DE1548958C - Ventunkanal Durchflußmeßgerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Venturikanal-Durchflußmeßgerät mit einem die Flüssigkeitshöhe erfassenden Schwimmer, der über einen Hebelarm kraftschlüssig mit einem Hebelsystem im Eingriff steht, dessen von der Schwimmerlage abhängiger Hebel eine zur Linearisierung der Anzeige dienende Kurvenscheibe betätigt, die kraftschlüssig mit zueinander justierbaren Schwenkarmen im Eingriff steht.

Durchflußmesser dieser Art sind insbesondere dann gut geeignet, wenn der Durchfluß der Flüssigkeit durch einen offenen Kanal möglich oder gar vorteilhaft ist, insbesondere für solche Flüssigkeiten, die Festkörper, wie Rieselgut od. dgl., mit sich führen. Genaue Messungen werden hierbei durch das Messen des Flüssigkeitsspiegels stromaufwärts vor einem Stau des Flusses ermöglicht.

Ein besonders vorteilhaftes Meßsystem benutzt das bekannte Parshall-Gerinne, das eine Engstelle hat, deren Weite abhängig von dem zu messenden Durchfluß 75 mm bis 2Vz m betragen kann. Der Flüssigkeitsspiegel vor dieser Engstelle ist ein Maß ftL den Durchfluß gemäß folgender Beziehung:

= K- WH",

worin

Q der Durchfluß m³/h,

K der Durchflußkoeffizient, W die Weite der Engstelle, m, H die Flüssigkeitshöhe, mm, vor der Engstelle

und
η der Gerinnexponent ist.

Im praktischen Betrieb ist der Durchflußkoeffizient K konstant. Der Wert des Gerinnexponenten η ist eine Funktion der Weite W des Gerinnes. Er ändert sich zwar nur wenig, aber dennoch für die Berechnung bedeutsam mit der Gerinnweite. Diese für Parshall-Gerinne bekannten Beziehungen gelten sinngemäß auch für rechteck- oder V-förmige Wehre.

Bei bekanntgewordenen Geräten dieser Art (USA.-Patentschriften 1492 829, 1290170 und 1830413) ist die Kurvenscheibe für eine bestimmte Gerinnweite bzw. Form eines Überfallwehres festgelegt, so daß für eine Umstellung des Gerätes* auf einen anderen Kanal ein Auswechseln der Kurvenscheibe erforderlich ist. Dieses Auswechseln ist nur von entsprechendem Fachpersonal durchführbar und wegen des empfindlichen Aufbaues solcher Geräte zeitraubend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußmeßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne Auswechseln von Kurvenscheiben leicht von jedem Hilfspersonal an den jeweiligen Kanal anpaßbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß die Kurvenscheibe, deren Kurvenbähn auf einen Mittelwert des Gerinnexponenten abgestimmt ist, in ihrer Lage gegenüber dem sie tragenden Schwenkarm justierbar befestigt ist zur Anpassung der Anzeige an verschiedene Gerinnweiten, und daß die den Momentan-Anzeiger tragende Welle über bei stoßartigen Schwimmerbewegungen begrenzt nachgiebige Zwischenglieder mit einem stabilisierenden Dämpfungsglied und einem Meßwertübertrager gekuppelt ist.

Die schwenkbare Kurvenscheibe kann leicht justiert, d. h. auf verschiedene Gerinnexponenten eingestellt werden. Da sich der Gerinnexponent mit der Gerinnweite ändert und die Gerinnexponenten für die Kanal- und Wehrformen bekannt oder ermittelbar sind, kann der Gegenstand der Erfindung ohne konstruktive Eingriffe leicht für die verschiedenen Kanal- und Wehrformen eingestellt und verwendet werden. Durch die Anordnung des an sich bekann-" ten Dämpfungsgliedes an der angegebenen Stelle erfolgt in bekannter Weise keine Beeinflussung der Momentananzeige durch den Zeiger, da schon vor ίο der Dämpfung das Meßsignal linearisiert und an einer Skala angezeigt ist. Es ergibt sich somit eine schnelle Einstellmöglichkeit zur Prüfung und Eichung, wobei dennoch das Signal als ein genaues Durchschnittssignal unabhängig von statischen Änderungen der Flüssigkeitshöhe übertragen wird. Außerdem wird durch die besagte Kupplung zwischen Schwimmer und Meßeinrichtung der Schwimmer vor Beschädigungen von in der Strömung mitgeführten Fremdkörpern bewahrt, da er von diesen schwimmenden Fremdkörpern ohne Kraftaufwand weggedrückt werden kann. Auf das freie Ende des den Schwimmer enthaltenden Hebelarmes drückt als Gegengewicht ein Kolben, der mit dem Meßgerät in Verbindung steht. Die linearisierte Anzeige der Schwimmerhöhe erfolgt also sowohl durch den Zeiger als auch durch den Meßwertübertrager, wobei die mechanische Verstellung für den Meßwertübertrager ebenfalls im linearen Zusammenhang zwischen Schwimmerhebelstellung und dem Durchfluß gebracht ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend erläutert:

F i g. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in Frontansicht,

F i g. 2 das Gerät nach F i g. 1 unter Weglassung vornliegender Teile,

Fig. 3 einen seitlichen Längsschnitt nach Fig. 1, F i g. 4 einen Längsschnitt durch Schwimmer und Hebelarm samt benachbarten Übertragungsgliedern, F i g. 5 eine Draufsicht auf den Schwimmer, F i g. 6 eine perspektivische Gesamtansicht der Meßanordnung;

F i g. 7, 8, 9 zeigen Einzelheiten, Fig. 10 einen Schnitt nach LinieX-X in Fig. 8. Wie in F i g. 6 gezeigt, ist das Durchflußmessergehäuse (Hauptgehäuse) 2 auf Profilträgern 4 über den Einlaß 8 des offenen Parshall-Gerinnes 6 angeordnet. An den Einlaß 8 schließt sich der Übergangsbereich 10 an, der sich zur Engstelle 12 verengt. Der Schwimmer 16 ist mit einem Hebelarm 14 gelenkig verbunden, der seinerseits beweglich mit dem Meßinstrument in Verbindung steht. Der Schwimmer ist im Übergangsbereich 10 vorgesehen zur Messung der dortigen Flüssigkeitshöhe.

Nach F i g. 5 ist der Schwimmer 16 mit dem nicht dargestellten Hebelarm 14 durch Bolzen 18 verbunden, die in einer Muffe 20 im Schwimmer querliegend gelagert sind. Die Muffe hat eine in Strömungsrichtung zeigende Abflußöffnung 22 zum Abfließen eingedrungener Flüssigkeit.

Der Hebelarm 14 besteht aus zwei ineinander verschraubten Teilen und ist in seiner Länge einstellbar. Die gewünschte Längeneinstellung wird gemäß F i g. 4 durch eine Mutter 28 und eine unterlegte Federscheibe fixiert. Der Drehpunkt des Hebelarmes

14 ist durch den Zapfen 30 gebildet, der im Gehäuse- erfolgt. Die Skala 124 ist in Prozent des maximalen teil 32 befestigt ist. An dem im Gehäuseteil 32 be- Durchflusses geeicht. Es wird demnach nicht die sich findlichen Ende des Hebelarmes ist eine Rolle 34 an mit der Gerinnweite stark ändernde Durchflußmenge einem Zapfen 36 drehbar gelagert. in Volumeinheiten pro Minute selbst, sondern der

Wie in F i g. 4 und 3 gezeigt, trägt das Gehäuse- 5 Prozentsatz der Durchflußmenge vom Maximalfluß teil 32 ein Rohr 38, das durch eine Feststellschraube angezeigt. Bei der Erfassung QIW drückt sich die 44 lagegesichert ist. Die Abdichtung zwischen Ge- Abhängigkeit von der Gerinnweite im Exponenten η häuseteil und Rohr erfolgt durch einen das Rohr aus, der nur relativ wenig von der Gerinnweite abumgebenden O-Ring 42, der durch eine mit dem Ge- hängt. Man kommt also mit einer geringfügigen Verhäuseteil verschraubte Schraubkappe 40 gegen das io stellung der Kurvenscheibe aus. Die Kurvenbahn 76 obere Ende des Gehäuseteils 32 gedrückt wird. Das der Kurvenscheibe 74 stellt für einen Mittelwert von Rohr 38 ist mit seinem oberen Ende gemäß F i g. 3 η eine lineare Beziehung zur Flüssigkeitshöhe H her, in einen Gehäusevorsprung 50 auf der Gehäuseunter- während durch Verstellung der Kurvenbahn 76 die seite 52 geschraubt, der Teil des Hauptgehäuses ist. Veränderung von η in Abhängigkeit von Gerinnweite Das Gehäuseteil 32 kann somit relativ zu dem 15 relativ zum Mittelwert von η erfaßt wird. Der Mit-Hauptgehäuse 2 verdreht werden. Die freie Beweg- telwert von η ist etwa 1,550; er kann von 1,522 bis lichkeit des Hebelarmes 14 zur strömenden Flüssig- 1,578 variieren bei Gerinnweiten, deren Engstellen keit bleibt durch einen flexiblen abdichtenden zwischen 300 und 1200 mm betragen. Gummibelag 46, der die Eingangsöffnung des Ge- Das Gesagte bezieht sich auf Parshall-Gerinne, je-

häuseteils 32 für den Hebelarm abdeckt, erhalten. 20 doch ist eine Anpassung an Wehre mittels Meßtabel-Gemäß F i g. 4 steht die Rolle 34 im Eingriff mit len für Wehre verschiedener Formen und Größen, dem unteren Ende 47 eines Kolbens 48, der als Ge- die durch Messungen erstellt werden können, gengewicht dient und der längsverschieblich in dem möglich.

Rohr 38 geführt ist. Das obere Ende 54 des Kolbens Ein Schwenkarm 68 ist (F i g. 3) an einer Welle 88

48 ist gemäß F i g. 3 mit einem axial gerichteten 25 zwischen den Rahmenteilen 62 und 64 verschwenk-Zapfen 56 verbunden, in den eine Schraube 58 zum bar angeordnet und steht (F i g. 1) durch eine Rolle Justieren eingeschraubt und durch eine Sicherungs- 89 im Eingriff mit der Kurvenbahn 76. Ein am mutter 60 mit Unterlegfederscheibe in dieser Lage Schwenkarm 86 befestigter zweiter winkelförmiger fixiert ist. Die Schraube 58 bildet ein Widerlager für Schwenkarm 90 ist ebenfalls an der Welle 88 beeinen Stift72. In Fig. 4 ist der Kolben48 voll aus- 30 festigt und nach Lösen einer Schraube92 in einer gezogen in seiner obersten und gestrichelt eingezeich- justierten Lage zum Arm 86 feststellbar. Die net in seiner untersten Stellung gezeigt. Die oberste Schraube 92 ist im Schwenkarm 90 eingeschraubt Stellung nimmt er beim Bezugsnullwert der Flüssig- und durch einen Schlitz 94 im Schwenkarm 86 gekeitshöhe ein. Die gestrichelte Lage des Kolbens 48 steckt. Auf diese Weise wird eine Null-Justierung nimmt der Hebelarm 14 bei der höchsten meßbaren 35 der Meßanordnung ermöglicht. Flüssigkeitshöhe ein. Begrenzungsschrauben 63 und Am abgewinkelten Teil des Schwenkarmes 90 ist

63 α im Gehäuseteil 32 begrenzen die Schwenk- im Punkt 96 ein längenverstellbares Gestänge 98 anbewegung des Hebelarmes 14. gelenkt, das aus zwei durch eine Schraubverbindung

Gemäß den Fig. 1, 2 und 3 ist an einem gehäuse- 100 relativ zueinander verstellbaren Teilen besteht, festen Rahmenteil 64 durch Abstandsstücke 66 ein 40 Das rechte Ende des Gestänges 98 ist im Punkt 102 parallelliegendes Rahmenteil 62 befestigt. Dieser an einen beweglichen Block 104 angelenkt, der in Rahmen trägt bewegliche Teile der Meßanordnung. einem Kurvenschlitz 108 eines Schwenkarmes 110 An den Rahmenteilen 62 und 64 ist eine Welle 70 geführt ist. Der Schwenkarm 110 ist durch die Welle gelagert, an der ein Schwenkarm 68 befestigt ist, 112 verschwenkbar zwischen den Rahmenteilen 62 aus dem der in Eingriff mit der Schraube 58 korn- 45 und 64 angeordnet. Die Welle 112 ist an den Rahmende Stift 72 hervorragt. Somit wird durch Ver- menteilen durch eine sie umgebende Feder 113 schieben des Kolbens 48 der Schwenkarm 68 ver- (F i g. 3) abgestützt und hält dadurch die Rolle 89 im stellt. Eine die Welle 70 umgebende Feder 71 drückt Eingriff mit der Kurvenbahn 76 der Kurvenden Schwenkarm 68 durch den Stift 72 an die scheibe 74.

Schraube 58. 5° Der Block 104 ist in Richtung des Kurvenschlitzes

Eine Kurvenscheibe 74 mit einer Kurvenbahn 76 108 durch eine Schraube 114 verstellbar, die in einem ist (Fig. 1) im Punkt78 mit dem Schwenkarm68 Gelenkteil 116 am oberen Ende des Schwenkarmes verbunden. Sie ist (Fig. 7) zum Schwenkarm 68 re- 110 geführt und durch ein Glied 118 geschraubt ist, lativ verstellbar durch eine Skalenscheibe 80, deren das am Block 104 drehbar befestigt ist. Der Block exzentrisches Teil 82 in einen Schlitz 84 in der Kur- 55 trägt eine Schneide, die mit einer Skala 119 am venscheibe 74 eingreift. Die Skalenscheibe 80 ist Schwenkarm 110 zusammenarbeitet, die den Meßdurch eine Feststellschraube 83 lösbar bzw. feststell- bereich anzeigt. Durch Verstellung des Blockes 104 bar, die in den Schwenkarm 68 geschraubt ist. Die wird die wirksame Länge des Schwenkarmes 110 Skalenscheibe 80 ist mit Markierungen entsprechend verändert und dadurch der Meßbereich des Instruden verschiedenen Gerinnweiten versehen, die auf 60 ments verstellt. Außerdem ist an der Welle 112 der eine Bezugsmarke 85 auf der Kurvenscheibe 74 ein- Bogenarm 120 befestigt, der den verstellbaren Hauptstellbar sind. Die Kurvenbahn 76 der Kurvenscheibe anzeiger 122 trägt. Der Hauptzeiger bewegt sich vor 74 ist so gestaltet, daß für eine bestimmte Einstellung einer Fläche 123, die die in Prozent des Maximalder Skalenscheibe 80 die Meßskala linear ist. flusses geeichte lineare Skala 124 enthält. Die Welle

Durch Verdrehen der Skalenscheibe 80 wird die 65 112 wird linear mit dem Prozentsatz des Maximal-Kurvenbahn 76 relativ zur Welle 70 des Schwenk- flusses verdreht.

armes 68 so verstellt, daß eine Anpassung an die Auf der Welle 112 ist (F i g. 8, 9, 10) die Nabe

Gerinnweite unter Berücksichtigung von n—f(W) 127 eines Armes 126 befestigt, der ein umgebogenes

Ende als Anschlag 128 hat. Auf der Nabe 127 ist ferner die Nabe eines zweiten Armes 129 vorgesehen, der einen Vorsprung 130 hat, in den eine Stellschraube 131 geschraubt ist, die in Eingriff mit dem Anschlag 128 kommt zur Null-Feineinstellung des Übertragers.

Ein dritter Arm 132 ist mit seiner Nabe an der Nabe des Armes 129 angeordnet. Der Arm 132 hat ein Ohr 133, das zusammen mit dem Vorsprung 130 des Armes 129 die in Uhrzeigerrichtung mögliche Bewegung des Armes 132 relativ zum Arm 129 begrenzt.

Eine Zugfeder 134 ist zwischen einem Zapfen 135 am Arm 129 und einem Steckzapfen 136 des Armes 126 angeordnet, der in eines von mehreren Löchern 137 im Arm 126 gesteckt sein kann. Ähnlich ist eine Zugfeder 139 zwischen dem Zapfen 135 und einem verstellbaren Steckzapfen 141 α angeordnet, der in einem von mehreren Löchern 141 im Arm 132 einfügbar ist. Die Spannung der Federn kann so auf einfache Weise verändert werden.

Entsprechend F i g. 2, 8 und 9 ist der Arm 132 mit einem Vorsprung 143 versehen, an dem eine längsverstellbare Stange 138 angelenkt ist, deren oberes Ende am parallel zum Vorsprung 143 angeordneten Hebel 140 eines zur Stabilisierung dienenden Dämpfungsgliedes 142 angelenkt ist. Durch die Stabilisierung werden Fehlmessungen durch unerwünschte Bewegungen des Schwimmers, die auf durch Turbulenz oder ähnliche Störeinflüsse bedingte Änderungen der Flüssigkeitshöhe zurückgehen, durch den Impulsübertrager vermieden.

In normaler Schwimmerlage sind die drei Arme 126, 129 und 132 durch die genannten Federn in fester Lage zueinander und zur Welle 112 gehalten. Wenn jedoch eine schnelle Bewegung vom Schwimmer her auf die Welle 112 wirkt, und zwar so schnell, daß sie von dem Dämpfungsglied 142 nicht mitgemacht werden kann, so gibt die eine oder die andere der Federn nach. Wenn die Bewegung aufhört, wird die betreffende Feder die Normallage entsprechend der langsamen Bewegung des Dämpfungsgliedes wieder erreichen. Das Voreilen der WeÜe 112 ist auch erlaubt, wenn der Hebel 140 des Dämpfungsgliedes mit einer der verstellbaren Schrauben 145,147 zum Anschlag kommt.

Eine längsverstellbare Stange 144 verbindet den Vorsprung 143 mit dem Stellhebel 149 des üblichen Impulsübertragers 146. Der Vorsprung 143 und der Stellhebel 149 sind im wesentlichen parallel zueinander, so daß ihre beiden Drehwinkel gleich sind und unter statischen Bedingungen die Bewegung des Vorsprunges 143 linear zum Fluß oder zu einem Prozentsatz des Maximumflusses ist, wodurch die lineare Beziehung auch auf den Impulsübertrager 146 übertragen wird. Das Dämpfungsglied mit seinen Anschlagschrauben und den Federn 134 und 139 dient für das Zuführen nur von langsamen Änderungen zum Eingang des Impulsübertragers, so daß dieser genaue Durchschnittssignale unabhängig von Änderungen des Flüssigkeitsspiegels gibt.

Da der Schwimmer 16 den Änderungen der Spiegelhöhe der Flüssigkeit folgt, werden der Schwenkarm 68 und die Kurvenscheibe 74 entsprechend verschwenkt, wobei die Kurvenbahn 76 verstellt wird entsprechend H". Mittels der Zwischenglieder wird der Hauptzeiger 122 relativ zur Skala 124 linear verstellt und außerdem eine lineare Beeinflussung des Meßwertübertragers 146 hervorgerufen. Störgrößen sind somit wirkungslos gemacht.

Die Einstellbarkeit des Exponenten η wird durch die Skalenscheibe 80 erreicht, die die Lage der Kurve zu ändern gestattet. Die Bereichseinstellung ist durch Veränderung der Lage des Blockes 104 im Kurvenschlitz 108 des Schwenkarmes 110 möglich.

Verschiedene Nullpunkteinstellungen können durch die Relativverstellung der Schwenkarme 86 ίο und 90 und durch Längenveränderung der Stangen 138,144 vorgenommen werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Venturikanal-Durchflußmeßgerät mit einem die Flüssigkeitshöhe erfassenden Schwimmer, der über einen Hebelarm kraftschlüssig mit einem Hebelsystem in Eingriff steht, dessen von der Schwimmerlage abhängiger Hebel eine zur Linearisierung der Anzeige dienende Kurvenscheibe betätigt, die kraftschlüssig mit zueinander justierbaren Schwenkarmen im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (74), deren Kurvenbahn (76) auf einen Mittelwert des Gerinnexponenten abgestimmt ist, in ihrer Lage gegenüber dem sie tragenden Schwenkarm (68) justierbar befestigt ist zur Anpassung der Anzeige an verschiedene Gerinnweiten, und daß die den Momentananzeiger tragende Welle (112) über bei stoßartigen Schwimmerbewegungen begrenzt nachgiebige Zwischenglieder (126, 129, 132 und 143) mit einem stabilisierenden Dämpfungsglied (142) und einem Meßwertübertrager (146) gekuppelt ist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (74) einen Schlitz (84) hat, in dem der exzentrische Teil (82) einer am Schwenkarm (68) drehbar gelagerten Skalenscheibe (80) für die Gerinnweiteneinstellung eingreift und die so verstellbare Kurvenscheibe mit ihrer Kurvenbahn (76) die Schwenkarme (86, 90) steuert, deren einer über ein Gestänge (98) mit einem Block (104) verbunden ist, der in einem Kurvenschlitz (108) des Schwenkannes (110) zur Meßbereicheinstellung verstellbar ist, und daß der Schwenkarm (110) mit der Welle (112) des Hauptzeigers (122) unmittelbar, dagegen mit Dämpfungsglied und dem Meßwertübertrager (146) über die Zwischenglieder mittelbar gekuppelt ist.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglieder aus einem mit der Welle (112) verbundenen Arm (126) mit einem Anschlag (128), einem dazu begrenzt verschwenkbaren Arm (129) mit einer mit dem Anschlag in Eingriff bringbaren Stellschraube (131) zur Feineinstellung des Meßwertübertragers (146) und einem zum Arm (129) begrenzt verschwenkbaren Arm (132) bestehen, von denen die Arme (126, 132) durch in ihrer Zugkraft veränderbare Zugfedern (134, 139) mit dem Arm (129) kraftschlüssig gekoppelt sind und daß der Arm (132) einen Vorsprung (143) hat, mit dem über Stangen (138,144) das Dämpfungsglied und der Meßwertübertrager (146) verbunden sind.

4. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (143), der Hebel des Dämpfungsgliedes (140) und der Stell-

hebel (149) des Meßwertübertragers (146) parallel zueinander angeordnet und verschwenkbar sind.

5. Meßgerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-

net, daß der Schwenkarm (68) kraftschlüssig mit einem als Gegengewicht zur Schwimmerauftriebskraft dienenden Kolben (48) und dieser seinerseits kraftschlüssig mit dem Hebelarm (14) des Schwimmers (16) verbunden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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