversion device for step-by-step movement to be provided for the drive of the magnetic core, which requires a conversion of rotational energy from the detection means into intermittent rotational energy, so that sufficient power is delivered to the rotary drive of the generator magnetic core becomes.
As shown in Figures 2 and 3 of the aforementioned US Pat. 3 555 902 is shown in the conventional
Union flow meter, the step conversion device has a continuously rotating cam and a lever which is in engagement with the cam and is swiveled quickly back and forth over a predetermined angle when the cam is rotating, the whole being designed so that the generator through the back and forth forward pivoting movement of the lever is driven. With such a construction, however, it is not possible to substantially reduce the axial distance between the cam and the lever, so that it was extremely difficult to downsize the step conversion device.
It is therefore the object of the invention to provide a flow meter equipped with a pulse generator, which is of compact design as a whole, requires less operating energy than known flow meters of this type, low
Manufacturing costs and also reliable in
Operation is.
The digital flow meter according to the invention for remote display of the measured values is characterized in that there is a between the display device and the pulse generator
Pulse motor is connected and the converting device for stepwise movement includes a cam which has a concentric portion with constant radius and engaging recesses on its circumference, and a stepwise moving member with a plurality of engaging in the engagement recesses of the cam projections.
In the following, the invention is explained in more detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 is a side view of a partially broken flow meter according to the invention, in which the part containing the detection means and the pulse generator is exposed,
FIG. 2 shows a plan view, shown on a reduced scale, of the flow meter shown in FIG. 1,
Fig. 3 is a schematic side view of a flow meter according to the invention and
FIGS. 4 to 6 are diagrams for the parts of the flow meter detected with the section along the line A-A in FIG. 3, which illustrate the operating behavior of the cam disk and step-wise moved member of the flow meter according to the invention.
Reference is now made to FIG. 1, in which a flow meter suitable for measuring the consumption of tap water according to the invention is shown, with a watertight detection device 10 connected in a main water line 11. The sensing device 10 may be selected from those well known devices that include rotary rotors (not shown) driven by flowing tap water. This detection device 10 dynamically converts the flow rate of a fluid into a continuous rotary movement and transmits this to an output member 12. A substantially cylindrical plastic housing 13 is detachably attached to the detection device 10, a housing bottom part provided with an external thread 13a being inserted into a Detection device existing nut thread 10a is screwed.
A plastic frame 14 is held in the lower half of the housing 13 and a pulse generator 15 is arranged in the upper half. The frame 14 consists of an upper plate 14a, which lies approximately in the middle of the housing, a lower plate 14b in the lower housing area and several vertical legs 14c (only one of which is shown) which connect the two plates to one another. Between the upper and lower plates 14a, 14b, five axes or shafts 16, 17, 18, 19 and 20 are inserted, which, as shown in FIG. 3, can be rotated vertically and aligned parallel to one another. The lower plate 14b carries a magnetic disk 21 as an input element, which corresponds to another magnetic disk 22 fastened on the output element 12 of the detection device 10.
Both magnetic disks 21, 22 form a magnetic coupling which is constructed in such a way that the rotation of the input disk 21 coincides with the rotation of the output member 12.
Said pulse generator 15 consists of a rotary shaft 23, a gear wheel 24 fastened to it in the lower area, a rotor 25 fastened on the shaft, a coil 26, an iron core 27 and a hood 28 combining the above-mentioned components into a compact unit.
As shown in FIG. 3, the pulse generator 15 is electrically connected by leads 31 to a remote display device 30. The display device 30 has a counting means consisting of a row of display disks 32, the counting means being connected via an intermediate gear 33 to a pulse motor 34 as an electromechanical converter. When electrical drive pulses are emitted from the pulse generator 15, the motor 34 is excited via the lines 31 and the motor shaft is rotated through a certain angle. The rotation of the motor shaft is then transmitted from the intermediate gear 33 to the display disk 32, which digitally displays the fluid consumption.
With reference to Fig. 3, a stepping motion converting device for driving the pulse generator 15 will now be described. The magnetic disk 21 already mentioned above is fastened on a shaft 41 mounted in the lower frame plate 14b, on which a gear wheel 42 is also fastened. The gear wheel 42 forms, together with a number of further wheels, which comprise the wheels 43, 44 arranged on the shaft 16, the wheels 45, 46 of the shaft 17 and the wheels 47, 48 carried by the shaft 19, a reduction gear. A ratchet wheel 51 is also attached to the shaft 19 and is engaged by a pawl 52 to allow the shaft 19 to rotate in only one direction.
As shown in FIGS. 4 to 6 drawn on a larger scale, a drive pulley 53 is attached to the shaft 19.
On its circumference, the disk 53 has an arcuate recess 53a extending over an angle of approximately 1200. The shaft 19 carries a cam disk 54 which can be rotated by engagement of the drive pulley 53 with the shaft. The cam disk 54 has a concentric part 54a with a constant radius and engagement recesses 54b lying diametrically opposite one another on its outer circumference. On one side of the cam disk 54, a bolt 54c is formed, which protrudes axially from it and engages in the arcuate recess 53a of the drive disk 53. In this way, the cam disk 54 and the drive disk 53 can rotate relative to each other only over an angle which is determined by the arcuate recess 53a and the coupling bolt 54c and limited to approximately 90 ".
A spring drum 55 is rotatably arranged on a shaft 20, the gear rim 55a of which meshes with the gear 50 of the reduction gear, which is formed on its outer jacket.
Inside the drum 55, a helical spring 56 is placed around the shaft 20, the helical spring resting against the inside of the drum 55. The outer end 56a of the helical spring 56 is attached to the drum 55, while its inner end 56b is attached to a hub 57b of a member 57 which is moved in steps. The step member 57 has four projections 57a integrally formed on its outer circumference, which are angularly spaced 90 "apart so that the whole represents a gear wheel. As will be described below, the projections 57a are shaped so that they fit into the engagement recesses 54b of the cam disk 54. The member 57, which is rotatably arranged on the shaft 20, is forced to rotate in only one direction by the tension force of the spring 56.
As can also be seen in FIG. 4, the crotch member 57 is usually held such that only two adjacent ones of the four projections 57a are in contact with the concentric part 54a of the cam disk 54 and the crotch member cannot then rotate.
A gear 58 integral with the step member 57 serves as an output or driven member.
The operation of the flow meter described above will now be discussed.
The flow rate of the tap water is determined by the detection device 10 as the continuous rotation of its output member 12. The rotation is transmitted directly to the input member 21 by the magnetic coupling between the magnetic disks. The speed of rotation of the input member 21 is reduced by the reduction gear and the resulting rotation is transmitted to the drive pulley 53 and the spring drum 55. The drive pulley 53 then rotates with the shaft 19 in a clockwise direction, which is illustrated in FIG. 4 by the arrow P. When one end of its arcuate recess 53a hits the bolt 54c of the cam disk, the cam disk 54 is rotated together with the drive disk 53 in the clockwise direction.
On the other hand, as a result of the rotation of the spring drum 55, the preload of the helical spring 56 will increase with the tendency to rotate the drive pulley 57 counterclockwise, as can be seen in FIG. However, the step member 57 will not be able to rotate because it is in engagement with the concentric part 54a of the cam disk 54. When one of the engagement recesses 54b of the cam disk 54 reaches one of the projections 57a of the crotch member 57, as shown in FIG. 5, the projection 57a is quickly due to the full, counterclockwise tension of the spring 56 acting on the crotch member 57 Engage engaging recess 54b.
The step member 57 is then rotated further counterclockwise by the spring force of the helical spring and the cam disk 54 is rotated clockwise relative to the drive pulley 53 by the rotational force of the step member 57. As a result, the step member 57 again comes into contact with the concentric part 54a of the cam disk 54 and is thereby stopped in a position rotated by 90 "counterclockwise. The rapid rotation of the drive pulley 57 during this period of time causes the drive wheel to rotate via the output wheel 58 24 and the rotating shaft 23 an instantaneous rotation of the rotor 25 by the predetermined angle (e.g.
90 "), so that an electrical voltage pulse is generated by the pulse generator 15. The electrical voltage pulse is transmitted through the line 31 to the pulse motor 34, whereby the display disks 32 are advanced by one step via the rotary drive.
In this embodiment, the flow meter is constructed in such a way that the flow of 1 m3 of tap water turns the step member 57 further by 90 "and the pulse generator 15 emits an impulse through which the consumption of 1 m3 is displayed on the display discs 32.
In the flow meter according to the invention, a cam and a step member 57 of a special design are provided, which allows a significant reduction in the mutual distance between the shafts 19 and 20 and also allows the shafts 16, 17 and 18 carrying the other gears of the reduction gear to be round be arranged around said shafts 19 and 20, whereby only a very small space requirement is ensured. Since the rotor 25 of the pulse generator 15 can only be rotated step by step in one direction, the pulse motor 34 can continuously transmit the intermittent rotary movement to the display disks 32 in a fixed direction via the generated voltage pulses.
Therefore, a complicated device for controlling the forward and reverse rotation is not required between the indicator disks 32 and the pulse motor 34. Moreover, only a relatively small amount of energy is required to drive the pulse motor 34, so that the pulse generator 15 can be small. Thus, the pulse generator 15 and the conversion device 40 for stepwise movement can be entirely accommodated in a single small cylindrical housing 13, which results in the advantage that the housing 13 can be mounted as an exchangeable component on the detection device 10.