Die Erfindung betrifft einen Turbinenradgaszähler nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 bzw. 7.
Derartige Gaszähler werden wegen ihrer metrologischen Stärken häufig
verwendet, wie andere mechanische Zähler auch können sie jedoch durch den
Zustand des Gases wie z. B. Verunreinigungen, Druckstöße und Überlastung sowie
durch falsche Bedienung beschädigt werden. Mechanische Funktionsstörungen
führen zu falscher Messung und sind auch nicht ohne weiteres, sondern
möglicherweise erst bei einer Nacheichung erkennbar.
Um dieses Problem zu beseitigen, ist ein derartiger Turbinenradgaszähler
aus DE 30 21 237 C2 bekannt, der einen Referenzrotor in Form eines zweiten
Turbinenrades besitzt, wobei beide Turbinenräder auf getrennten Wellen
hintereinander gelagert sind. Durch die Verwendung des Referenzrotors wird eine
Selbstkorrektur und eine Anzeige von Fehlfunktionen ermöglicht. Allerdings
verlängert der Referenzrotor die Baulänge des Gaszählers.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Turbinenradgaszähler nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 7 zu schaffen, der trotz der Möglichkeit der
Anzeige von Fehlfunktionen und gegebenenfalls der Selbstkorrektur mit normaler
Baulänge auskommt.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 bzw. 7 gelöst.
Hierdurch läßt sich eine Fehlfunktion des Turbinengaszählers feststellen und
entsprechend anzeigen, außerdem wird die Möglichkeit geboten, weiter zu messen,
auch wenn dies mit verminderter Genauigkeit geschieht, da aufgrund des
mindestens einen, eine vergrößerte Reibung aufweisenden Lagers, das dann
wirksam wird, bei kleinen Gasdurchsatzmengen die Ansprache des
Turbinengaszählers entsprechend herabgesetzt ist.
Gemäß Anspruch 13 ist ferner ein Turbinengaszähler vorgesehen, der mit
einer Sicherung gegenüber Druckstößen versehen ist, so daß die Empfindlichkeit
des Turbinengaszähler gegenüber diesen zumindest erheblich herabgesetzt ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ausschnittweise und im Schnitt eine
Ausführungsform eines Turbinenradgaszählers.
Fig. 2 zeigt schematisch ausschnittweise und im Schnitt eine weitere
Ausführungsform eines Turbinenradgaszählers.
Der in Fig. 1 dargestellte Turbinenradgaszähler umfaßt ein in eine
Rohrarmatur einbaubares Gehäuse 1, in dem sich anströmseitig ein Turbinenrad 2
befindet, das am Außenumfang Flügel 3 trägt. Das Turbinenrad 2 sitzt mit seiner
Nabe 4 auf einer Turbinenradwelle 5, die über hochpräzise und reibungsarme
Wälzlager 6, 7, die dementsprechend aufgrund relativ kleiner Kugeln empfindlich
sind, in dem Gehäuse 1 koaxial zur Rohrarmatur gelagert ist, um einen möglichst
großen Meßbereich abdecken zu können. Hierbei ist das dem Turbinenrad 2
abgewandte Wälzlager 7 ein Loslager.
Auf der Turbinenradwelle 5 befindet sich eine Schnecke 8, die mit einem
Schneckenrad 9 in Eingriff steht, das über weitere Glieder einer kinematischen
Kette, die auch eine Magnetkupplung umfassen kann, mit einem nicht dargestellten
Zählerkopf, der außerhalb des Durchflußkanals der Rohrarmatur angeordnet ist,
verbunden ist (wie es beispielsweise in DE 30 21 237 C2 beschrieben ist, wobei wie
in dieser Schrift gegebenenfalls auch ein segmentiertes, mit einem gehäusefesten
Sensor zusammenarbeitendes Meßrad auf der Turbinenradwelle 5 angeordnet sein
kann).
Hierbei ist das dem Turbinenrad 2 benachbarte Wälzlager 6 innerhalb eines
hülsenförmigen Referenzrotors 10 gelagert, der an der dem Turbinenrad 2
abgekehrten Seite in Axialrichtung mit Schlitzen 11 versehen ist, deren Vorbeilauf
von einem gehäusefesten Sensor 12 abgetastet wird. Das Wälzlager 6 ist über eine
Feder 13 in Richtung auf das Turbinenrad 2 gegen eine Schulter in dem
Referenzrotor 10 vorgespannt.
Der Referenzrotor 10 ist über ein Wälzlager 14 in dem Gehäuse 1 gelagert,
wobei das Wälzlager 14 um das zum Turbinenrad 2 benachbarte Wälzlager 6
angeordnet ist, so daß der Referenzrotor 10 koaxial zur Turbinenradwelle 5 gelagert
ist. Das Wälzlager 14 ist gegenüber den Wälzlagern 6, 7 relativ schwergängig,
besitzt große Kugeln und ist dementsprechend robust. Die Schwergängigkeit kann
gegebenenfalls noch durch zusätzliche Maßnahmen wie das Vorsehen einer
Deckscheibe 15 hierfür an dem Referenzrotor 10 und/oder durch Verwendung
spezieller Schmiermittel für das Wälzlager 14 erhöht werden.
Wenn zusätzliche Reibung oder eine Blockierung im Wälzlagern 6 auftritt,
wie es bei Druckstößen und Verschmutzung leicht passieren kann, so daß eine
definierte Reibung überschritten wird, fängt der Referenzrotor 10 an zu drehen,
wobei seine Drehung durch den Sensor 12 überwacht wird. Dies kann zur
Fehlermeldung verwendet werden. Abgesehen davon kann die Gaszählerfunktion
insofern aufrecht erhalten werden.
Um Gasstößen besser begegnen zu können, ist die Turbinenradwelle 5
benachbart zum Referenzrotor 10 mit einem Kegelabschnitt 16 versehen, dem eine
mit geringem Abstand hierzu angeordnete, korrespondierende konusförmige
Fangfläche 17 des Referenzrotors 10 entspricht. Bei einem Druckstoß erfolgt eine
axiale Verschiebung des Wälzlagers 6, welche durch die Feder 13 abgefangen wird,
so daß die Gefahr, daß dieses beschädigt wird, erheblich vermindert wird. Die
Feder 13 dient außerdem dazu, daß nach einem Druckstoß die Ausgangslage
wieder erreicht wird. Bei extremen Druckstößen oder totaler Zerstörung des
Wälzlagers 6 wird die Turbinenwelle 5, welche mit einem Kegelabschnitt 16
versehen ist, über eine im Referenzrotor 10 angebrachte konusförmige Fangfläche
17 aufgefangen.
Der Referenzrotor 10 kann auch an der dem Turbinenrad 2 abgewandten
Seite der Turbinenradwelle 5 angeordnet und dort über ein entsprechendes
Wälzlager 14' gelagert sein, das um das Wälzlager 7 herum angeordnet ist. Auch
kann der Referenzrotor 10 über zwei entsprechende Wälzlager 14, 14' gelagert
sein.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform übernimmt das Turbinenrad
2 mit den Flügeln 3 direkt die Aufgabe des Referenzrotors, wobei zwischen Nabe 4
und Turbinenrad 2 das Wälzlager 14 sitzt. Außerdem ist zwischen der Nabe 4 und
dem Turbinenrad 2 eine Kupplung 18, insbesondere eine Magnetkupplung,
angeordnet, obwohl es sich auch um eine Reibkupplung handeln könnte. Über die
Kupplung 18 werden das Turbinenrad 2 und die Turbinenradwelle 5 gekoppelt. Tritt
erhöhte Reibung oder Blockieren in den Wälzlagern 6, 7, der Magnetkupplung oder
dem Zählwerk auf, dreht sich von einem definierten Reibwert an die
Turbinenradwelle 5 gegenüber dem Turbinenrad 2, wobei die Fehlererkennung
durch den Vergleich von zwei hochfrequenten Impulsgebern als Sensoren 12
vorgenommen wird, von denen einer die Impulse am Turbinenrad 2 und der andere
an einer beliebigen Stelle der Getriebekette abnimmt.
Bei beiden Ausführungsformen zentriert der Kegelabschnitt 16 die
Turbinenradwelle 5, wenn das Wälzlager 6 zerstört wird die auf die
Turbinenradwelle 5 ausgeübte Kraft größer als die Kraft der Feder 13 ist. Im Falle
der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform kann die kegelige Fangfläche 17 im
Gehäuse 1 ausgebildet werden.
Bei den Sensoren 12 kann es sich um Reedkontakte, induktiven oder
kapazitiven Impulsgebern oder um Wiegant-Drähte handeln.