DE102005001171B4

DE102005001171B4 - Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids

Info

Publication number: DE102005001171B4
Application number: DE200510001171
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Bisek Reimund
Original assignee: Honsberg & Co KG
Current assignee: GHM MESSTECHNIK GMBH, DE
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: DE102005001171A1

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids, umfassend eine in einem Gehäuse (10) an einer Halterung (24) angebrachte, auslenkbare Blende (22), die als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist und die ein Verbindungsstück (26) aufweist, das einstückig mit der Blende (22) verbunden ist und ein Gelenk bildet, und umfassend einen Sensor (32) zur Erfassung der Auslenkung der Blende (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (24) als Ringstreifen ausgebildet ist, dass die Blende (22) und der Ringstreifen (24) über das Verbindungsstück (26) einstückig verbunden sind, dass der Durchmesser der Blende (22) gleich dem Innendurchmesser des Ringstreifens ist, und dass im Bereich der Blende (22) ein Anschlag (18) für die Blende (22) vorgesehen ist, der eine gekrümmte Anlagefläche (36) für die Blende (22) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 30 44 219 A1 bekannt. Bei derartigen Vorrichtungen kann eine in einem Strömungsraum angebrachte und mit einem Sensormittel versehene, schwenkbar gelagerte Blende in Abhängigkeit von der Strömung ausgelenkt werden, wobei die Auslenkung von einem außerhalb des Strömungsraumes angebrachten Sensor erfasst werden kann.
Aus der DE 195 21 381 C2 ist eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids bekannt, die eine in einem Gehäuse an einer Halterung angebrachte auslenkbare Blende umfasst, die als sechseckige Scheibe mit einem teilkreisförmigen Sehnenabschnitt ausgebildet ist, und die ein Verbindungsstück aufweist, das einstückig mit der Blende verbunden ist und ein Gelenk bildet. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor zur Auslenkung der Blende, wobei die Halterung als Ringstreifen ausgebildet ist, der mit der Blende einstückig über das Verbindungsstück verbunden ist.
Aus der DE 195 29 396 A1 ist eine Messvorrichtung mit einer Blende bekannt, bei der die Spaltbreite zwischen der Blende und einem umgebenden Ringstreifen gering gehalten ist.
Aus der DD 131966 PS ist ein Messgeber für dynamische Volumenstrommessung bekannt, der eine einstückige Lochblende aufweist, die durch Fluidströmung auslenkbar ist. Die Lochblende ist zwischen zwei Flanschen eingespannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Herstellung eine besonders hohe Empfindlichkeit aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß wird erreicht, dass die Blende und deren Halterung einfach und damit kostengünstig herzustellen sind. Gleichzeitig wird das Anbringen der Blende in einem von einem Fluid durchströmten Raum erleichtert. Zudem weist die Blendenanordnung einen geringen Verschleiß auf, da keine gegeneinander bewegten Teile oder dergleichen vorgesehen sind.
Im Bereich der Blende ist ein Anschlag für die Blende vorgesehen, der die Auslenkung der Blende begrenzt. Dies verhindert bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids, dass die Blende über die Elastizitätsgrenze des Materials hinaus ausgelenkt werden kann.
Der Anschlag weist eine gekrümmte Anlagefläche für die Blende auf, wodurch eine charakteristische Kennlinie der Auslenkung der Blende für einen bestimmten Durchflussbereich eines strömenden Fluids eingestellt werden kann. Der Messbereich der Blendenanordnung muss somit nicht durch die Blendenanordnung selbst festgelegt werden, sondern kann durch den Verlauf der Krümmung des Anschlags bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine vorgefertigte Blendenanordnung aufgrund des Anschlags mit definierter Krümmung in einem größeren Durchsatzbereich eingesetzt werden kann als eine Blendenanordnung ohne Anlage an eine gekrümmte Anlagefläche. Dadurch kann die Anzahl an verschiedenen Blendenanordnungen, die ein Durchsatzspektrum abdecken, reduziert werden, was insgesamt die Herstellung von Blendenanordnungen vereinfacht.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Figuren sowie den Unteransprüchen beschrieben.
Der Anschlag kann mittels einer Befestigungsvorrichtung am Gehäuse angebracht sein und die Befestigungsvorrichtung und der Anschlag können einstückig ausgebildet sein. Die einstückige Ausbildung des Anschlages mit der Befestigungsvorrichtung erleichtert sowohl das Herstellen des Anschlags als auch das Anbringen des Anschlags in dem von dem Fluid durchströmten Raum. Eine weitere Vereinfachung des Anbringens des Anschlags kann durch eine alternative Ausführungsform erzielt werden, bei der der Anschlag einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform füllt die Blende den Querschnitt eines von dem Fluid durchströmten Raumes im Wesentlichen vollständig aus, wodurch eine hohe Messempfindlichkeit erreicht werden kann.
Alternativ kann die Blende auch so angeordnet sein, dass sie nicht den Querschnitt des vom Fluid durchströmten Raums vollständig abdeckt. Diese Ausführungsform trägt, beispielsweise bei großen Querschnitten des vom Fluid durchströmten Raums, dazu bei, Material für die Blendenanordnung zu sparen. Gleichzeitig ergibt sich ein geringer Strömungswiderstand der Blende.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Sensor zur Erfassung der Auslenkung der Blende ein optischer oder magnetischer Detektor sein, was eine berührungslose Messung der Blendenauslenkung ermöglicht. Auch kann zur Erfassung der Auslenkung der Blende an der Blende vorteilhafterweise ein Sensormittel anordnet sein, wenn beispielsweise eine optische Erfassung der Blendenanordnung aufgrund der Absorption durch das Fluid nicht möglich ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids;
2 eine Vorderansicht einer Blende mit Halterung; und
3 eine Vorderansicht eines Anschlages mit Befestigungsvorrichtung.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids. Ein von einem Gehäuse 10 begrenzter Raum 12 wird von einem Fluid in Durchflussrichtung D durchströmt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 10 durch einen rohrartigen Zylinderabschnitt aus Kunststoff ausgebildet. Eine Innenwand 14 des Gehäuses 10 weist einen entlang des Umfangs des Gehäuses 10 verlaufenden Vorsprung 16 auf, der als Anlagefläche für einen Anschlag 18 dient, welcher nachfolgend noch näher beschreiben wird. Senkrecht zur Fläche des Vorsprungs 16a ist eine Bohrung 17 eingelassen. In Durchflussrichtung D befindet sich vor dem Anschlag 18 eine Blendenanordnung 20, die in 2 in Vorderansicht dargestellt ist.
Die in 2 dargestellte Blendenanordnung 20 umfasst eine Blende 22, eine Halterung 24 und ein Verbindungsstück 26. Die Blende 22 ist als kreisförmige Scheibe ausgebildet, die über das Verbindungsstück 26 einstückig und gelenkig mit der Halterung 24 verbunden ist. Die Halterung 24 ist als Ringstreifen ausgebildet, dessen Innendurchmesser gleich dem Durchmesser der Blende 22 ist, wobei die Dicke und Elastizität des Verbindungsstückes 26 so gewählt ist, dass die Blende 22 durch das strömende Fluid auslenkbar ist.
An der dem Verbindungsstück 26 gegenüberliegenden Seite 28 der Blende 22 ist ein Sensormittel 30 in Form eines Magneten angebracht, der mit einem in die Außenfläche des Gehäuses 10 eingelassen Sensor 32 zusammenwirkt (vgl. 1).
Die Blendenanordnung 20 ist mittels eines Stanzprozesses aus einem Metallplättchen hergestellt. Material und Dicke der Blendenanordnung 20 sind dabei so gewählt, dass sich die Blende 22 durch das strömende Fluid elastisch verformt. Zur Vermeidung eines Verdrehens der Blendenanordnung 20 in Umfangsrichtung ist an der Halterung 24 eine Verdrehsicherung in Form einer Bohrung 29 vorgesehen, durch die ein Stift 19 gesteckt ist, der in der Bohrung 17 verkeilt ist.
In 3 ist der Anschlag 18 gezeigt, der eine Befestigungsvorrichtung 34 und ein Anlageelement 36 umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung 34 als Ringelement ausgebildet ist, das einstückig mit dem Anlageelement 36 verbunden ist. Das Anlageelement 36 ist als gekrümmter Steg ausgebildet, der sich vom Innenumfang der Befestigungsvorrichtung 34 bis etwa in deren Zentrum erstreckt. Die Breite des Anlageelements 36 entspricht dabei etwa der Breite der Befestigungsvorrichtung 34. In dem Ringelement der Befestigungsvorrichtung 34 befindet sich eine Bohrung 38, durch die der Stift 19 gesteckt ist, um eine Verdrehsicherung zu erzielen. Wie 1 zeigt, ist das Anlageelement 36 in Durchflussrichtung D gekrümmt und bildet dadurch eine konvexe Anlagefläche 37 für die Blende 22. Der Anschlag 18 ist aus einem Kunststoff hergestellt, der auch unter dem Einfluss einer hohen Strömungsgeschwindigkeit des Fluids seine ursprüngliche Form beibehält.
Ein Verdrehen des Anschlags 18 und der Blendenanordnung 20 in Umfangsrichtung wird dadurch verhindert, dass der Stift 19 durch die Bohrungen 29, 38 der Blendenanordnung 20 und des Anschlags 18 in die Bohrung 17 im Gehäuse 10 greift.
Strömt ein Fluid in Durchflussrichtung D durch den von dem Gehäuse 10 begrenzten Raum 12, wird die Blende 22 in Durchflussrichtung D des strömenden Fluids ausgelenkt und verschwenkt zunächst um das durch das Verbindungsstück 26 gebildete Gelenk (vgl. 1). Je stärker die Strömung des Fluids ist, desto stärker ist die Auslenkung der Blende 22, wobei die Auslenkung der Blende 22 jedoch durch den Anschlag 18 begrenzt wird. Stößt die Blende 22 an die Anlagefläche 37 des Anlageelements 36, wird ein Verschwenken der Blende 22 um das durch das Verbindungsstück 26 gebildete Gelenk verhindert. Bei einem weiteren Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids krümmt sich die Blende 22 und legt sich dabei an die konvexe Anlagefläche 37 des Anschlags 18 an.
Die Auslenkung der Blende 22 wird mit Hilfe des Magneten 30 von dem Sensor 32 erfasst. Ändert sich der Durchfluss des Fluids von hohen zu niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten hin, verformt sich die Blende 22 aufgrund der elastischen Eigenschaften des Materials der Blendenanordnung 20 zunächst in ihre ursprüngliche, nicht gekrümmte Form zurück und schwenkt anschließend in Richtung ihrer Ausgangslage zurück. Zusätzliche Rückstellmechanismen beispielsweise in Form von Federn sind bei dieser Ausführungsform nicht notwendig.
Weitere Ausführungsformen sind ebenso möglich, bei denen als Sensor 32 ein optischer Detektor eingesetzt wird. Hierfür könnte auch an der dem Verbindungsstück 26 gegenüberliegenden Seite 28 der Blende 22 eine Markierung angebracht werden. Diese Art der Erfassung der Auslenkung der Blende ist dann geeignet, wenn das Fluid transparent ist.
Für die Blendenanordnung 20 können neben Metallen auch andere elastische Materialien, beispielsweise Kunststoffe, verwendet werden. Die Blendenanordnung 20 könnte auch durch Formätzen hergestellt werden. Alternativ ist es möglich, die Blendenanordnung 20 zu spritzen. Es ist ebenso möglich, die Blendenanordnung 20 aus einem Rohling mittels Laser, Ionenstrahl, Wasserstrahl oder dergleichen zu schneiden.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
12: vom Fluid durchströmter Raum
14: Innenwand
16: Vorsprung
16a: Vorsprungsfläche
17: Bohrung
18: Anschlag
19: Stift
20: Blendenanordnung
22: Blende
24: Halterung
26: Verbindungsstück
28: obere Seite der Blende
29: Bohrung
30: Sensormittel
32: Sensor
34: Befestigungsvorrichtung
36: Anlageelement
37: Anlagefläche
38: Bohrung
D: Durchfluss

Claims

Vorrichtung zur Überwachung und/oder Messung des Durchflusses eines strömenden Fluids, umfassend eine in einem Gehäuse (10) an einer Halterung (24) angebrachte, auslenkbare Blende (22), die als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist und die ein Verbindungsstück (26) aufweist, das einstückig mit der Blende (22) verbunden ist und ein Gelenk bildet, und umfassend einen Sensor (32) zur Erfassung der Auslenkung der Blende (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (24) als Ringstreifen ausgebildet ist, dass die Blende (22) und der Ringstreifen (24) über das Verbindungsstück (26) einstückig verbunden sind, dass der Durchmesser der Blende (22) gleich dem Innendurchmesser des Ringstreifens ist, und dass im Bereich der Blende (22) ein Anschlag (18) für die Blende (22) vorgesehen ist, der eine gekrümmte Anlagefläche (36) für die Blende (22) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (18) mittels einer Befestigungsvorrichtung (34) am Gehäuse (10) angebracht ist, und dass die Befestigungsvorrichtung (34) und der Anschlag (18) einstückig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag einstückig mit dem Gehäuse (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (22) den Querschnitt eines von dem Fluid durchströmten Raums (12) im wesentlichen vollständig ausfüllt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (32) zur Erfassung der Auslenkung der Blende (22) ein optischer Detektor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (32) ein Sensormittel (30) aufweist, das an der Blende (22) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (20) aus Blende (22), Verbindungsstück (26) und Halterung (24) durch Stanzen, Formätzen oder Wasserstrahlschneiden hergestellt ist.