CH667918A5

CH667918A5 - FLOW MEASURING DEVICE FOR MEASURING A FLOWING MEDIUM.

Info

Publication number: CH667918A5
Application number: CH189385A
Authority: CH
Inventors: Karoly Szili; Jozsef Baranyai
Original assignee: Foevarosi Finommechanikai Vall
Priority date: 1984-05-04
Filing date: 1985-05-03
Publication date: 1988-11-15
Also published as: HU189874B; HUT37262A; DK184185D0; DE3515952A1; DK184185A

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Durchflussmengenmessgerät für die Messung eines strömenden Mediums, insbesondere der Nutzwarm wassermenge in Leitungssystemen. The invention relates to a flow rate measuring device for measuring a flowing medium, in particular the amount of useful hot water in line systems.

Ein ähnliches Messgerät ist aus dem Ungarischen Patent HU-173 819 bekannt geworden. Diese Messeinrichtung enthält ein Gehäuse, in welchem Vordrall-, Drall- und Nach-drallkammern vorgesehen sind. In diesen Kammern ist je eine Drallspule koaxial angeordnet, und die Mantelfläche der Drallspulen ist mit spiralförmig verlaufenden Rippen ausgestaltet. Bei dieser bekannten Messeinrichtung ist zwischen der Vordrallkammer und der Drallkammer eine weitere, mit Öffnungen versehene Einsatzscheibe vorhanden, welche die durchfliessende Flüssigkeitsmenge in die Drallkammer leitet. Am Unterteil der Drallkammer ist eine ver-schleissfeste Messbahn vorhanden, auf welcher eine Messkugel rotiert. Der Umlauf der Messkugel wird mit einem optoelektrischen, induktiven Fühler oder Optokoppler in der Weise gemessen, indem die Messkugel jedesmal beim Passieren des induktiven oder optoelektrischen Fühlers einen Impuls erzeugt, welche dann über einen geeigneten Umwandler einen Impulszähler zugeführt werden, wodurch die durchfliessende Flüssigkeitsmenge gemessen werden kann. A similar measuring device has become known from the Hungarian patent HU-173 819. This measuring device contains a housing in which pre-swirl, swirl and post-swirl chambers are provided. One swirl coil is arranged coaxially in each of these chambers, and the outer surface of the swirl coils is designed with spirally extending ribs. In this known measuring device between the pre-swirl chamber and the swirl chamber there is a further insert disk provided with openings which directs the amount of liquid flowing through into the swirl chamber. On the lower part of the swirl chamber there is a wear-resistant measuring track on which a measuring ball rotates. The circulation of the measuring ball is measured with an optoelectric, inductive sensor or optocoupler in such a way that the measuring ball generates a pulse each time it passes the inductive or optoelectric sensor, which are then fed to a pulse counter via a suitable converter, whereby the amount of liquid flowing through is measured can.

Diese bekannte Lösung weist jedoch einige Mängel auf. Ein Nachteil dieser Einrichtung besteht in der unbefriedigenden Reproduzierbarkeit und der kurzzeitigen Stabilität, wodurch die Messergebnisse grösstenteils nur einen informativen Charakter beinhalten. Ein weiterer Mangel besteht im begrenzten Messbereich, so dass das Anwendungsgebiet äussert begrenzt bleibt. Da der Fühler selbst kein Stellelement enthält, ist bei mit der traditionellen Technologie hergestellten Bestandteilen die gegenseitige Austauschbarkeit der einzelnen Elemente nicht gewährleistet. However, this known solution has some shortcomings. A disadvantage of this device is the unsatisfactory reproducibility and the short-term stability, as a result of which the measurement results for the most part contain only an informative character. Another shortcoming is the limited measuring range, so that the area of application remains extremely limited. Since the sensor itself contains no control element, the interchangeability of the individual elements cannot be guaranteed for components manufactured using traditional technology.

Zweck der Erfindung ist es, ein Durchflussmengenmessgerät vorzuschlagen, welches die erwähnten Nachteile vermeidet. The purpose of the invention is to propose a flow rate measuring device which avoids the disadvantages mentioned.

Erfindungsgemäss wird ein Messgerät der eingangs erwähnten Art vorgesehen, welches die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale besitzt. According to the invention, a measuring device of the type mentioned at the outset is provided, which has the features listed in claim 1.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsge-mässen Durchflussmengenmessgeräts besteht darin, dass die Messkugel aus ferromagnetischem Werkstoff besteht und dass das Messgerät zum Anschluss an einen Fühler mit Empfangskopf mit Hall-Generator eingerichtet ist. An advantageous embodiment of the flow rate measuring device according to the invention is that the measuring ball consists of ferromagnetic material and that the measuring device is set up for connection to a sensor with a receiving head with a Hall generator.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Messgeräts kann die Messkugel aus einem paramagnetischen Werkstoff bestehen und das Messgerät zum Anschluss an einen Fühler zur Wahrnehmung von Kapazitätsänderungen ausgebildet sein. In a further embodiment of the measuring device, the measuring ball can consist of a paramagnetic material and the measuring device can be designed to be connected to a sensor for sensing changes in capacitance.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Messgerät zum Anschluss an eine signalverarbeitende Einheit ausgebildet ist. Another possibility is that the measuring device is designed for connection to a signal processing unit.

Das erfindungsgemässe Messgerät wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; Es zeigen: The measuring device according to the invention is explained in more detail on the basis of an advantageous exemplary embodiment, with the aid of the accompanying drawings; Show it:

Figur 1 einen Schnitt durch das Messgerät, FIG. 1 shows a section through the measuring device,

Figur 2 ein Beispiel für die Messbahn, FIG. 2 shows an example of the measuring track,

Figur 3 das Blockschema eines dem Messgerät angeschlossenen Messsystems. Figure 3 shows the block diagram of a measuring system connected to the measuring device.

Das dargestellte Messgerät gemäss Fig. 1 kann vorteilhaft z.B. zur Messung der Nutzwarmwassermenge verwendet werden, und weist ein Gehäuse 1 mit Anschlusseingang auf, der in eine Drallkammer 2 mündet. In der Drallkammer 2 ist eine Vordrallspindel 3 koaxial angeordnet, die zweckmässig mit einer dreigängigen Spirale 9 entlang ihrer Mantelfläche versehen ist. Das entlang der Spirale 9 einströmende Medium wird im Zusammenwirken mit der Drallspindel 3 in Zirkulation versetzt, so, dass keine Turbulenz entsteht. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Messkugel 7 tatsächlich dem Durchfluss proportional in der Messkammer 4 zirkuliere. Zwischen der Drallkammer 2 und der Messkammer 4 ist ein, die Menge der durchfliessenden Flüssigkeit einstellendes Stellelement 5 vorgesehen, das zweckmässig ein spiralförmiges Reduktionselement ist, das zur Regelung der Umdrehungszahl der Messkugel 7 und zur Einstellung des idealen Bereichs dient, womit die Geschwindigkeit des aus der Drallkammer austretenden Mediums unmittelbar geregelt werden kann. Eine weitere Regelungsmöglichkeit ist durch die Änderung der Masse bzw. der Dimension der Messkugel 7 gegeben. The measuring device shown in FIG. 1 can advantageously e.g. be used to measure the amount of useful hot water, and has a housing 1 with a connection input, which opens into a swirl chamber 2. In the swirl chamber 2, a pre-swirl spindle 3 is arranged coaxially, which is expediently provided with a three-start spiral 9 along its outer surface. The medium flowing in along the spiral 9 is put into circulation in cooperation with the swirl spindle 3, so that no turbulence arises. In this way it is achieved that the measuring ball 7 actually circulates in the measuring chamber 4 in proportion to the flow. Provided between the swirl chamber 2 and the measuring chamber 4 is an adjusting element 5 which adjusts the amount of liquid flowing through, which is expediently a spiral-shaped reduction element which serves to regulate the number of revolutions of the measuring ball 7 and to set the ideal range, thus reducing the speed of the Swirl chamber emerging medium can be regulated immediately. Another control option is given by changing the mass or the dimension of the measuring ball 7.

Beim vorgeschlagenen Messgerät weist in der Drallkammer 2 die mit der Spirale 9 ausgestaltete Führungsbahn gute Gleiteigenschaften auf, so dass die Messwerte bei verschiedenen Geräten in engen Grenzen von 0,2-0,6% liegen, gegenüber den üblichen Abweichungen von 2-3%. In the proposed measuring device in the swirl chamber 2, the guideway designed with the spiral 9 has good sliding properties, so that the measured values for various devices are within narrow limits of 0.2-0.6% compared to the usual deviations of 2-3%.

Eine der wichtigsten Charakteristiken und eine der wichtigsten Erkenntnisse der Erfindung liegen in der Gestaltung der sich in der Messkammer 4 befindenden Messbahn 6. Die Messbahn 6 ist nämlich so ausgestaltet, dass die Messung in weitem Bereich linearisiert wird, indem die Messkugel 7 -unter Berücksichtigung der Masse und Umdrehungszahl der Messkugel 7, des Rauminhalts der Drallkammer 2, sowie des Mediumwiderstands des zu messenden Mediums - bei einem abnehmenden Volumenstrom auf eine Messbahn mit reduziertem Durchmesser gezwungen wird, gleichzeitig aber die Kugel ihre ursprüngliche Umdrehungszahl behält. Dabei wurde berücksichtigt, dass sich auf die Messkugel 7 die One of the most important characteristics and one of the most important findings of the invention lies in the design of the measuring path 6 located in the measuring chamber 4. The measuring path 6 is designed such that the measurement is linearized over a wide range by taking the measuring ball 7 into account Mass and number of revolutions of the measuring ball 7, the volume of the swirl chamber 2, and the medium resistance of the medium to be measured - with a decreasing volume flow is forced onto a measuring track with a reduced diameter, but at the same time the ball retains its original number of revolutions. It was taken into account that the

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Geschwindigkeit, die zentrifugale Kraft und die Auftriebskraft der Flüssigkeit auswirken. Velocity, centrifugal force, and buoyancy of the liquid.

Fig. 2 stellt ein Beispiel für die Ausbildung der Messbahn 6 dar. Es ist dabei ersichtlich, dass die Messbahn 6 in Abschnitte unterteilt ist und die Anzahl der Abschnitte der zu erreichenden Genauigkeit entsprechend bestimmt wird. Auf diese Weise kann der Messbereich des Messgeräts wesentlich erweitert werden. 2 shows an example of the design of the measuring track 6. It can be seen that the measuring track 6 is divided into sections and the number of sections is determined in accordance with the accuracy to be achieved. In this way, the measuring range of the measuring device can be expanded significantly.

Ein weiterer Vorteil des mit der Messbahn 6 ausgestalteten Messgeräts besteht darin, dass die Totzeit beim Anlassen dank der Bahngestaltung äusserst kurz ist, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird. Die Umdrehungszahl der Messkugel 7 misst ausschliesslich die Durchflussmenge. Another advantage of the measuring device configured with the measuring track 6 is that the dead time when starting is extremely short thanks to the track design, which increases the measuring accuracy. The number of revolutions of the measuring ball 7 measures exclusively the flow rate.

Im Gehäuse 1 ist ein weiterer Regeleinsatz 8 angeordnet und die Vordrallspindel 3 ist von unten her durch einen Klemmdorn 10 unterstützt. A further control insert 8 is arranged in the housing 1 and the pre-twist spindle 3 is supported from below by a clamping mandrel 10.

Mit den bekannten Messgeräten verglichen, weist die vorgeschlagene Lösung den weiteren Vorteil auf, dass sich bei Compared to the known measuring devices, the proposed solution has the further advantage that

3 667 918 3,667,918

Drallspindel in der Nachdrallkammer 12 erübrigt. Ein weiterer Vorteil zeigt sich darin, dass das Stellelement 5 eine gute Möglichkeit zur Regelung gewährleistet, wodurch die einzelnen Element gegenseitig austauschbar sind. Swirl spindle in the re-swirl chamber 12 is unnecessary. Another advantage is that the control element 5 ensures a good possibility for regulation, whereby the individual elements are mutually interchangeable.

s Beim erfindungsgemässen Messgerät kann die Umdrehungszahl der sich in der Messkammer 4 befindenden Messkugel 7 auf verschiedene Weise, mit an sich bekannten Vorrichtungen erfasst und gemessen werden. Wenn die Kugel 7 aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht, so kann die io Wahrnehmung induktiv erfolgen, falls nicht, dann kapazitiv. s In the measuring device according to the invention, the number of revolutions of the measuring ball 7 located in the measuring chamber 4 can be recorded and measured in various ways with devices known per se. If the ball 7 consists of a ferromagnetic material, the perception can take place inductively, if not then capacitively.

Die Umdrehungszahl der Messkugel kann auch mit einem Empfangskopf mit Hall-Generator wahrgenommen werden. Das Wesentliche aller Wahrnehmungsmethoden besteht darin, dass mittels der Messkugel 7 bei jeder einzelnen ls Umdrehung ein Impuls erzeugt wird, wobei die Impulse in an sich bekannter Weise gezählt werden ; zu diesem Zwecke dienen der mit der Messkugel 7 in Verbindung stehende Fühler 13 und die angeschlossene, signalverarbeitende Einheit 14. The number of revolutions of the measuring ball can also be detected with a receiving head with a Hall generator. The essence of all perception methods is that a pulse is generated by means of the measuring ball 7 with every single 1s revolution, the pulses being counted in a manner known per se; The sensor 13 connected to the measuring ball 7 and the connected signal processing unit 14 serve for this purpose.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

667 918

1. Flow rate measuring device for measuring a flowing medium, in particular the amount of useful hot water in piping systems, which contains a housing (1) with a swirl chamber (2) present inside the housing and with a measuring chamber (4), with in the swirl chamber (2) a pre-twist spindle (3) is arranged coaxially and a measuring ball (7) guided on a measuring track (6) is provided in the measuring chamber (4), characterized in that the pre-twist spindle (3) has a spiral (9) on its outer surface and for continuous Setting and regulating the measuring chamber (4) between the pre-swirl spindle (3) and the measuring chamber (4) a spiral-shaped adjusting element (5) is also arranged coaxially, and the diameter of the measuring track (6) gradually towards the outlet opening of the housing (1) decreases so that the measuring ball (7) is guided onto a path with a reduced diameter in accordance with the decreasing medium volume.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring ball (7) consists of ferromagnetic material and that the measuring device is set up for connection to a sensor (13) with a receiving head with a Hall generator.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring ball (7) consists of paramagnetic material, and that the measuring device is designed for connection to a sensor (13) for sensing changes in capacitance.

4. Measuring device according to claim 1, characterized in that the same is designed for connection to a signal processing unit.