DE102007061560A1

DE102007061560A1 - Durchflusssensor

Info

Publication number: DE102007061560A1
Application number: DE102007061560A
Authority: DE
Inventors: Edgar Budzynski; Thorsten Dr. Kettner
Original assignee: Wilo AG
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2009077170A1; WO2009077170A8

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und/oder Überwachen des Durchflusses eines Fluids durch einen Kanal mit einem in den Kanal hineinreichenden auslenkbaren Teil, dessen Auslenkung den Durchfluss anzeigt, wobei das auslenkbare Teil im nicht ausgelenkten Zustand den Kanal völlig verschließt und das Ventilstellglied eines Rückschlagventils bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und/oder Überwachen des Durchflusses eines Fluids durch einen Kanal mit einem in den Kanal hineinreichenden auslenkbaren Teil, dessen Auslenkung den Durchfluss anzeigt.
Zum Messen des Durchflusses eines Fluids sind Durchflusssensoren verschiedenster Bauart bekannt. So ist in der US-Patentschrift 4,599,907 ein Durchflusssensor gezeigt, mit einem in einem Kanal hineinreichenden auslenkbaren Teil, dessen Abstand von einem zweiten Teil die elektrische Kapazität verändert. Diese bekannten Konstruktionen sind störungsanfällig und messungenau. Ferner bieten sie nicht die Möglichkeit, sie leicht austauschen zu können.
Um den Durchfluss bei Pumpen zu messen, ist es bekannt, im Einlassstutzen und im Auslassstutzen jeweils einen Drucksensor anzuordnen und über den Differenzdruck den Volumenstrom zu bestimmen. Dies erfordert damit zwei getrennte Sensoren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Konstruktion und hoher Messgenauigkeit einen zweiten Sensor insbesondere bei Pumpen nicht benötigt. Ferner soll die Vorrichtung auch bei kleinen Pumpen verwendbar sein. Auch wäre es von Vorteil, wenn die Vorrichtung neben der Messfunktion noch eine weitere Funktion besitzt.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das auslenkbare Teil im nicht ausgelenkten Zustand den Kanal völlig verschließt und das Ventilstellglied eines Rückschlagventils bildet.
Eine solche Vorrichtung lässt sich bei einfacher Herstellung und Konstruktion bei Pumpen verschiedenster Größen insbesondere auch bei sehr kleinen Pumpen einsetzen, ohne einen zweiten Sensor zu benötigen. Die Messgenauigkeit ist hoch und ein separates Rückschlagventil oder eine separate Rückschlagklappe ist nicht erforderlich, sondern die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt die zusätzliche Funktion eines Rückschlagventils.
Eine besonders sichere Arbeitsweise bei hoher Messgenauigkeit wird erreicht, wenn zwischen dem freien, in den Kanal hineinreichenden Ende des auslenkbaren Teils und dessen eingespanntem Ende mindestens eine Messspule angeordnet ist, deren Induktivität durch den Abstand des Teils von der Spule veränderbar ist. Hierbei ist von Vorteil, wenn neben der Messspule eine zweite Spule als Referenzspule im fixierten Fußbereich des auslenkbaren Teils angeordnet ist.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das auslenkbare Teil mit seinem freien Ende einen kreisförmigen Bereich bildet, mit dem die Durchflussöffnung des Kanals im nicht ausgelenkten Zustand verschließend abdeckbar ist. Eine frühere Ansprechbarkeit der Messvorrichtung und eine höhere Messgenauigkeit werden erreicht, wenn die Kanalöffnung im Bereich des auslenkbaren Teils einen kleineren Durchflussquerschnitt aufweist als der Querschnitt des übrigen Kanals.
Eine einfache und sichere Befestigung des auslenkbaren Teils wird geschaffen, wenn das auslenkbare Teil in seinem Fußbereich teilzylindrisch geformt ist, wobei die Zylinderachse parallel zur Längserstreckung des auslenkbaren Teils verläuft. Ferner ist von Vorteil, wenn das auslenkbare Teil von einer metallenen, nicht magnetisierbaren Blattfeder gebildet ist.
Die Vorrichtung ist leicht montierbar und austauschbar, wenn das auslenkbare Teil und die Messspule(n) in einem insbesondere zylindrischen Steckteil angeordnet sind, das quer zur Strömungsrichtung des Fluids in die Kanalwand lösbar einsteckbar ist.
Zur Strömungsberuhigung wird vorgeschlagen, dass in Fließrichtung vor und/oder hinter dem auslenkbaren Teil mindestens ein wandförmiges Schwert im Kanal parallel oder in der Kanalachse zur Strömungsgleichrichtung angeordnet ist. Um eine Überdehnung des auslenkbaren Teils zu verhindern, ist von Vorteil, wenn durch das dem auslenkbaren Teil zugewandte Ende des Schwerts das maximale Ausbiegen des auslenkbaren Teils begrenzt ist. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass sie in der Wandung des Ein- oder Auslassstutzens einer Pumpe lösbar befestigt ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen in einem axialen Schnitt dargestellt. Es zeigen
1 eine Vorrichtung, bei der die Durchflussöffnung vom Steckteil gebildet wird,
2 eine Vorrichtung, bei der die Durchflussöffnung vom Kanal gebildet wird.
Ein Rohrabschnitt 1 bildet einen Durchflusskanal 2, wobei im Ausführungsbeispiel beide Rohrenden jeweils ein Außengewinde 3 besitzen. Der Rohrabschnitt 1 kann aber auch der Ein- oder Auslassstutzen einer Pumpe sein. Durch den Rohrabschnitt strömt in Richtung des Pfeiles 4 ein Fluid insbesondere eine Flüssigkeit.
Die Wand des Rohrabschnitts 1 bildet mit einem quer zur Strömungsrichtung angeordneten Stutzen 5 eine Bohrung 6, die in den Kanal 2 mündet. In der Bohrung 6 liegt ein Steckteil 7 ein, das über einen Fixierstift 8 oder eine das Steckteil umfassende Klammer lösbar im Stutzen 5 befestigt ist.
Das innere Ende des Steckteils 7 durchquert in einer ersten Ausführung (1) den Kanal 2 so weit, dass dieser innere Bereich des Steckteils 7 eine sich verengende Durchflussöffnung 9 bildet, deren Querschnitt in Strömungsrichtung abnimmt. Vorzugsweise ist die Durchflussöffnung 9 konisch geformt und liegt koaxial zur Achse 10 des Kanals 2. Alternativ kann die sich verengende Durchflussöffnung 9 aber auch von der Innenwand des Kanals 2 gebildet sein, wie 2 zeigt.
Die Stelle 9a des kleinsten Querschnitts der Durchflussöffnung 9 ist durch ein auslenkbares Teil 11 verschlossen, solange die Vorrichtung bzw. der Kanal 2 einer Strömung nicht ausgesetzt ist. Das auslenkbare Teil 11 ist vorzugsweise von einer metallenen, nicht magnetischen Blattfeder gebildet, die mit ihrem Fußbereich im Steckteil 7 eingeklemmt oder angeschraubt fixiert ist und durch eine Strömung in eine Stellung ausbiegbar ist, wie dies die ausgebogene Lage 11b gestrichelt darstellt. In dieser Lage ist der bewegliche Bereich des Teils 11 von der Öffnung 9a abgehoben. Der Bewegungsbereich des Teils 11 ist durch A gekennzeichnet.
Der Grad des Abhebens des Teils 11 wird durch eine Messspule 12 induktiv erfasst. Hierbei ist die Messspule 12 in einem Bereich im Steckteil 7 angeordnet, der nahe der Wand des Kanals 2 liegt. Im nicht beweglichen Fußbereich 11a liegt nahe dem Teil 11 eine zweite Messspule 13 als Referenzspule, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird.
In der nicht ausgebogenen Lage liegt das Teil 11 am Rand der Öffnung 9a an und verschließt damit diese Öffnung und den Kanal 2, so dass in dieser Stellung ein Rückfluss im Kanal 2 sicher verhindert wird. Das auslenkbare Teil 11 bildet damit zusätzlich das Ventilstellglied eines Rückschlagventils, wobei vorzugsweise der die Öffnung 9a abdeckende Bereich des Teils 11 und damit sein freies Ende kreisförmig ausgeführt ist, um die Öffnung 9a sicher zu verschließen.
In seinem Fußbereich ist das auslenkbare Teil 11 teilzylindrisch geformt, wobei die Zylinderachse parallel oder koaxial zur Achse des Stutzens 5 liegt. Dies erlaubt eine einfache und sichere Befestigung des Teils 11 im Steckteil 7.
Das Steckteil 7 ist vorzugsweise zylindrisch ausgeführt, so dass es in die zylindrische Öffnung des Stutzens 5 einsteckbar und justierbar ist.
In Fließrichtung hinter und/oder vor dem Teil 11 und der Durchflussöffnung 9 ist im Kanal 2 ein wandförmiges Schwert 14 diametrisch, koaxial und damit in Strömungsrichtung befestigt, um eine Strömungsgleichrichtung zu erzielen. Statt eines Schwertes 14 können aber auch zwei oder mehr Schwerter parallel zueinander und in Strömungsrichtung angeordnet sein. Der die Durchflussöffnung 9 und dem Teil 11 zugewandte Rand des Schwertes 14 oder der Schwerter weist eine gebogene Form auf, die der gebogenen Form des Teils 11 in ausgebogener Lage 11b entspricht, so dass das Schwert oder die Schwerter eine Begrenzung für die maximale Ausbiegung des Teils 11 bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4599907 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Messen und/oder Überwachen des Durchflusses eines Fluids durch einen Kanal (2) mit einem in den Kanal hineinreichenden auslenkbaren Teil (11), dessen Auslenkung den Durchfluss anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Teil (11) im nicht ausgelenkten Zustand den Kanal (2) völlig verschließt und das Ventilstellglied eines Rückschlagventils bildet.
Vorrichtung zum Messen und/oder Überwachen des Durchflusses eines Fluids durch einen Kanal (2) mit einem in den Kanal hineinreichenden auslenkbaren Teil (11), dessen Auslenkung induktiv den Durchfluss anzeigt, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem freien, in den Kanal (2) hineinreichenden Ende (11a) des auslenkbaren Teils (11) und dessen eingespanntem Ende (11a) mindestens eine Messspule (12) angeordnet ist, deren Induktivität durch den Abstand des Teils von der Spule (12) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Teil (11) mit seinem freien Ende (11c) einen dem Querschnitt der Durchflussöffnung 9 entsprechenden insbesondere kreisförmigen Bereich bildet, mit dem die Durchflussöffnung (9a) des Kanals (2) im nicht ausgelenkten Zustand verschließend abdeckbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Messspule (12) eine zweite Spule (1, 3) als Referenzspule im fixierten Fußbereich (11a) des auslenkbaren Teils (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalöffnung (9a) im Bereich des auslenkbaren Teils (11) einen kleineren Durchflussquerschnitt aufweist als der Querschnitt des übrigen Kanals (2).
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Teil (11) in seinem Fußbereich (11a) teilzylindrisch geformt ist, wobei die Zylinderachse parallel zur Längserstreckung des auslenkbaren Teils (11) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Teil (11) von einer metallenen, nicht magnetisierbaren Blattfeder gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Teil (11) und die Messspule(n) (12, 13) in einem insbesondere zylindrischen Steckteil (7) angeordnet sind, das quer zur Strömungsrichtung des Fluids in die Kanalwand lösbar einsteckbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Fließrichtung (4) vor und/oder hinter dem auslenkbaren Teil (11) mindestens ein wandförmiges Schwert (14) im Kanal parallel oder in der Kanalachse (10) zur Strömungsgleichrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch das dem auslenkbaren Teil (11) zugewandte Ende des Schwerts (14) das maximale Ausbiegen des auslenkbaren Teils (11) begrenzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in der Wandung des Ein- oder Auslassstutzens einer Pumpe lösbar befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwert einstückig mit dem Kanal insbesondere mit dem Stutzen einer Pumpe ausgebildet ist.