DE1141211B - Vorrichtung zur zahlenmaessigen Aufzeichnung und Messung der Drehgeschwindigkeit und bzw. oder der Summe der Umdrehungen eines von der Aufzeichnungsstelle entfernt liegenden, staendig umlaufenden Rotors, insbesondere bei dynamischen Durchflussmessern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, durch die mittels eines Drehmomentwandlers die Drehgeschwindigkeit und bzw. oder die Summe der Umdrehungen eines von der Aufzeichnungsstelle entfernt liegenden, ständig umlaufenden Rotors zahlenmäßig aufgezeichnet und gemessen wird. Das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dynamische Durchflußmesser.

Die bekannte Fernübertragung von Meßwerten mittels Telegraf, Fernschreiber, Fernsprecher, Rundfunk oder ähnlichen Fernmeldeeinrichtungen erweist sich in vielen Fällen als zu umständlich und kostspielig. Die Erfindung schafft in solchen Fällen eine Vereinfachung durch eine Vorrichtung der eingangs genannten bekannten Art, bei der eine Drehbewegung vom Geber mittels eines Drehmomentwandlers an die Meß- oder Aufzeichnungsstelle übertragen wird. Für die Durchführung dieses Arbeitsprinzips ist es an sich bekannt, die Fernübertragung der Drehbewegung durch ein elektrisches Drehmeldersystem zu bewirken, das den Rotor des Gebers mit dem Drehmomentwandler verbindet. Bei einer bekannten Ausiührungsform eines solchen Systems als Drehmomentverstärker für Rechenzwecke wird ein Reibradgetriebe verwendet, das vor Drehmomentüberlastung schützen soll. Dabei wird die abgenommene Drehbewegung in den eigentlichen Geber des elektrischen Drehmeldersystems geringer Leistung eingespeist und von diesem entfernt auf einen Verstärker und einen an diesen angeschlossenen Empfänger übertragen. Dieses bekannte Drehmeldersystem arbeitet nach dem Induktionsprinzip und bewirkt bei Abweichungen von Gleichlauf zwischen Geber und Empfänger eine Fehlerspannung, die als Steuerspannung einem Ferrarismotor zugeführt wird, der auf den Empfänger ein Drehmoment überträgt, durch das die Fehlerspannung auf Null herabgesetzt wird.

Dieses System kann als· Drehmeldersystem mit elektronischem Differentialgetriebe bezeichnet werden, ist aber nicht in der Lage, die Anzahl der Umdrehungen an der Meßstelle aufzuspeichern und anschließend wieder abzugeben, wenn der antreibende Ferrarismotor vorübergehend auch nur kurzzeitig abgeschaltet wird; vielmehr kann dieser nur den augenblicklichen Fehler im Gleichlauf aufspeichern, während ein nachträglidhes Abrufen von Fehlerspannungen nicht möglich ist.

Abgesehen von dem verhältnismäßig umständlichen und empfindlichen Aufbau dieses bekannten Systems sucht die Erfindung die Möglichkeit zu schaffen, die wiederzugebende Drehgeschwindigkeit nicht nur fortlaufend aufzuzeichnen und zu messen^ sondern die Vorrichtung zur zahlenmäßigen Aufzeichnung und Messung der Drehgeschwindigkeit

und bzw. oder der Summe der Umdrehungen eines von der Aufzeichnungsstelle entfernt liegenden, ständig umlaufenden Rotors, insbesondere bei dynamischen

Durchflußmessern

Anmelder:

Rotron Controls Corporation, Woodstock, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte, Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Summe der Umdrehungen des ständig umlaufenden Geberrotors auch dann fehlerfrei wiederzugeben, wenn eine Unterbrechung der Übertragung durch zwischenzeitliche Stillsetzung des Aufzeichnungsgerätes vorübergehend eintritt oder beabsichtigt ist, wie es der praktische Betrieb mit sich bringt. Dieser Fall tritt insbesondere ein, wenn das Aufzeichnungsgerät vorübergehend stillgesetzt werden muß, um einen neuen Registrierstreifen einzuführen, oder wenn ein an das Aufzeichnungsgerät angeschlossenes Druck- oder Zählwerk für eine neue Meßreihe auf Null zurückgestellt werden soll.

Dies gelingt gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, daß der Drehmomentwandler, der mit dem Rotor in an sich bekannter Weise über ein elektrisches Drehmeldersystem verbunden ist, aus einem die empfangenen Drehbewegungen bei zwischenzeitlicher Stillsetzung des Aufzeichnungsgerätes speichernden mechanischen Differentialgetriebe, einem mit dem Zwischenglied des Differentialgetriebes in Verbindung stehenden verschiebbaren Potentiometer, einer von diesem geregelten elektrischen Motorsteuerung und einem mit dem

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Differentialgetriebe verbundenen, stufenlos regelbaren ist, daß in. ihm ein Strömungswinkel zum Antrieb des

Elektromotor besteht, der mit dem Aufzeichnungs- Rotors erzeugt wird und seine Drehzahl der Durch-

gerät verbunden ist. flußmenge linear proportional ist. Gerade in diesem

Im Sinne der gestellten Aufgabe ist bei der vorge- Fallliegt die besondere Eignung der erfindungsgemäßen nannten Vorrichtung eine Speicherung und nachträg- 5 Vorrichtung für die Fernübertragung der Meßwerte

liehe Weitergabe der empfangenen Drehbewegungen darin, daß keinerlei Kräfte auf das Meßgerät zurück-

durch ein mechanisches Differentialgetriebe besonders wirken, die sonst eine Verfälschung des Meßergeb-

wesentlich und erbringt einen erheblichen technischen nissesi hervorrufen könnten.

Fortschritt gegenüber den bekannten Vorrichtungen Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist

der eingangs genannten Art. Sobald nach zwischen- io nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise

zeitlicher Stillsetzung das Aufzeichnungsgerät wieder näher erläutert, und zwar zeigt in Gang gesetzt ist, wird die im Differentialgetriebe Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht

aufgespeicherte Anzahl von Rotorumdrehungen von der eifindungsgemäßan Vorrichtung, diesem Getriebe wieder abgegeben, wobei die Dreh- Fig. 1 a eine Schnittansicht eines Teiles des in Fig. 1

zahl des regelbaren Elektromotors erhöht wird, bis 15 dargestellten Durohflußmessers, infolge der Verschiebung des Potentiometers durch Fig. 2 eine Draufsicht einer Ausführungsform des

das Zwischenglied des Differentialgetriebes dieses wie- erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers, auf das

der mit gleicher Drehzahl wie der Rotor angetrieben Differentialrechengetriebe, die regelbare Antriebsvor-

wird, d. h. auch der Elektromotor mit dem Geber- richtung und den Antriebsmotor, rotor wieder synchron läuft. 20 Fig. 3 eine Stirnansicht der Fig. 2 auf das Differen-

Gemäß der Erfindung besteht ein solches Differen- tialredhengetriebe,

tialgetriebe vorzugsweise aus einem vom Drehfeld- Fig. 4 eine Stirnansicht der in Fig. 2 gezeigten Vorempfänger kontinuierlich angetriebenen ersten Dreh- richtung,

teil und einem zweiten, mit Unterbrechungen entgegen- Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 der

gesetzt umlaufenden Drehteil sowie aus einem zwi- 25 Fig. 2 in Richtung der Pfeile,

schengesdhalteten Zwischenglied, wobei ein stufen- Fig. 6 in größerem Maßstab einen Längsschnitt

loses Getriebe zum Antrieb des zweiten Drehteiles nach der Linie 6-6 der Fig. 2 in Richtung der Pfeile

einerseits mit diesem und andererseits mit dem Regel- auf die regelbare Antriebsvorrichtung, motor verbunden ist. Dabei kann dieses Zwischen- Fig. 7 in größerem Maßstab eine schaubildliche An-

glied in einem Rahmen untergebracht sein, der mit 30 sieht des konischen Drucklagers nach Fig. 6, einem Anschlag versehen ist und durch diesen lösbar Fig. 8 eine vereinfachte graphische Darstellung der

in kraftsdhlüssiger Berührung mit dem vorgespannten Fig. 1,

Stellglied, z. B. Kolben, des die Drehzahl regelnden Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Schranke«

und den Regehnotor ausschaltenden Potentiometers oder Gehäuses für die erfindungsgemäße Vorrichtung

in Verbindung steht, wenn sich das Zwischenglied im 35 und

ersten Abschnitt seiner Bahn befindet; im letzten Ab- Fig. 10 ein Schaltbild für die elektrischen Vorgänge,

schnitt seiner Bahn schaltet der Anschlag dann den Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht bei dem

Regelmotor elektrisch über einen Endschalter wieder nachstehenden Ausführungsbeispiel von einem vom

ein. Die Drehteile des Differentialgetriebes sind vor- Erfinder entwickelten Durchflußmesser aus, wie er in

zugsweise als gegenläufige Schmeckenwellen ausgebil- 40 Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist, der als Wirbel-

det, während das Zwischenglied dann aus einem zwi- geschwmdigkeitsdurchflußmesser zu bezeichnen ist und

sehen diesen Wellen angeordneten und mit diesen im der einen auf Durdhflußgeschwindigkeit ansprechen-

Eingriff stehenden Sohneckenrad besteht, dessen Rah- den Rotor besitzt, welcher durch einen im Inneren

men in Achsrichtung der Schneckenwellen verschieb- des Durchflußmessers erzeugten Strömungswirbel an-

bar ist. 45 getrieben wird.

Vorzugsweise besitzt das stufenlose Getriebe eine In einem solchen Durchflußmesser wird vorsätzlich

Einstellvorrichtung, die von Hand oder selbsttätig, ein Wirbel erzeugt und beibehalten, so daß seine Um-

z. B. über einen weiteren Elektromotor, veränderlich f angsbewegung in einem festen Verhältnis zur Strö-

einstellbar ist und die mit einem Anzeigegerät verbun- mungsgesdhwindigkeit des zu messenden Mediums

den ist, das das im stufenlosen Getriebe eingestellte 50 steht. Wenn man dem Inneren einer derartigen dyna-

Übersetzungsverhältnis anzeigt. mischen Strömungseinrichtung gewisse Größenverhält-

Ferner kann mit der Welle des Regehnotors ein nisse und Formen gibt, kann zwischen der Drehzahl Meßgerät zur Anzeige der Drehzahl des Rotors oder des in der Wirbelkammer der Rohrleitung erzeugten eines der Drehzahl des Rotors proportionalen Meß- Wirbels und der Durchflußgeschwindigkeit des hinwertes verbunden sein. Für diese Anzeige dient vor- 55 durchgehenden Mediums eine Eneare Beziehung erzugswedse ein absatzweise druckendes Druckwerk, das halten werden. Man erhält somit einen echten und außer der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit des genauen Durchflußmengenmesser. In seinem Aufbau Rotors auch die Summe seiner Umdrehungen zahlen- besteht ein derartiger Durchflußmesser aus einem mäßig aufzeichnen kann. Außerdem kann mit der kurzen Leitungsstück, dessen Durchmesser allgemein WeIe des Regehnotors mindestens ein fortlaufend an- 60 etwas kleiner ist als derjenige der Rohrleitung, in die zeigendes Zähl- oder Summierwerk verbunden sein. er eingebaut ist, und eine Wirbelkammer, in der, wie

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders in den Zeichnungen dargestellt ist, der Wirbel erzeugt

geeignet zur Anzeige von Meßwerten eines dynami- und beibehalten wird. Obgleich der grundlegende

sehen Durchflußmessers für Gas und Flüssigkeiten. strömungsdynamische Aufbau dieses Durchflußmes-

Vorzugsweise ist in diesem Fall der Rotor der erfin- 65 sers einfach ist, ist der Betrieb im einzelnen doch

dungsgemäßen Vorrichtung ein auf Durchflußgeschwin- recht verwickelt.

digkeiten ansprechender Rotor, z. B. ein Schaufelrad Mindestens zwei Merkmale dieser Art von Duroh-

des dynamischen Durohflußmessers, der so gestaltet flußmesser sind gegenüber Meßblenden, die bei Gas-

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messungen so häufig Verwendung finden, besonders zu einem oder mehreren großen Wirbeln aus. Fig. 1 a

hervorzuheben. Das eine Merkmal des erfindungs- zeigt einen Wirbel, der von einer Hauptströmung auf

gemäßen Durchflußmessers besteht darin, daß er beiden Seiten umgeben ist.

einen zählenden Durchflußmesser darstellt, der das Die Winkelgeschwindigkeit jedes Wkbelstromfadens

Volumen unmittelbar mißt, dadurch nämlich, daß die 5 ist der linearen Geschwindigkeit der Hauptströmung

Umdrehungszahl des Rotors dies Durchflußmessers der direkt proportional. Ein Integral über den Querschnitt

Gesamtströmungsmenge, die durch ihn hindurch- der Hauptströmung ergibt die Strömung des Mediums

strömt, direkt proportional ist. Ein anderes Merkmal durch den Durchflußmesser. Es brauchen dann nur

des Durchflußmessers besteht darin, daß die Leistung noch die Umdrehungen eines Stromfadens in dem

des Durchflußmessers zur Strömungsmenge in einem io Wirbel gemessen zu werden, um entweder die Strö-

linearen und nicht in einem parabolischen Verhältnis mungsmenge oder aber die Summe der Strörnungs-

steht. Dadurch kann natürlich eine große Genauigkeit mengen durch den Messer während einer bestimmten

erreicht werden. Zeit zu erhalten, unabhängig von Mengenänderungen.

Mit dem Wirbelgeschwindigkeitsdurchflußmesser Die Einführung eines Rotors oder Läufers, vorzugs-

können sowohl Gase als auch Flüssigkeiten gemessen 15 weise eines Schaufelrades, in die Wirbelkammer löst

werden. Tatsächlich ist der Vorgang beispielsweise die Aufgabe, wie ein stabiles Ausmaß des Wirbels

für Luft der gleiche wie für Wasser. Die einzige Ein- über einen großen Bereich von Durchflußmengen

schränkung bei der Verwendung für Medien geringer aufrechterhalten werden kann, wodurch man Durch-

Dichte besteht darin, daß die Ausgangslast der Rotor- flußmesser erhält, die eine außerordentlich große

welle innerhalb der Grenzen gehalten werden muß, 20 Genauigkeit gewährleisten.

die von dem geringeren Energiegehalt des strömenden Ein weiteres besonderes Kennzeichen dieser Art

Gases gegenüber der strömenden Flüssigkeit gesetzt von Durchflußmesser ist es, daß seine Eichung eher

sind. durch seine Abmessungen gegeben ist, also nicht von

Die Arbeit des Wirbelgeschwindigkeitsdurchfluß- der Abdichtung der das Medium enthaltenden Kammesisers gründet sich auf bestimmte dynamische Prin- 25 mern abhängt, wie dies in Verdrängungsmessern der zipien der Flüssigkeitsströmung, die mathematisch be- Fall ist, bei denen sich die Eichung mit dem Maß der handelt werden können. Es kann dadurch gezeigt wer- Leckverluste ändert. Der Wirbelgeschwindigkeitsden, daß es möglich ist, Strömungen zu messen, wenn durchflußmesser behält daher während seiner ganzen die Geschwindigkeit nur eines einzigen Stromfadens Lebensdauer seine Eichung bei und wird durch Abgemessen wird. Die Praxis zeigt weiter, daß ein auf 3° rieb oder Verschleiß nicht nachteilig beeinflußt,
solchen Prinzipien aufgebauter Durchflußmesser un- Die Erfindung bezweckt, ein neues Aufzeichnungsgewöhnlich genau ist und schnell anspricht und so bzw. Anzeigesystem für den Durchflußmesser zu neue, nicht offensichtliche und überraschende Ergeb- schaffen, das von dem Durchflußmesser entfernt liegt nisse und Vorteile liefert. Da ein solcher Durchfluß- und in einem üblichen Meßraum aufgestellt werden messer mit dem Verhältnis zweier Strömungen zu*· 35 kann, so daß man auf ein direktes Ablesen an einer sammenhängt, wird er durch Abrieb oder Verschleiß Stelle im Freien nicht mehr angewiesen ist.
der sich bewegenden Teile nicht beeinflußt, da diese Zunächst sei das vorliegende Durchflußmeßgerät so Teile in dem System keine entscheidende Rolle spie- kurz wie möglich beschrieben. Es besitzt zwei magnelen. So besteht das Prinzip darin, zwei Strömungsarten tische Ausgangskupplungen, an denen eine Vielzahl miteinander zu koppeln, die dann ein geometrisches 40 von Ablesevorrichtungen direkt oder in Entfernung Bild mit einem direkten und definierten Verhältnis davon angeschlossen ist.

zwischen den einzelnen Strömungsgeschwindigkeifcen In der in den Zeichnungen dargestellten Vorrichergeben. Deshalb braucht nur die Strömungsgeschwin- tung ist ein an sich bekanntes elektrisches Drehmeldedigkeit eines Stromfadens eines jeden Zweiges gemes- system mit Drehfeldgeber mit dem Rotor des Durchsen zu werden, um die entsprechende Geschwindig- 45 flußmessers verbunden, d. h. an einem der beiden keit jedes anderen Stromfadeos zu kennen. Die beiden Ausgänge am Durchflußmesser angebracht, wobei der Strömungsarten können als Hauptströmung bezeichnet Geber wiederum an einem entfernt liegenden Drehwerden, deren Quelle und Abfluß außerhalb des Mes- feldempf anger im Betriebsbüro angeschlossen ist. Diesers liegen, und als freie Wirbelströmung, die voll- ser Drehfeldempfänger dreht sich nun synchron mit ständig innerhalb der Wandungen des Durchflußmes- 5° dem Durchflußmesser und stellt den Eingang eines sexs eingeschlossen ist. einzigen Synehron-Drehmomentwandlers dar. Der

Wenn ein Medium durch solch einen Durchfluß- Drehmomentwandler steuert einen starken regelbaren messer, wie in Fig. 1 gezeigt ist, strömt, so besteht die Elektromotor, womit eine Anzahl Aufzeichnungs-Möglichkeit, daß eine Vielzahl von Strömungsbildern bzw. Ablteseeinrichtungen angetrieben sind, wie sie in auftritt, die alle mathematisch beweisbar, jedoch nicht 55 der Praxis in' einer besonderen Durchflußmesserstation notwendigerweise stabil sind. Es wäre zu erwarten, benötigt werden. Der Drehfeldempfänger bewirkt eine daß die Stromfäden nach Eintritt in die Kammer sich Gleichgewidhtsabweichung in einem Differentialaus dieser, ohne einen Wirbel zu bilden^ ausdehnen schrauben-Rechengetriebe, die wiederum auf einen würden und daß dadurch ein Strömungsbild mit einem Wandler übertragen wird, der die Geschwindigkeit Höchstmaß an Stabilität erhalten würde. Dies ist je- 60 des Regelmotors steuert und damit eine Art mechanidoch nicht der Fall, da bei der normalen Strömungs- scher Servoschleife bildet, die den Stromkreis auf das geschwindigkeit durch die Rohrleitungen die Reynold- gewünschte Niveau stabilisiert,
sehe Zahl genügend groß ist, so daß die Strömung Es ist auch eine kombinierte Meßfaktoreinstellung nicht unbedingt laminar, sondern turbulent ist. Mit vorgesehen. Dies geschieht dadurch, daß zwischen anderen Worten, in der Strömung sind immer kleine 65 dem Regeknotor und dem Differentialgetriebe ein Wirbel vorhanden und in manchen Fällen sogar kork- stufenlos regelbares Getriebe angeordnet ist, das, zieherförmige Strömungsbilder. Treten diese Wirbel wenn erforderlich, dazu dient, in das Differentialin die Wirbelkammer ein, so dehnen sie sich natürlich rechengetriebe eine kombinierte Meßfaktoreinstellung

getriebes, durch das die Umdrehungen der Drehbewegung des Durchflußmessers gesammelt werden, während dieser kontinuierlich arbeitet und wenn der übrige Teil des Wandlers, der noch zu beschreiben 5 sein wird, angehalten ist.

Eine zweite Differentialschneckenwelle 7, die parallel zur Schneckenwelle 5 angeordnet ist, ist ebenfalls mit dem leer laufenden Schneckenrad 6 im Eingriff und ist zeitweilig, aber in entgegengesetzter Rich-

angeschlossener Vorrichtungen wird von einem zentral angeordneten, stufenlos regelbaren Motor 9 angetrieben. Am einen Ende einer Welle 12 dieses Regel

einzugeben. Der kombinierte Meßfaktor umfaßt alle notwendigen Korrekturen, wie beispielsweise die der Temperatur, Viskosität, Geschwindigkeit u. dgl., entsprechend der Praxis bei Strömungsmessern. Wenn der Meßfafctor nicht gleich Eins ist, muß er aus der auf dem Strömungsmengenanzeigegeräit des Schaltschrankes angezeigten Menge aus der Viskosität (nach der Beschreibung oder aus Versuchen) und aus der Temperatur des Mediums ermittelt werden.

Die Einstellung des Meßfaktors auf dem stufenlosen io tung, zu der sich kontinuierlich drehenden Schnecken-Getriebe erfolgt von Hand mittels eines (nicht darge- welle 5 drehbar.

stellten) Handrades oder, wie gezeigt, mittels eines Die Betätigung der Schneckenwelle 7 hängt davon

elektrischen Antriebes und wird durch ein fünfstel- ab, ob der mit 8 bezeichnete Synchron-Drehmomentliges digitales Zählwerk angezeigt, das am Schaltbrett wandler arbeitet oder nicht.

der Vorrichtung befestigt ist. Die Einstellung ist bis 15 Der Synchron-DrehmomentwandlerS einschließlich auf vier Dezimalstellen wiederholbar. Sind die geeig- seines stufenlos regelbaren Getriebes und anderer neten Faktoren in das Differentialgetriebe eingegeben,
so dreht sich der Regelmotor bei jeder Nettoeinheit
des Mediums einmal, und sowonl die Summiervorrichtung als auch das Kartendruckwerk zeichnen mit dem ao motors ist das Antriebsrad 10 befestigt, das über eine Meßfaktor versehene und hinsichtlioh der Temperatur Kette 11 mit einem angetriebenen Zahnrad 10' in korrigierte Nettoeinheiten auf. Verbindung steht, das wiederum auf einer Welle 13

Was diese letztgenannten Vorgänge betrifft, so ist befestigt ist. Ein federbelastetes Spannzahnrad 14 es ein weiteres besonderes: Kennzeichen des Systems, läuft auf dem einen Kettentrum, um den Schlupf aufdaß alle Aufzeichnungs- und Druckvorgänge erfolgen 25 zunehmen. Die Welle 13 trägt einen verschiebbar gekönnen, wenn die Ausgangswelle des Regelmotors lagerten Konus 15, auf dem wiederum eine ortsfeste stillsteht. Wenn beispielsweise ein Zähler abzulesen Rolle 16 läuft, die mit einer Berührungskante auf der oder ein Druckwerk zu betätigen ist, hält ein entspr.fr- Oberfläche des Konus 15 aufliegt. Die Rolle 16 ist in chender Betätigungsknopf den Regelmotor zeitweilig einem geeigneten Gehäuse 16' angeordnet (Fig. 6). automatisch an. Während dieser Zeitspanne von etwa 30 Die Rolle 16 ist am Ende einer Welle 17 angebracht, 30 Sekunden werden die Aufzeichnungen in dem die im Ende eines Schwenkarmes 18 gelagert ist, der

mittels einer Feder 20 vorgespannt ist, so daß die Berührungskante der Rolle 16 gegen die Oberfläche des Konus 15 gedruckt wird. Am anderen Ende der 35 Welle 17 ist ein Antriebszahnrad 21 befestigt, das mit einem Zwischenzahnrad 22 kämmt, das wiederum mit einem angetriebenen Zahnrad 23 im Eingriff ist, das am Ende der Differentialschneckenwelle 7 befestigt ist, wodurch diese, je nachdem, ob der Regelmotor 9

ten- oder Banddruckwerk. Durch Betätigen entspre- 40 arbeitet oder nicht, in Zeitabständen angetrieben wird, chender Knöpfe kann dieses Druckwerk entweder die Der Regelmotor 9 wird in dem Augenblick in Gang

laufende Summe drucken oder aber drucken und auf gesetzt, in dem ein Finger 31 den vorgespannten KoI-NuIl zurückgestellt werden. Dieses letztgenannte ben 30 eines Potentiometers 29 freigibt, wodurch Merkmal kann verwendet werden, wenn Tanks gefüllt das Potentiometer 29 aus seiner Nulleinstellung ge- oder die Vorratsbehälter in einer Rohrleitung gewech- 45 ^{löst wird}- ^Die Geschwindigkeit des Regelmotors 9 seit werden. Das Drucken kann von jeder gewünschten nimmt mit der weiteren Bewegung des Kolbens 30 Stelle aus erfolgen, beispielsweise in einer Handventil- nach außen zu.

station, indem an dieser Stelle einfach ein elektrischer Der Regelmotor 9 ist außerdem mittels eines Ka-

Schaltknopf eingebaut wird. bels 27 mit einer Motorsteuerung 25 verbunden, an

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist 50 die außerdem mittels eines Kabels 28 das Potentioein Durchflußmesser dargestellt, der in eine Rohr- meter 29 angeschlossen ist, in dem sich der vorgeleitung eingebaut ist. An diesen Durchflußmesser ist spannte, hin- und herbewegbare Kolben 30 befindet, ein Drehfeldgeber 1 angeschlossen, der in einem ex- wodurch die Spannung erhöht oder verringert wird, plosionsfesten Gehäuse untergebracht und mittels so daß die Geschwindigkeit des Regelmotors 9 durch einer magnetischen Abnahmekupplung und eines 55 die Hin- und Herbewegung des Kolbens 30 gesteuert Zahnradvorgeleges mit einem im Durchflußmesser wird. Wenn der Regelmotor 9 arbeitet, befindet sich befindlichen Rotor verbunden ist. Der Drehfeldgeber
ist mittels eines Kabels mit einem Drehfeldempfänger 2 verbunden. Ein Antriebsritzel 3, das mit der
Welle des Drehfeldempfängers verbunden ist, kämmt 60
mit einem angetriebenen Zahnrad 4 am Ende einer
Differentialschneckenwelle 5, die sich immer dann in
einer Richtung dreht, wenn sich der Durchflußmesser
in Betrieb befindet. Mit der Schneckenwelle 5 ist ein
leer laufendes Schneckenrad 6 im Eingriff, das in 65 nicht. Arbeitet jedoch der Durchflußmesser, so übereinem geeigneten Gehäuse 6' eingeschlossen ist, und setzt der Drehfeldgeber 1, der magnetisch mit dem dieses Schneckenrad und die Differentialschnecken- Rotor des Durchflußmessers gekoppelt ist, die Drehwelle 5 bilden einen Teil des Differentialrechen- bewegung des in dem Durchflußmesser befindlichen

Differentialgetriebe mechanisch gespeichert und festgehalten und daraufhin nach dem automatischen Schließen des Stromkreises auf die Zählwerke übertragen.

Ein anderes Kennzeichen des Schaltschrankes ist neben dem Summiergerät und dem Einzelzählwerk und einem kontinuierlichen Strömungsmengenanzeiger, die alle korrigierten Nettoeinheiten aufzeichnen, ein Karder Kolben 30 normalerweise mit dem Finger 31 im Eingriff, der aus dem Gehäuse 6' des Schneckenrades 6' herausragt.

Ist beispielsweise der Regelmotor 9 abgeschaltet, wenn der Durchflußmesser zu arbeiten beginnt — beispielsweise wenn der Regelmotor von Hand angehalten wird oder eine Aufzeichnung gemacht worden ist —, so dreht sich die Differentialschneckenwelle 7

Rotors in Spannungen und überträgt diese auf den Drehfeldempfänger 2, der wiederum die Spannungen in Drehbewegung umwandelt und damit eine Drehung der Differentialschneckenwelle 5 bewirkt. Wenn sich die Schneckenwelle 7 nicht dreht, bewegen sich das Schneckenrad 6 und sein Gehäuse 6' weiter zwischen den beiden Schneckenwellen 5 und 7 in Richtung auf einen Endschalter 24 zu, der über das Kabel 26 mit der Motorsteuerung 25 verbunden ist, bis der Kontaktfinger 31 gegen den Finger des Schalters 24 anschlägt und den Stromkreis schließt. Der Regelmotor 9 beginnt nun sogleich mit hoher Geschwindigkeit, gesteuert von der Motorsteuerung 25 und dem Potentiometer 29, zu laufen, woraufhin sich das Schneckenrad 7 und das Gehäuse 6' in der entgegengesetzten Richtung auf den Schneckenwellen 5 und 7 zurückbewegen, so daß der Finger 31 den Kolben 30 des Potentiometers 29 betätigt, um das Gleichgewicht in dem System auf Grund der Gleichgewichtsstörung herzustellen, das durch Sammeln oder Speichern der Anzahl der ausgeführten Drehungen des Rotors des Durchflußmessers entstanden war, die auf die Schnekkenwelle 5 übertragen worden waren. So ergibt sich eine Servoschleife, die das Differentialrechengetriebe zwischen dem Regelmotor 9, dem Schalter 24, der Motorsteuerung 25 und dem Potentiometer 29 rückstellt. Die verschiedenen bereits genannten Korrekturfaktoren werden über den Konus 15 und die mit ihm verbundenen Vorrichtungen in den stufenlos regelbaren Synchron-Drehmomentwandler eingegeben. Der gleitend gelagerte Konus 15 und seine Vorrichtungen sind in Fig. 6 und 7 näher erläutert. Auf der Welle 13, die eine Rille oder Nut 32 aufweist, ist ein in Fig. 7 mit 33 bezeichnetes Drucklager gleitbar gelagert. Dieses Drucklager 33 besteht aus einer Hülse

34, einem Drucklager mit V-förmigem Querschnitt

35, einer Manschette 36 mit L-förmigem Querschnitt, einer Druckfeder 37, einer zweiten Manschette 38 mit L-förmigem Querschnitt, einem Dichtungsring 39 und einer Verschlußmutter 40. Diese Teile sind, wie in Fig. 6 dargestellt, unter Druck auf der Welle 13 ineinandergefügt, wobei das entgegengesetzte Ende der Buchse 34 den mittels Lagerteile 41 abgestützten Konus 15 trägt. Eine Schraube 42 ragt durch den Konus 15 und die Buchse 34 hindurch und sitzt in der Nut oder Rille 32, so daß der ganze Konus 15 und das Drucklager 33 gleitend und miteinander fluchtend auf der Welle 13 angeordnet sind.

Der gewünschte Meßfaktor oder andere Korrekturfaktoren werden durch relative Stellung des Konus 15 auf der Welle 13 zur Rolle 16 erhalten. Um den Konus in seine richtige Lage zu bringen, ist ein Bügel 43 vorgesehen, der Führungen 44 aufweist, die in der V-Nut der Manschette 35 des Drucklagers laufen. Der Bügel ist so angeordnet, daß er in dem Konus und der Lagerung mittels einer Spindel 45 hin- und herbewegbar ist, was mittels eines (nicht dargestellten) Handrades geschehen kann, das am einen Ende der Spindel 45 befestigt ist, so daß die Korrektur von Hand eingegeben werden kann. Vorzugsweise geschieht dies jedoch automatisch mittels eines in Fig. 1 mit 46 bezeichneten umsteuerbaren Motors, der von einem Umschalter 47 gesteuert wird. Mit dem Motor 46 ist eine Antriebswelle 48 verbunden, die ein Antriebszahnrad 49 trägt, das ein Zahnrad 50 einer Welle 51 antreibt, die wiederum ein Antriebsritzel 52 trägt, das mit einem angetriebenen Zahnrad 53 (an Stelle eines Handrades) kämmt und am Ende der Spindel 45 für den Bügel angebracht ist. Die Welle 51 trägt außerdem einAntriebsritzel 54, das über eine Kette 56 ein Zahnrad 55 so antreibt, daß ein Meßfaktoranzeiger 57 betätigt wird, der dauernd die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des Konus 15 anzeigt.

Außerdem ist an der Welle 12 des Motors 9 eine Keilriemenscheibe 60 angebracht, die eine andere, um 90° versetzte, kleinere Keilriemenscheibe 61 über einen Riemen 62 antreibt, um einen Strömungsmengenanzeiger 63 zu betätigen.

Ein auf der entgegengesetzten Seite des Regelmotors 9 herausragender Teil der Welle 12 trägt ein Zahnrad oder Kettenrad 64, das einen Zähler und eine Kartendruckvorrichtung 65 über eine Kette 66 und ein zugehöriges Zahnrad oder Kettenrad 67 antreibt.

Der gleiche Teil der Welle 12 betätigt ein Summierwerk 68 über ein Antriebskettenrad 69 und ein angetriebenes Kettenrad 70 mittels einer Kette 71.

Das gesamte erfindungsgemäße System bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung — außer dem Durchflußmesser und dem Drehfeldgeber, die sich an einer entfernten Stelle befinden, und dem Druckwerk — können in einem in Fig. 9 dargestellten Schrank untergebracht sein, wobei allerdings im dargestellten Falle das Druckwerk auf dem Schrank angeordnet ist. Dieser Schrank besitzt mehrere leicht zugängliche Knöpfe zum Betätigen von Steuerschaltern und den oben beschriebenen entsprechenden Vorrichtungen, beispielsweise einen Druck- und Wiedereinstellknopf 72, einen Knopf 73 nur für das Drucken und einen Knopf 74 nur zum Ablesen.

Die Differentialschaltvorrichtung ist leicht aus dem Schaltbild nach Fig. 10 ersichtlich. Kurz erläutert fließt, wenn der Druckschalter 75, wie dargestellt, geschlossen ist, Strom durch die Hauptleitungen 76 und 77, wodurch ein Relais 78 betätigt und der Regelmotor 9 in Gang gesetzt wird.

Wird beispielsweise der Druckschalter 75 zum Drucken bewegt, dann unterbricht das Relais 78 den Stromkreis, aber der Schalter 75 schließt den Stromkreis, um beispielsweise das Druckwerk über ein Relais 79 zu erregen.

Ist das Druckwerk betätigt, so bleibt der Regelmotor 9, wenn er nicht durch Handschaltung wieder angelassen wird, so lange abgeschaltet, bis der Finger 31 wieder den Endschalter 24 schließt.

Die vielen Merkmale, Vorteile und neuen Ergebnisse der oben beschriebenen Erfindung sind nun deutlich gemacht und sollen im folgenden kurz teilweise zusammen mit anderen, nicht ohne weiteres ersichtlichen oder erwähnten zusammengefaßt werden:

1. Eine ziemlieh umfangreiche elektrische Ausrüstung kann nun in genauer Übereinstimmung mit einer anfänglichen Steuerquelle, beispielsweise der Umdrehungszahl des Rotors eines Durchflußmessers betätigt werden, ohne daß auf die Antriebsmaschine irgendeine wesentliche Belastung zurückwirkt, die die Genauigkeit und Leistungscharakteristik beeinträchtigen könnte.

2. Der Durchflußmesser läuft mit konstanter Last, und es ist daher möglich, die Wirkung der konstanten Last zu berechnen und zu messen und den Durchflußmesser auf dieser Grundlage zu eichen.

3. Laständerungen des regelbaren Ausgangsmotors wirken nicht auf den Durchflußmesser zurück.

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4. Die kontinuierlich arbeitenden Teile des Differentialrechengetriebes sammeln und speichern genau die Umdrehungsanzahl des kontinuierlich arbeitenden Durchflußmessers, wenn der übrige Teil des Systems zeitweise festgehalten wird, und stellen die Anzahl innerhalb einer ziemlich kurzen Zeit wieder her, nachdem das ganze System wieder von Hand oder automatisch in die Arbeitsstellung zurückgebracht worden ist.

5. Infolge des regelbaren Antriebes kann bewirkt werden, daß die Registrier- oder Anzeigevorrichtung Nettoeinheiten anzeigt, die bezüglich Meßfaktor, Wärmeausdehnung, Dichteunterschiede und Gewichtsunterschiede usw. korrigiert sind.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur zahlenmäßigen Aufzeichnung und Messung der Drehgeschwindigkeit und bzw. oder der Summe der Umdrehungen eines von der Aufzeichnungsstelle entfernt liegenden, ständig umlaufenden Rotors, insbesondere bei dynamischen Durchflußmessern, mittels eines Drehmomentwandlers, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler, der mit dem Rotor in an sich bekannter Weise über ein elektrisches Drehmeldersystem (1, 2) verbunden ist, aus einem die empfangenen Drehbewegungen bei zwischenzeitlicher Stillsetzung des Aufzeichnungsgerätes (65) speichernden mechanischen Differentialgetriebe (5 bis 7), einem mit dem Zwischenglied (6) des Differentialgetriebes (5 bis 7) in Verbindung stehenden verschiebbaren Potentiometer (29), einer von diesem geregelten elektrischen Motorsteuerung (25) und einem mit dem Differentialgetriebe verbundenen, stufenlos regelbaren Elektromotor (9) besteht, der mit dem Aufzeichnungsgerät (65) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (5 bis 7) aus einem vom Drehfeldempfänger (2) kontinuierlich angetriebenen ersten Drehteil (5) sowie aus einem zweiten, mit Unterbrechungen entgegengesetzt umlaufenden Drehteil (7) und einem zwischengeschalteten Zwischenglied (6) besteht und daß ein stufenloses Getriebe (15,16) zum Antrieb des zweiten Drehteiles (7) einerseits mit diesem und andererseits mit dem Regelmotor (9) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (6) des Differentialgetriebes (5 bis 7) in einem Rahmen (6') untergebracht ist, der mit einem Anschlag (31) versehen ist und durch diesen lösbar in kraftschlüssiger Berührung mit dem vorgespannten Stellglied (30), z. B. einem Kolben, des Potentiometers (29) zur Drehzahlregelung und zum Ausschalten des Regelmotors (9) in Verbindung steht, wenn sich das Zwischenglied (6) im ersten Ab^ schnitt seiner Bahn befindet, und daß der Aneinen Endschalter (24) den Regelmotor (9) elektrisch wieder einschaltet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Drehteil des Differentialgetriebes als gegenläufige Schneckenwellen (5, 7) ausgebildet sind und das Zwischenglied aus einem zwischen beiden Schnekkenwellen angeordneten und mit diesen im Eingriff stehenden Schneckenrad (6) besteht, dessen Rahmen (6') in Achsrichtung der Schneckenwellen verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose Getriebe (15, 16) eine Einstellvorrichtung (45 bis 53) aufweist, die von Hand oder selbsttätig, vorzugsweise über einen weiteren Elektromotor (46), veränderlich einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (45 bis 53) ein Anzeigegerät (57) für das im stufenlosen Getriebe (15, 16) eingestellte Übersetzungsverhältnis aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose Getriebe (15, 16) aus einem axialverschiebbaren, drehbaren Konus (15) besteht, daß der Konus (15) von einem axialverschiebbaren Bügel (43) gehalten ist bzw. eingestellt wird, der seinerseits mit der Einstellvorrichtung (45 bis 53) verbunden ist, und daß zur Abnahme der Drehbewegung des Konus (15) eine damit kraftschlüssig verbundene ortsfeste Rolle oder Scheibe (16) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (12) des Regelmotors (9) ein Meßgerät (63) zur Anzeige der Drehzahl des Rotors bzw. eines Meßwertes, der der Drehzahl des Rotors proportional ist, verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (12) des Regelmotors (9) ein absatzweise druckendes, vorzugsweise rückstellbares Druckwerk (65) verbunden ist, das eine Summe von Umdrehungen des Rotors und/oder dessen augenblickliche Drehgeschwindigkeit zahlenmäßig aufzeichnet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (12) des Regelmotors (9) ein oder mehrere fortlaufend ansteigende Zähl- oder Summierwerke (65, 68) verbunden sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ein auf Durchflußgeschwindigkeiten ansprechender Rotor, z. B. Schaufelrad, eines dynamischen Dttrchflußmessers ist, der so gestaltet ist, daß in ihm ein Strömungswirbel zum Antrieb des Rotors erzeugt ist und daß die Drehzahl des Rotors der Durchflußmenge linear proportional ist.

schlag (31) im letzten Abschnitt seiner Bahn über 953 586.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 897 370, 912187,

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 209 747/210 12.