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Die Erfindung betrifft einen Durchflusszähler, insbesondere Gaszähler, umfassend ein Gehäuse mit einem Gehäuseeinlass und einem Gehäuseauslass, einen im Gehäuseinneren befindlichen Befestigungsabschnitt, an dem mindestens zwei Durchflussvorrichtungen mittels entsprechender Haltemittel an Befestigungspositionen am Befestigungsabschnitt anbringbar sind.
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Solche Durchflusszähler sind z. B. in Form von Wasserzählern oder Gaszählern bekannt und dienen der Erfassung der Menge an durchströmendem Fluid, also Wasser oder Gas, das von einer Versorgungseinheit zugeführt und über den Durchflusszähler zu einem Verbraucher strömt. Ein solcher Zähler weist ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass in Form geeigneter Stutzen auf, die an entsprechende Zu- und Abströmleitungen angeschlossen werden. Im Inneren des z. B. als Gaszählers ausgeführten Zählers ist eine Durchflussvorrichtung mit einer Messvorrichtung vorgesehen, die den Gasdurchfluss misst. Eine solche Messvorrichtung umfasst üblicherweise eine kanalartige Messstrecke, durch die das zu messende Gas strömt. In dieser Messstrecke ist die eigentlichen Messeinrichtung angeordnet, beispielsweise ein thermischer Sensor, der die durchfließende Gasmenge auf Basis eines mikrokalorischen Messprinzips erfasst. Selbstverständlich können auch anders arbeitende Durchflussmesseinrichtungen vorgesehen sein.
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Gaszähler sind in unterschiedlichen, genormten Nenngrößen bekannt. Dabei sind bei bekannten Gaszählern die Durchflussvorrichtungen bzw. die Messvorrichtungen und in der Regel auch die Gehäuse entsprechend der Zählernenngröße spezifisch ausgelegt. Das heißt, dass für die Zählernenngröße G4 mit einem Qmax = 6 m3/h eine diesbezüglich konzipierte Durchfluss- bzw. Messvorrichtung wie auch gegebenenfalls ein diesbezüglich konzipiertes Gehäuse vorgesehen ist, während für die nächstgrößere Zählernenngröße G6 mit einem Qmax = 9 m3/h eine andere, ebenfalls nenngrößenspezifische Durchfluss- bzw. Messvorrichtung und Gehäuse vorgesehen sind, während die wiederum nächstgrößere Nenngröße G10 mit einem Qmax = 15 m3/h ihrerseits eine spezifisch konzipierte Durchfluss- bzw. Messvorrichtung respektive ein entsprechendes Gehäuse aufweist. Das heißt, dass folglich eine Vielzahl spezieller, nenngrößenspezifischer Elemente, insbesondere Durchflussvorrichtungen, erforderlich sind, also produziert und vorgehalten werden müssen. Dies ist aufwändig.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Durchflusszähler anzugeben, der diesbezüglich Abhilfe schafft und einfacher aufgebaut ist.
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Zur Lösung dieses Problems ist ein Durchflusszähler, insbesondere Gaszähler, vorgesehen, umfassend ein Gehäuse mit einem Gehäuseeinlass und einem Gehäuseauslass, einen im Gehäuseinneren befindlichen Befestigungsabschnitt, an dem mindestens zwei Durchflussvorrichtungen mittels entsprechender Haltemittel an Befestigungspositionen am Befestigungsabschnitt anbringbar sind, eine Strömungstrennung zwischen Gehäuseeinlas und Gehäuseauslass derart, dass zu messendes Fluid nur durch die Durchflussvorrichtungen vom Gehäuseeinlass zum Gehäuseauslass strömen kann, wobei eine erste Durchflussvorrichtung vorgesehen ist, die eine Messvorrichtung zum Erfassen des Durchflusses des zu vermessenden Fluids mit mindestens einem Strömungskanal aufweist, und wenigstens eine zweite Durchflussvorrichtung mit mindestens einem Strömungskanal vorgesehen ist, die im Gegensatz zur ersten Durchflussvorrichtung keine Messvorrichtung aufweist.
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Der erfindungsgemäße Durchflusszähler weist ein standardisiertes Gehäuse auf, in dem ein spezielles, erfindungsgemäß ausgestaltetes Bauteil vorgesehen ist, das einen Befestigungsabschnitt mit mehreren Befestigungspositionen aufweist, die allesamt gleichartige, also identische Befestigungsmittel aufweisen. An jeder einzelnen Befestigungsposition ist eine Durchflussvorrichtung befestigbar, die entsprechende Haltemittel aufweist. Die Durchflussvorrichtungen, die am Bauteil befestigt werden können, sind also bevorzugt ebenfalls allesamt gleichartig ausgeführt, das heißt bauartgleich, und insbesondere strömungsmechanisch gleich ausgeführt, so dass eine beliebige Anzahl an Durchflussvorrichtungen an dem Bauteil befestigt werden kann. Die Anzahl der verbauten Durchflussvorrichtungen richtet sich danach, welche Nenngröße der herzustellende Gaszähler haben soll. Die Durchflussvorrichtung wird beispielsweise hinsichtlich einer bestimmten Grund-Nenngröße, beispielsweise der kleinsten Nenngröße G4 ausgelegt und entwickelt. Soll der herzustellende Gaszähler also ein G4-Zähler sein, so wird lediglich eine Durchflussvorrichtung an dem Bauteil befestigt. Soll jedoch ein größerer Zähler konzipiert werden, beispielsweise ein Zähler der Nenngröße G6, so sind zwei Durchflussvorrichtungen zu verbauen. Bei einem Zähler der Nenngröße G10 sind beispielsweise drei Durchflussvorrichtungen an den Befestigungspositionen anzuordnen. Dieser modulare Aufbau, also die Integration einer bestimmten Anzahl an Durchflussvorrichtungen, kann beliebig weiter geführt werden, solange freie Befestigungsabschnitte vorhanden sind, bzw. wie es die vorgesehenen, in ihrem Nennvolumenstrom standardisierten Durchflussvorrichtungen zulassen.
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Das heißt, dass letztlich nur ein standardisiertes Gehäuse sowie nur ein standardisierte Durchflussvorrichtungen erforderlich sind, um einen erfindungsgemäßen Gaszähler einer gewünschten Nenngröße zu fertigen.
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Ferner sind von den anordbaren Durchflussvorrichtungen wenigstens zwei Typen vorgesehen, die sich dadurch unterscheiden, dass ein Typ eine Messvorrichtung, also einen Durchflussmesssensor aufweist, und der andere nicht. Die Durchflussvorrichtungen weisen spezifische Nennvolumenströme auf, die erfindungsgemäß in einem bekannten Verhältnis zueinander stehen, sie können gleich oder unterschiedliche sein. Die Durchflussvorrichtungen sind also standardisiert. Der besondere Vorteil liegt darin, dass nur eine Durchflussvorrichtung, nämlich die mit der Messvorrichtung, also dem Durchflussmesssensor, zu kalibrieren ist, während die anderen parallel geschalteten und im Aufbau gleichen Durchflussvorrichtungen infolge der standardisierten Auslegung quasi der Ergänzung dienen, um den gewünschten Nenndurchfluss zu erreichen. Die entsprechend programmierbare Steuerungseinrichtung ist nun in der Lage, aufgrund des nur in der einen Durchflussvorrichtung gemessenen Durchflusses gestützt auf das bekannte Volumenverhältnis den Gesamtdurchfluss durch einfache Multiplikation des gemessenen Durchflusswertes zu ermitteln. Die Nennvolumenströme sind also skalierbar. Durch die Kalibrierung des einen Durchflussmesssensors sind alle temperatur- und z. B. (im Falle des Aufbaus eines Gaszählers) gasartenabhängigen Parameter bereits linearisiert. Hierdurch sinkt der Kalibrieraufwand beachtlich, ferner ist auch pro Gaszähler nur ein Sensor zu verwenden, was die Gesamtkosten beachtlich mindert. Ein solcher erfindungsgemäßer modular aufgebauter Zähler bietet den Vorteil, Standardvolumenströmen für die Kalibrierung und Konformitätsprüfung nutzen zu können, unabhängig von der zu erstellenden Nenngröße. Es ist lediglich eine Prüfung bei Luft und Raumtemperatur mit dem komplett konfigurierten Durchflusszähler, in dem also nenngrößenspezifisch die benötigten Durchflussvorrichtungen umfassend eine kalibrierte Durchflussvorrichtung mit dem Durchflussmesssensor verbaut sind, durchzuführen. Es ist erfindungsgemäß also ein System vorgesehen, umfassend ein standardisiertes Zählergehäuse und mehrere standardisierte verbaubare Durchflussvorrichtungen mit gleichen oder unterschiedlichen definierten Nennvolumenströmen, die derart zusammengestellt werden, dass sich die gewünschte Nenngröße ergibt, wobei unter den verbauten Durchflussvorrichtungen nur eine ist, die eine kalibrierte Durchfluss- bzw. Messvorrichtung, also z. B. einen kalibrierten Durchflussmesssensor aufweist.
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Wie beschrieben, können die Nennvolumenströme der verbaubaren Durchflussvorrichtungen gleich oder unterschiedlich sein. Sie sind in jedem Fall genau definiert und stehen vorzugsweise in einem bestimmten, definierten Verhältnis zueinander. Dabei können innerhalb der einsetzbaren Durchflussvorrichtungen, also im modularen System, wenigstens eine oder zwei Durchflussvorrichtungen, die eine Messvorrichtung, also z. B. einen Durchflussmesssensor aufweisen, mit verschiedenen Nennvolumenströmen vorgesehen sein, während Durchflussvorrichtungen, die keine Messvorrichtung bzw. keinen Durchflussmesssensor aufweisen, mit wenigstens drei, vorzugsweise vier unterschiedlichen Nennvolumenströmen vorgesehen sein können. Die Durchflussvorrichtung mit der kalibrierten Messvorrichtung bzw. Durchflussmesssensor sollte einen möglichst kleinen Nennvolumenstrom aufweisen, z. B. von 1 m3/h, 2,5 m3/h oder von 4 m3/h. Die anderen, quasi ergänzenden Durchflussvorrichtungen können gleiche Volumenströme aufweisen, oder z. B. in verschiedenen Größen vorgesehen sein, um unterschiedliche Gesamtnennströme zu konfigurieren. Sie könne z. B. mit Nennvolumenströmen von 2 m3/h, 4 m3/h, 6 m3/h und 10,5 m3/h, oder von 1,5 m3/h, 3,75 m3/h, 7 m3/h und 11,5 m3/h, oder von 1,5 m3/h, 5 m3/h, und 8 m3/h vorgesehen sein, wobei die Aufzählung nicht abschließend ist und auch beliebige Kombinationen der genannten Größen möglich sind. Damit können nahezu alle gängigen Gesamtnenngrößen durch Parallelschalten der entsprechenden Durchflussvorrichtungen aufgebaut werden. Dabei richtet sich natürlich die jeweilige Auslegung der Durchflussvorrichtungen auch danach, welches Fluid zu vermessen ist, ob es sich also um einen Gaszähler, wie oben beschrieben, oder um einen Wasserzähler handelt.
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Vorteilhafterweise sollte der Querschnitt jeder Durchflussvorrichtung in mehrere Einzelkanäle aufgeteilt sein, wobei die Einzelkanäle aller Durchflussvorrichtungen im Wesentlichen die gleiche Reynoldszahl aufweisen. Das heißt, dass die systemeigenen Durchflussvorrichtungen allesamt derart ausgelegt sind, dass sie in ihren flussführenden Abschnitten im Wesentlichen die gleiche Reynoldszahl besitzen, sie also bezogen auf die Einzelkanäle geometrisch identisch oder zumindest weitestgehend ähnlich sind. Die Durchflussvorrichtungen sind also strömungsmechanisch allesamt gleich ausgebildet. Die Durchflussvorrichtungen ändern sich in ihrer Aufteilungsfunktion der Strömung über die Reynoldszahl nahezu nicht und sind gasart- und temperaturunabhängig. Dabei bleiben die einzelnen Durchflussvorrichtungen mit ihrer Reynoldszahl auch bei maximalem Durchfluss stets unter der kritischen Reynoldszahl, d. h. es liegt in den Einzelkanälen immer eine laminare Schichtströmung vor. Die Einzelkanäle weisen also z. B. einen gleichen Querschnitt auf, so dass sich folglich Durchflussvorrichtungen mit unterschiedlichen Nennvolumenströmen in der Anzahl der Einzelkanäle unterscheiden.
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In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Befestigungsabschnitt mittels eines Befestigungsbauteils gebildet ist, das in das Gehäuseinnere eingesetzt ist, uns das eine Fluidsammelkammer bildet oder begrenzt. In dieser Fluidsammelkammer sammelt sich, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, das zu messende Fluid, also z. B. Gas, das entweder bereits durch die am Befestigungsbauteil befestigten Durchflussvorrichtungen geströmt ist, oder das diesen noch zuzuführen ist. Diese Fluidsammelkammer und die Anordnung der Befestigungspositionen ist zweckmäßigerweise so zu wählen, dass sich eine gleichförmige Anströmung aller verbauten Durchflussvorrichtungen ergibt, d. h. dass die Strömung homogen aufgeteilt wird.
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Dabei kann das Bauteil gemäß einer ersten Erfindungsalternative dem Gehäuseauslass vorgeschaltet sein, derart, dass das von der oder den am Bauteil befestigten Durchflussvorrichtungen zuströmende Fluid in die Fluidsammelkammer einströmt. Das heißt, dass die Durchflussvorrichtungen einlassseitig zum Gehäuseeinlass des Gehäuses hin quasi offen sind, während ihr Auslass mit der über das Bauteil gebildeten Fluidsammelkammer kommuniziert. Diese Sammelkammer mündet unmittelbar in den Gehäuseauslass des Gehäuses.
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Eine alternative Ausgestaltung sieht demgegenüber vor, dass das Bauteil dem Gehäuseeinlass nachgeschaltet ist, derart, dass das Fluid vom Gehäuseeinlass in die Fluidsammelkammer und von dieser in die eine oder die mehreren am Bauteil befestigten Durchflussvorrichtungen einströmt. Das zuströmende Fluid strömt folglich vom Fluideinlass unmittelbar in die Fluidsammelkammer und strömt von dort in die eine oder unter entsprechender Aufteilung in die mehreren mit ihrem Einlass am Bauteil festgelegten Durchflussvorrichtungen. Der Auslass der einzelnen Durchflussvorrichtungen ist sodann in Richtung des Gehäuseauslasses des Gehäuses hin wieder offen.
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Die Befestigungsabschnitte selbst, die nicht mit einer Durchflussvorrichtung belegt sind, sind in Weiterbildung der Erfindung über ein lösbares Verschlusselement verschlossen. Hierüber wird sichergestellt, dass die Fluidsammelkammer in jedem Fall dicht ist, das heißt, dass ein Fluiddurchgang lediglich dort möglich ist, wo eine Durchflussvorrichtung angeordnet ist. Ein solches Verschlusselement kann beispielsweise ein deckelartiger Schraubverschluss oder dergleichen sein, je nachdem, welcher Art die bauteilseitigen Befestigungsmittel sind. Jedem Befestigungsabschnitt ist folglich ein solches lösbares Verschlusselement zugeordnet. Bei der Montage des Zählers ist folglich lediglich das oder sind diejenigen Verschlusselemente zu entfernen, an deren Stelle eine Durchflussvorrichtung zu verbauen ist.
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Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass an jedem Befestigungsabschnitt ein beim Anordnen einer Durchflussvorrichtung automatisch geöffnetes Verschlusselement vorgesehen ist. Das heißt, dass das Bauteil respektive die über das Bauteil definierte Fluidsammelkammer also solche im Bereich der Schnittstelle zu den Durchflussvorrichtungen, also im Bereich der Befestigungspositionen dicht ist. Ein Befestigungsabschnitt wird jedoch automatisch dann geöffnet, wenn an ihm eine Durchflussvorrichtung befestigt wird. Ein solches Verschlusselement kann beispielsweise ein Ventil sein, das beim Anbringen der Durchflussvorrichtung automatisch geöffnet wird, sei es rein mechanisch, sei es auf elektronischem Wege durch Betätigen eines Kontaktes oder dergleichen beim Befestigen der Durchflussvorrichtung. Denkbar ist es aber auch, ein Verschlusselement als zerstörbares Element auszuführen, beispielsweise, indem die entsprechende bauteilseitige Durchgangsöffnung mit dem Verschlusselement verschlossen ist, welches beim Befestigen der Durchflussvorrichtung irreversibel zerstört, beispielsweise durchstoßen wird oder dergleichen. In jedem Fall sind auch hier nur die bauteilseitigen Befestigungspositionen geöffnet, an denen tatsächlich eine Durchflussvorrichtung angeordnet wird.
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Die Befestigungspositionen selbst respektive die dort vorgesehenen Befestigungsmittel können als Steck- oder Rastabschnitte, als Gewindeabschnitte oder als Bajonettabschnitte ausgeführt sein. Die daran anbringbaren Durchflussvorrichtungen weisen selbstverständlich entsprechend ausgebildete Befestigungsmittel auf, also Steck- oder Rastelemente, Gewindeabschnitte oder Bajonettabschnitte. gegebenenfalls können die Durchflussvorrichtungen oder die Befestigungsabschnitte eine Dichtung aufweisen, die eine vollständige Abdichtung im Verbindungsbereich sicherstellt.
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Die Befestigungspositionen sind zweckmäßigerweise alle zur Aufnahme der größten, also den maximalen Nennvolumenstrom aufweisenden Durchflussvorrichtung ausgelegt. Die Durchflussvorrichtungen ihrerseits sind hinsichtlich der Anordnung bzw. Ausgestaltung ihrer eigenen Befestigungsmittel ebenfalls quasi standardisiert ausgelegt, so dass jede beliebige verbaubare Durchflussvorrichtung an jedem der vorgesehenen Befestigungsabschnitte verbaut werden kann. Sind die Verbindungsgeometrien z. B. querschnittlich rund, so weist z. B. die den Durchflussmesssensor aufweisende rohrförmige Durchflussvorrichtung, die innerhalb des Gesamtsystems z. B. den kleinsten Nennvolumenstrom aufweist, einen relativ kleinen Querschnitt auf, am Vorrichtungskörper ist außenseitig ein umlaufender Ringflansch vorgesehen, der das Befestigungsmittel trägt, und der entsprechend der Größe des Befestigungsabschnitts in seinem Durchmesser ausgelegt ist. Die anderen verbaubaren, gegebenenfalls größeren Durchflussvorrichtungen weisen an ihren rohrförmigen Vorrichtungskörpern ebenfalls, sofern von der Nenngröße her nötig, einen umlaufenden Ringflansch auf, jedoch ist ihr eigener Querschnitt gegebenenfalls größer als der der ersten Durchflussvorrichtung, da ihr Nennvolumenstrom größer ist. Auf diese Weise sind standardisierte Befestigungen mit beliebiger Positionierungsfreiheit realisierbar.
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Das Bauteil selbst, gegebenenfalls auch die lösbaren oder integrierten Verschlusselemente, können aus Metall oder Kunststoff sein. Das zu verwendende Material richtet sich bevorzugt danach, woraus das Zählergehäuse selbst ist. Sofern dem Gaseinlass ein Brandschutzventil zugeordnet ist, kann das Gehäuse aus Kunststoff sein, sodass auch das Bauteil aus Kunststoff sein kann. Ist kein solches Brandschutzventil vorhanden, so ist das Zählergehäuse aus Metall, weshalb dann auch das Bauteil bevorzugt aus Metall sein sollte.
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In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung sieht des Weiteren eine die Durchflussmesswerte erfassende Steuerungs- oder Auswerteeinrichtung vor. Diese kommuniziert drahtgebunden oder drahtlos mit der die Messvorrichtung aufweisenden verbauten Durchflussvorrichtung und erfasst die einzelnen Werte. Da die Durchflussvorrichtungen allesamt identisch aufgebaut sind, muss die Steuerungs- oder Auswerteeinrichtung zur Erfassung des Gesamtdurchflusses lediglich die Durchflussmesswerte der einen die Messvorrichtung aufweisenden Durchflussvorrichtung entsprechend der bekannten Nenndurchflüsse der weiteren Durchflussvorrichtungen hochrechnen. Die Steuerungs- oder Auswerteeinrichtung kann entweder im Gehäuseinneren vorgesehen sein, die entsprechenden Messwerte werden über eine geeignete Schnittstelle angezeigt oder übertragen oder dergleichen. Denkbar ist es aber auch, die Steuerungs- oder Auswerteeinrichtung gehäuseaußenseitig zu verbauen.
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Neben dem Durchflusszähler selbst betrifft die Erfindung ferner eine Zählereinrichtung, umfassend einen Durchflusszähler der beschriebenen Art, sowie mehrere gleichartige, im Durchflusszähler anbringbare Durchflussvorrichtungen, wobei je nach gewünschter Nenngröße des Gaszählers die benötigte Anzahl an Durchflussvorrichtungen verbaut wird.
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Diese erfindungsgemäße Zählereinrichtung zeichnet sich also durch den standardisierte Durchflusszähler sowie die standardisierten Durchflussvorrichtungen aus, die bei Bedarf zählerseitig integriert werden, um den Zähler im Hinblick auf die gewünschte Nenngröße entsprechend auszurüsten. Die Durchflussvorrichtungen werden also mehrfach eingesetzt, sind jedoch allesamt in ihren Nennvolumenströmen definiert, wobei pro Zähler nur eine Durchflussvorrichtung mit einer kalibrierten Messvorrichtung, also einem kalibierten Durchflussmesssensor zu verbauen ist. Dies ermöglicht es, trotz beliebiger Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Nenngröße nur einen Typ von Durchflussvorrichtung kalibrieren zu müssen, wie auch nur ein Gehäusetyp produziert werden muss.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Zählereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gaszähler nach einer ersten Ausführungsform,
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2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Zählereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gaszähler einer zweiten Ausführungsform,
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3 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Zählereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gaszähler einer dritten Ausführungsform, und
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4 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Zählereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gaszähler einer vierten Ausführungsform.
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1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Zählereinrichtung 1 umfassend einen Gaszähler 2 mit einem Gehäuse 3, an dem ein Gaseinlass 4 in Form eines Stutzens 5 sowie ein Gasauslass 6 in Form eines weiteren Stutzens 7 vorgesehen sind. An beiden werden entsprechende zu- und abführende Leitungen angeschlossen. Im gezeigten Beispiel ist dem Gaseinlass 4 ein Brandschutzventil 8 zugeordnet, was es ermöglicht, das Gehäuse 3 aus Kunststoff zu fertigen, gegebenenfalls kann es auch aus Metall gefertigt werden.
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Vorgesehen ist ferner ein Bauteil 9, das im Gehäuseinneren an entsprechenden Gehäusewänden befestigt ist, beispielsweise daran angeschweißt oder angeklebt ist, sodass über das Gehäuse 9 eine Gassammelkammer 10 abgegrenzt wird, die gegebenenfalls über geeignete Dichtmittel 11 vollständig abgedichtet werden kann, sofern dies überhaupt noch erforderlich ist. Diese Gassammelkammer 10 ist dem Gasauslass 6 vorgeschaltet, sie kommuniziert also unmittelbar mit dem Gasauslass 6. Die Gassammelkammer kann so ausgelegt werden, dass sich die Strömung verlangsamt, so dass etwaige mitgeführte Staubteilchen im Gasstrom absinken und sich in einem Bereich sammeln, der für die Funktion des Zählers nicht von Bedeutung ist, z. B. am Boden. Denkbar wäre es, den Gasanteil, der der Messeinrichtung, die den einzigen Durchflussmesssensor 17 aufweist, zuzuführen ist, einer besonderen Reinigungsbehandlung zur Entfernung letzter Staubteilchen zu unterziehen.
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Das Bauteil 9 kann als beispielsweise eckiges Bauteil ausgeführt sein, das quasi wand- oder schalenartig an den Gehäusewänden fixiert wird. Denkbar wäre es aber auch, das Bauteil 9 als komplett geschlossene Sammelkammer auszuführen, die mit einem entsprechenden Verbindungsabschnitt zum Gasauslass 6 geführt ist. Die gezeigte Ausgestaltung hat jedoch den Vorteil, letztlich auch das Gehäuse 3 selbst zur Bildung der Gassammelkammer zu nutzen, um so den Bauraum optimiert zu verwenden.
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An dem Bauteil 9, das einen Befestigungsabschnitt bildet, ist eine Seite, nämlich die zum Gehäuseinneren weisende Seite, quasi als Befestigungsschnittstelle 12 ausgeführt. An ihr sind mehrere gleichartige Befestigungspositionen 13 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel sind lediglich drei solcher Befestigungspositionen 13 vorgesehen, wobei durch die eingezeichneten „...„ Linie dargestellt wird, dass selbstverständlich auch mehr als diese drei Befestigungspositionen 13 vorgesehen werden können.
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Jeder Befestigungsposition 13 ist über entsprechende Befestigungsmittel definiert ist, die hier in Form eines nach innen abstehenden, kurzen Gewindestutzens 14 ausgebildet sind, der ein Außengewinde aufweist (er könnte natürlich auch ein Innengewinde aufweisen).
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An jeder dieser Befestigungspositionen, also an jedem Gewindestutzen 14 kann nun bei Bedarf eine Durchflussvorrichtung 15 befestigt werden. Jede innerhalb des Konfigurationssystems Durchflussvorrichtung verbaubare bzw. verbaute 15 weist eine kanalartige Messtrecke 16 auf. Alle Durchflussvorrichtungen 15 haben einen bekannten, definierten Nennvolumenstrom. Es handelt sich um standardisierte Bauteile. Nur in einer Durchflussvorrichtung ist eine kalibrierte Messvorrichtung, hier ein kalibrierter Durchflussmesssensor 17, beispielsweise ein thermischer Sensor, angeordnet. Die anderen Durchflussvorrichtungen 15 weisen keinen solchen Sensor auf. Dies ist infolge der Kalibrierung des Durchflussmesssensors 17 der einen Durchflussvorrichtung und den jeweils bekannten Nennvolumenströmen aller verbauten Durchflussvorrichtungen 15 auch nicht erforderlich. Denn die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 22 wird derart programmiert, dass sie anhand der erfassten Messwerte des einen Durchflussmesssensors 17 und den bekannten Nennvolumenströme der Durchflussvorrichtungen 15 bzw. deren Größenverhältnisse zueinander den Gesamtvolumenstrom, also den Gesamtdurchfluss errechnen kann. Im gezeigten Beispiel sind z. B. die Nennvolumenströme der beiden verbauten Durchflussvorrichtungen gleich, so dass der über den Sensor 17 gemessene Volumenstrom zur Ermittlung des Gesamtvolumens zu verdoppeln wäre.
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Jede Durchflussvorrichtung, die verbaut werden kann (wie ausgeführt können auch mehr als zwei Durchflussvorrichtungen verbaut werden, wenn ein Zähler mit großer Nennweite konfiguriert werden soll) weist zweckmäßigerweise eine Vielzahl von Einzelkanälen auf, d. h. der jeweilige Querschnitt ist in viele Einzelquerschnitte unterteilt. Alle Einzelkanäle weisen dieselbe Reynoldszahl auf, so dass in jedem Einzelkanal eine laminare Schichtströmung gegeben ist. Dies gilt unabhängig davon, ob die einzelnen verbauten Durchflussvorrichtungen 15 den gleichen Nennvolumenstrom aufweisen, oder ob die Nennvolumenströme unterschiedlich sind.
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Am einen Ende weist die Durchflussvorrichtung 15 entsprechende Befestigungsabschnitte 18 auf, hier in Form eines Innengewindeabschnitts 19, mit dem jede Durchflussvorrichtung 15 auf den entsprechenden Gewindestutzen 14 aufgeschraubt werden kann, sodass sich dort eine dichte Anbindung ergibt.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der linken Befestigungsposition und der mittleren Befestigungsposition 13 jeweils eine Durchflussvorrichtung aufgeschraubt. An der in der Figur gezeigten rechten Befestigungsposition 13 ist keine Durchflussvorrichtung 15 angeordnet, vielmehr ist an ihm ein lösbares Verschlusselement 20, im gezeigten Beispiel eine Schraubkappe 21, befestigt, sodass dieser Zugang zur Gassammelkammer 10 geschlossen ist.
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Ersichtlich kommunizieren die Messstrecken 16 mit der Gassammelkammer 10. Über den Gaseinlass 4 zuströmendes Gas strömt in das Innere des Gehäuses 3 und verteilt sich dort auf die beiden gezeigten Durchflussvorrichtungen 15, durchströmt diese, wird hierbei in seinem Durchfluss über die thermischen Sensoren 17 gemessen und strömt sodann in die Gassammelkammer 10, wo es sich ansammelt und über den Gasauslass 6 wieder austritt. Die Strömungsverteilung in der Gassammelkammer 10 ist derart, dass eine homogene Strömungsaufteilung auf alle verbauten Durchflussvorrichtungen 15 gegeben ist.
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Die über den einzigen Sensor 17 erfassten Messwerte werden wie beschrieben über eine gemeinsame Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 erfasst, die mit dem Sensor 17 drahtlos oder drahtgebunden kommuniziert und die einzelnen Messwerte aufnimmt und verarbeitet. Ihr zugeordnet ist beispielsweise eine gehäuseaußenseitige Anzeigevorrichtung 23, beispielsweise ein kleines Display, wo die entsprechenden Messwerte abgelesen werden können, wie auch eine entsprechende Schnittstelle 24, wo beispielsweise ein Auslesegerät, z. B. ein Laptop oder dergleichen, angeschlossen werden kann, um die Daten auszulesen. Selbstverständlich kann die Schnittstelle 24 auch eine Funkschnittstelle sein oder dergleichen.
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Es können nun, je nachdem, welcher konkrete Zählertyp hinsichtlich der Nenngröße zu konfigurieren ist, eine beliebige Anzahl an Durchflussvorrichtungen 15 angeordnet werden. Bei einer kleinen Nenngröße ist beispielsweise nur eine Durchflussvorrichtung 15 im standardisierten Gehäuse mit dem standardisierten Bauteil 9 zu verbauen, die gezeigten beiden anderen Befestigungsabschnitte 13 werden über entsprechende Verschlusselemente 20 verschlossen. Das Gas wird folglich nur über eine Durchflussvorrichtung 15 im Durchfluss vermessen.
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Die nächstgrößere Zählernenngröße bedarf des Verbaus zweier Durchflussvorrichtungen 15, wie exemplarisch in 1 gezeigt. Die zu verbauende Durchflussvorrichtungen 15 sind hier exemplarisch im Nennvolumenstrom identisch, können aber auch je nach zu erzeugendem Gesamtvolumenstrom auch unterschiedlich sein.
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Die wiederum nächstgrößere Nenngröße bedarf beispielsweise dreier Durchflussvorrichtungen 15, sodass exemplarisch alle drei Befestigungspositionen 13 belegt wären. Auch hier können wiederum sämtliche Durchflussvorrichtungen 15 im Nennvolumenstrom identisch sein, können aber auch zumindest zum Teil unterschiedliche Nennvolumenströme aufweisen.
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Durch den erfindungsgemäßen modularen Aufbau der Zählereinrichtung bestehend aus einem standardisierten Gehäuse 3 mit standardisierten Befestigungsabschnitten 13 sowie standardisierten Durchflussvorrichtungen 15 kann folglich auf einfache Weise ein gewünschter Zählertyp konfiguriert werden, lediglich unter Verwendung von standardisierten Bauteilen, ohne dass eine Vielzahl spezieller, nenngrößenspezifische Bauteile vorgehalten werden müssten. Selbstverständlich kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung ohne Weiteres nenngrößentypisch konfiguriert werden. Es ist pro Zähler nur eine Durchflussvorrichtung 15 mit einem kalibrierten Sensor 17 zu verwenden, da aufgrund der gegebenen strömungsmechanischen Gleichheit aller Durchflussvorrichtungen, realisiert über die gleichen Reynoldszahlen der gegebenen Einzelkanäle (die hier nicht näher gezeigt sind) bzw. der strömungsführenden Abschnitte an allen Durchflussvorrichtungen, eine rechnerische Ermittlung des Gesamtstroms gestützt auf die bekannten Nennstromvolumina bzw. die jeweiligen Verhältnisse der Volumina untereinander möglich ist. Denn infolge der strömungsmechanischen Gleichheit strömt bei kleinen und großen Durchflüssen in allen Durchflussvorrichtungen immer ein in der bekannten Relation zueinander gegebener Durchfluss, so dass die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 22 ohne weiteres anhand des nur einen Messwerts des einen Sensors 17 den Gesamtstrom errechnen kann.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zählereinrichtung 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Vorgesehen ist wiederum ein Gaszähler 2 mit einem Gehäuse 3, mit Gaseinlass 4 und Gasauslass 6. Im gezeigten Beispiel fehlt exemplarisch das Brandschutzventil 8, weshalb das Gehäuse 3 auf jeden Fall aus Metall ist.
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Vorgesehen ist wiederum ein Bauteil 9, über das eine Gassammelkammer 10, die auch hier unmittelbar dem Gasauslass 6 vorgeschaltet ist, definiert wird. An dem Bauteil 9 ist wiederum eine Befestigungsschnittstelle 12 mit auch hier im gezeigten Beispiel exemplarisch drei Befestigungsabschnitten 13 vorgesehen, die allesamt wiederum identisch ausgeführt sind. Die Befestigungsabschnitte 13 können als Steck- oder Rastabschnitte ausgeführt sein, sie können aber auch wiederum als Gewindeabschnitte ausgeführt sein. In entsprechender Weise sind an den hier anzubringenden Durchflussvorrichtungen 15, von denen im gezeigten Beispiel wiederum exemplarisch zwei vorgesehen sind, entsprechende Befestigungsabschnitte 18 vorgesehen, die eine sichere und dichte Verbindung ermöglichen. Auch hier weist nur eine Durchflussvorrichtung 15 einen kalibrierten Sensor 17 auf, die andere nicht. Ihre Nennvolumenströme sind bekannt und definiert, wie die strömungsführenden Abschnitte bzw. Einzelkanäle auch hier die gleiche Reynoldszahl aufweisen.
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Im gezeigten Beispiel ist hier an jedem Befestigungsabschnitt 13 ein separates Verschlusselement 20 in Form eines Ventils 25 vorgesehen, das in der Prinzipdarstellung als Ventilklappe dargestellt ist. Dieses Ventil 25 wird beim Anstecken oder Anschrauben einer Durchflussvorrichtung 15 automatisch geöffnet. Das Ventil 25 an einem Befestigungsabschnitt 13, der nicht belegt wird, bleibt selbstverständlich geschlossen, siehe 2.
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Wiederum strömt das zuströmende Gas in die beiden Durchflussvorrichtungen 15, wird vermessen und strömt sodann über die Sammelkammer 10 zum Gasauslass 6. Über die auch hier vorgesehene Steuer- oder Auswertevorrichtung 22 erfolgt die Datenerfassung und -verarbeitung, die Ausgabe über die Anzeigevorrichtung 23 und/oder die Schnittstelle 24.
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Auch bei dieser Erfindungsausgestaltung ist eine modulare, beliebige Konfigurationsmöglichkeit gegeben. Die Befestigungsabschnitte 13 werden über die entsprechenden Ventile 25 geöffnet respektive geschlossen, sodass auch hier eine entsprechende Abdichtung der Gassammelkammer 10 gegeben ist.
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Anstelle eines reversibel betätigbaren Ventils kann es natürlich auch sein, dass das entsprechende Verschlusselement beim Befestigen einer Durchflussvorrichtung irreversible zerstört wird, es wird hierbei beispielsweise durchstoßen. Dies führt einerseits dazu, dass selbstverständlich der Durchgang zur Gassammelkammer 10 dann geöffnet ist, an nicht belegten Befestigungsabschnitten 13 bleibt das Verschlusselement 20 jedoch unberührt, mithin also geschlossen, sodass auch hierüber eine vollständige Abdichtung gewährleistet ist. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere bei Ausbildung des Bauteils 9 aus Kunststoff besonders einfach möglich, da die entsprechenden Befestigungsabschnitte 13 beim Herstellen des in der Regel als Kunststoffspritzgussteil hergestellten Bauteils 9 ohne Weiteres „zugespritzt” werden können, wobei das Verschlusselement 20 beispielsweise eine relativ geringe Dicke hat, sodass es ohne Weiteres durchstoßen werden kann.
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3 zeigt schließlich eine weitere Erfindungsausgestaltung einer Zählereinrichtung 1, umfassend einen Gaszähler 2 mit Gehäuse 3 mit Gaseinlass 4 und Gasauslass 6, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel das Bauteil 9 und damit die Gassammelkammer 10 dem Gaseinlass 4 nachgeschaltet sind. Wiederum ist am Bauteil 9 eine Befestigungsschnittstelle 12 vorgesehen, umfassend auch hier im gezeigten Beispiel drei Befestigungsabschnitte 13, die hier jeweils Rastelemente 26 aufweisen, die an entsprechenden Raststutzen nach außen abstehen. Die Durchflussvorrichtungen 15 weisen entsprechende Rastelemente 27 auf, die auf einfache Weise beim Aufstecken an der Durchflussvorrichtung 15 auf eine Befestigungsposition 13 miteinander verrasten und so eine dichte Befestigung ermöglichen. An einer nicht belegten Befestigungsposition 13 wird auch hier wiederum ein Verschlusselement 20 hier in Form einer Verschlusskappe 28 mit entsprechenden Rastabschnitten 29 dicht aufgeschnappt.
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Das Gas strömt hier über den Gaseinlass 4 unmittelbar in die Gassammelkammer 10 und verzweigt sich in dieser zu den jeweiligen Durchflussvorrichtungen 15, je nachdem, wie viele angesteckt sind. Nach Vermessen über die entsprechenden Sensoren 17 strömt das Gas in das Gehäuseinnere und von dort zum Gasauslass 6. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 erfasst wiederum die Messwerte des einzigen Sensors 17, ermittelt, je nachdem, wie viele Durchflussvorrichtungen 15 angesteckt sind, entsprechend der gegebenen einzelnen Nennvolumenströme der einzelnen Durchflussvorrichtungen das Gesamtdurchflussvolumen und gibt dieses an der Anzeigevorrichtung 23 oder über die Schnittstelle 24 aus.
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Auch bei dieser Erfindungsalternative ist folglich eine größenmäßige modulare Konfiguration möglich, je nachdem, ob nun eine, zwei oder mehr Durchflussvorrichtungen 15 zur Konfiguration der gewünschten Zählernenngröße erforderlich sind.
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4 zeigt schließlich eine Zähleinrichtung 1, umfassend einen Gaszähler 2 mit Gehäuse 3 mit Gaseinlass 4 und Gasauslass 6, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel das Bauteil 9 und damit die Gassammelkammer 10 dem Gasauslass 6 vorgeschaltet sind. Wiederum ist am Bauteil 9 eine Befestigungsschnittstelle 12 vorgesehen, umfassend auch hier im gezeigten Beispiel drei Befestigungspositionen 13, die hier alle mit je einer Durchflussvorrichtung 15 belegt sind. Nur eine Durchflussvorrichtung 15 weist einen Durchflussmesssensor 17 auf, der mit der programmierbaren Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 22 kommuniziert. Die Befestigungspositionen 13 mit ihren Befestigungsmitteln sind, wie bei den anderen Beispielen auch, allesamt identisch ausgeführt und auf die maximale Größe einer verbaubaren Durchflussvorrichtung ausgelegt. Hier sind Durchflussvorrichtungen 15 in zwei unterschiedlichen Größen, also mit zwei unterschiedlichen Nennvolumenströmen verbaut. Die den Sensor 17 aufweisende Durchflussvorrichtung 15 ist im Nennvolumenstrom kleiner ausgelegt als die beiden anderen Durchflussvorrichtungen 15. Der Durchmesser der rohrförmigen, runden Messstrecke 16, die wie ausgeführt bei allen verbaubaren Durchflussvorrichtungen 15 in eine Vielzahl von hinsichtlich der Reynoldszahl identischen, also strömungsmechanisch gleichen Einzelkanälen unterteilt ist, ist kleiner als bei den anderen Durchflussvorrichtungen 15. Um die „kleine” Durchflussvorrichtung 15 dennoch in dem größeren Befestigungsabschnitt 13 fixieren zu können, weist die Durchflussvorrichtung 15 einen ringförmig umlaufenden Befestigungsflansch mit den entsprechenden Befestigungsmitteln (Gewinde, Bajonett, etc) auf. Die beiden „größeren” Durchflussvorrichtungen 15 weisen nur einen wesentlich schmäleren Befestigungsflansch 30 auf, wobei aber die Durchmesser der jeweiligen Befestigungsflansche 30 allesamt gleich sind. Wenngleich hier nur zwei unterschiedliche Durchflussvorrichtungsgrößen gezeigt sind, können natürlich auch mehr als zwei verschiedene Größen verbaut werden.
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Nachfolgend werden beispielhaft verschiedene Tabellen angegeben, die unterschiedliche Nenngrößen und die dazu möglichen, zur Konfiguration zu verbauenden Durchflussvorrichtungen bzw. deren Nennvolumenströme angeben. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass bei einer gewünschten Nenngröße durchaus auch eine etwas größere Gesamtnenngröße konfiguriert werden kann, was für die Messung nicht nachteilig ist, sondern lediglich tragbare Einbußen in der Messdynamik mit sich bringt. Angegeben ist jeweils die Nennweite, also Nenngröße des zu konfigurierenden Gaszählers, die gewählte Nennweite, wie sie sich additiv aus den Nennvolumenströmen der verbauten Durchflussvorrichtungen (MV) ergibt, sowie die Nennvolumenströme der verbauten Durchflussvorrichtungen (MV), jeweils in m
3/h.
Nennweite Q | Gewählte Nennweite Q | Nennvolumen-strom MV mit Sensor | Nennvolumen-strom 1. MV ohne Sensor | Nennvolumen-strom 2. MV ohne Sensor | Nennvolumen-strom 3. MV ohne Sensor |
2,5 | 2,5 | 2,5 | | | |
4 | 4 | 4 | | | |
4 | 4,5 | 2,5 | 2 | | |
6 | 6 | 4 | 2 | | |
6 | 6,5 | 2,5 | 4 | | |
10 | 10 | 4 | 4 | 2 | |
10 | 10 | 4 | 6 | | |
16 | 16 | 4 | 6 | 6 | |
16 | 16 | 4 | 4 | 4 | 4 |
25 | 25 | 4 | 10,5 | 10,5 | |
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Hier kommen zwei unterschiedlich große Durchflussvorrichtungen mit Sensor
17 zum Einsatz, sowie vier unterschiedliche Größen der anderen, keinen Sensor aufweisenden Durchflussvorrichtungen.
Nennweite Q | Gewählte Nennweite Q | Nennvolumen-strom MV mit Sensor | Nennvolumen-strom 1. MV ohne Sensor | Nennvolumen-strom 2. MV ohne Sensor | Nennvolumen-strom 3. MV ohne Sensor |
2,5 | 2,5 | 2,5 | | | |
4 | 4 | 2,5 | 1,5 | | |
6 | 6,25 | 2,5 | 3,75 | | |
10 | 10 | 2,5 | 3,75 | 3,75 | |
16 | 16,5 | 2,5 | 7 | 7 | |
25 | 25,5 | 2,5 | 11,5 | 11,5 | |
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Hier ist nur eine Durchflussvorrichtungsgröße mit Sensor
17 vorgesehen, sowie vier unterschiedlich große Durchflussvorrichtungen ohne Sensor.
Nennweite Q | Gewählte Nennweite Q | Nennvolumen-strom MV mit Sensor | Nennvolumen-strom 1. MV ohne Sensor | Nennvolumen-strom 2. MV ohne Sensor | Nennvolumen-strom 3. MV ohne Sensor |
2,5 | 2,5 | 1 | 1,5 | | |
4 | 4 | 1 | 1,5 | 1,5 | |
6 | 6 | 1 | 5 | | |
10 | 11 | 1 | 5 | 5 | |
16 | 16 | 1 | 5 | 5 | 5 |
25 | 25 | 1 | 8 | 8 | 8 |
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Auch hier kommt nur eine Durchflussvorrichtungsgröße mit Sensor 17 zum Einsatz, während nur drei Durchflussvorrichtungsgrößen ohne Sensor vorgesehen sind.