DE1698053C

DE1698053C - Turbine measuring mechanism for volume measuring devices

Info

Publication number: DE1698053C
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl Ing 4050 Mönchengladbach Miller
Original assignee: Scheldt & Bachmann GmbH, 4070 Rheydt
Publication date: 1972-01-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Turbinenmeßwerk fiiif Menuenmeßgeräte für Flüssigkeiten, bei dem die das MeWv.erk in Axialrichtimg durchströmende Flüssigkeit proportional zur DurchfluWmenge ein Turbinenrad in Umdrehungen versetzt, das axial verschiebbar in der Bohrung seines Gehäuses uelagert ist.The invention relates to a turbine measuring mechanism fiiif Menu measuring devices for liquids in which the liquid flowing through the measuring system in axial direction In proportion to the flow rate, a turbine wheel set in revolutions, which is axially displaceable is stored in the bore of its housing.

Die Meßgenaiiigkeit von Tiirhinenmeßwerken ist vom Verhältnis der Umdrehungen des Turbinenrade.', pro Einheit der die Turbine durchströmenden Flüssigkeitsmenge abhängig, wobei dieses Verhältnis nur innerhalb eines begrenzten Bereiches der Durchflußmenge pro Zeiteinheit ausreichend konstant ist. Bei der praktischen Verwendung der TurbinenineLUverke benötigt man jedoch einen Arbeitsbereich, der wesentlich größer ist als der Bereich mit nahezu konstantem Verhältnis der Umdrehungszahl des Turbinenrades pro Einheit der das Turbinenmeßwerk durchfließende!¹ Flüssigkeitsmenge. Aut diese Weise entstehen bei den bekannten Turbinenmeßwerken im Bereich kleiner und großer Durchflußmengen mehr 2c oder .veniger große Abweichungen, die das Meßergebnis verfälschen.The measuring accuracy of Tiirhinenmeßwerke depends on the ratio of the revolutions of the turbine wheel. ', Per unit of the amount of liquid flowing through the turbine, this ratio being sufficiently constant only within a limited range of the flow rate per unit of time. With the practical use of the TurbinenineLUverke, however, a working range is required that is significantly larger than the range with an almost constant ratio of the number of revolutions of the turbine wheel per unit of the turbine wheel flowing through the turbine measuring mechanism! ¹ amount of liquid. In this way, in the known turbine measuring mechanisms, in the area of small and large flow rates, more or less large deviations occur which falsify the measurement result.

Bei den meisten Turbinenmeßwerken wird die Drehzahl des Turbinenrades berührungslos mit magnetischen, induktiven oder ähnlichen Abtastern tegistriert. mi daß »om Turbinenrad praktisch keine mechanische Arbeit für irgendwelche Antriebe geleistet werden muß. Dennoch treten infolge der radialen und axiuicn Lagerreibung Bremskräfte aut, dl·.· zu den obigen Abweichungen führen. So nehmen 3u durch die dynamische Kraft der durchströmenden FKi:, ,ii..!w'it 'iij^onders im Bereich loher Durclifliißstärken die axialen Lagerverluste zu, so daß einmal durch das Abbremsen des Turbinenrades und zum anderen durch den hierdurch bedingten Flüssigkeilsschlupf das Meßergebnis fehlerhaft wird.In most turbine measuring mechanisms, the speed of the turbine wheel is contactless magnetic, inductive or similar scanners. with practically none on the turbine wheel mechanical work has to be done for some drives. Still occur as a result of radial and axial bearing friction braking forces aut, dl ·. · lead to the above deviations. So take 3u through the dynamic force of the flowing through FKi :,, ii ..! w'it 'iij ^ onders in the range of low flow strengths the axial bearing losses, so that once by braking the turbine wheel and for others, the result of the measurement will be incorrect due to the resulting liquid wedge slip.

/\u> diesen Gründen hat man versucht, diesen durch das System bedingten Nachteil durch besonders leichtgängige, beispielsweise durchspülte Lager aufzufangen, wobei jedoch kein wesentlicher Erfolg er- to zielt wurde. Darüber hinaus sind die hierbei verwendeten Lager sehr empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung und Verschmutzung durch die zu messende Flüssigkeit, weshalb insbesondere durchspülte Lager häufig zu Störungen führten./ \ u> For these reasons, attempts have been made to remedy this disadvantage caused by the system by special to catch easy-going, for example flushed bearings, but this does not result in any significant success was aimed. In addition, the bearings used here are very sensitive to mechanical ones Stress and contamination from the liquid to be measured, which is why in particular flushed bearings often led to malfunctions.

Ls isl darüber hinaus bereits bekannt, das Turhmem ad eines Meßwerkes zu einer konischen Bohrung des Gehäuses axial verschiebbar anzuordnen, wobei der dynamischen Kraft der durchströmenden Fliissigkeil die Kraft einer Feder entgegengesetzt v> und Durch eine derartige ,Anordnung ergibt sich zu.ii eine Vergrößerung des Arbeitsbereiches in den Meßbereich niedriger Durchllußmengen pro Zeiteinheit hinein, llieibei werden jedoch Abweichungen innerhalb eine¹- bestimmten I oleranzbereiches /u- ;;, gelassen; außerdem eiinöglichl diese Aluminium keine Erweiterung des Arbeitsbereiches im Hinblick auf höhere Durchflußmengen. It is also already known to arrange the turret of a measuring mechanism in an axially displaceable manner relative to a conical bore in the housing, the dynamic force of the liquid wedge flowing through it being opposed to the force of a spring, and such an arrangement results in an enlargement of the Working range into the measuring range of low flow rates per unit of time, however, deviations within a ¹ - certain tolerance range / u- ;;, are allowed; In addition, this aluminum may not be able to expand the working range with regard to higher flow rates.

Der Erfindung lug die Aufgabe zugrunde, ein Turbinenineßwerk für Mengenmeßgeräte für Flüssig- fio keilen /u schaffen, das innerhalb eines wesentlich erweiterten Arbeitsbereiches genaue Meßergebnisse liefert und auf diese Weite die Nachteile der bekannten Meßgeräte vermeidet,The invention was based on the object of providing a turbine meter for quantity measuring devices for liquid fio wedges / u create accurate measurement results within a significantly expanded working range supplies and in this way avoids the disadvantages of the known measuring devices,

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die axialen Kräfte des Turbinenrades über einen clektrn-mechantachen Wandler einer elektrischen Meßvorrichtung aufzugeben, durch deren Ausgangswert das Meßergehii^ eines die Drehzahl des Turbinenrades ermittelnden Impulsgeber korrigiert wird. To solve this problem it is proposed according to the invention to give up the axial forces of the turbine wheel via a clever mechanical converter to an electrical measuring device , the output value of which corrects the measuring housing of a pulse generator which determines the speed of the turbine wheel.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Wandler als piezo-elekttischer Wandler ausuebildet und über ein Axiallager mit der Achse de-, Turbinenrades (.erblinden sein.According to a further feature of the invention, the transducer can be designed as a piezo-electric transducer and via a thrust bearing with the axis de-, turbine wheel (be blind.

Mit dem Vorschlag der Erfindung wird ein Turbinenmeßwerk geschaffen, das den durch die Vcrwendung eines Turbinenrades bedingten Nachteil ausschaltet, der in dem sieh ändernden Verhältn^ der Umdrehungszahl ües Turbinenrades pro Einheu -lci das Turbinenmeßwerk durchfließenden Flüssigkeitsmenge zu sehen ist.With the proposal of the invention, a turbine measuring mechanism is created, which by the use a turbine wheel-related disadvantage, which in the see changing ratio ^ the number of revolutions of the turbine wheel per unit of liquid flowing through the turbine measuring mechanism you can see.

Auf der Zeichnung ist in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Tür binenmeßwerkes mit der als Blockschaltbild dargestellten elektronischen Schalteinrichtung dargestellt. The drawing shows a longitudinal section Embodiment of the door binenmeßwerkes according to the invention with the shown as a block diagram electronic switching device shown.

Das Turbinenmeßwerk besteht im wesentlichen aus einem Turbinenrad 3, dessen Achse 2 in einem Gehäuse 1 mit zylindrischer Bohrung mittels zwei Radiallagern 4 drehbar gelagert ist. Am Gehäuse I ist weiterhin ein Impulsgeber 8 angeordnet, dessen Impulse einem Meßgerät 9 zugeführt werden, dem eine Anzeigevorrichtung 10 nachgeschaltet sein kann.The turbine measuring mechanism consists essentially of a turbine wheel 3, the axis 2 of which in one Housing 1 is rotatably mounted with a cylindrical bore by means of two radial bearings 4. On the housing I a pulse generator 8 is also arranged, the pulses of which are fed to a measuring device 9, the a display device 10 can be connected downstream.

Die Achse 2 des Turbinenrades 3 ist um einen geringen Betrag axial verschiebbar durch ein Axiallager 5 gelagert. Diesem Axiallager 5 ist ein elektromechanischer Wandler 6 nachgeschaltct, dessen Ausgangswerte einer elektrischen Meßvorrichtung 7 zugeführt werden. Der Ausgangswert dieser elektrischen Meßvorrichtung wird dem Meßgerät 9 aufgegeben und dazu benutzt, das Meßergebnis des die Drehzahl des Turbinenrades 3 ermittelnden Impulsjcbcrs 8 ;:u korrigieren.The axis 2 of the turbine wheel 3 is around a small Amount supported axially displaceably by a thrust bearing 5. This axial bearing 5 is an electromechanical one Transducer 6 connected downstream, the output values of which are sent to an electrical measuring device 7 are fed. The output value of this electrical measuring device is given to the measuring device 9 and used for this purpose, the measurement result of the pulse rate determining the speed of the turbine wheel 3 8;: u correct.

Unter dem Einfluß der dynamischen Kraft der in Pfeilrichtung durch das Gehäuse 1 strömenden Flüssigkeit erhält das Turbinenrad neben der Kraftkomponente in Umfangsrichtung, die ein Drehmoment ergibt, eine Kraftkomponente in axialer Richtung, die von der Achse 2 auf das Axiallager 5 übertragen wird. Diese axiale Kraflkomponente isl von der Durchflußmenge pro Zeiteinheit abhängig und wächst mit deren Zunahme. Über das Axiallager 5 wird die axiale Ki af (komponente einem elektro-mcchanischen Wandler 6 aufgegeben, der beispielsweise den piezoelektrischen Effekt eines Kiistalles ausnutzt, um den auftretenden Lagerdruik in eine elektrische Größe, beispielsweise eine Spannung, umzuwandeln. Diese elektrische Größe wird in 1! r elektrischen Meßvorrichtung 7 entsprechend den \nfotderungen des Meßgerätes 9 aufbereitet und zur Korrektur der aus dem Impulsgeber 8 kommenden Meßsignale verwendet.Under the influence of the dynamic force flowing through the housing 1 in the direction of the arrow The turbine wheel receives fluid in addition to the force component in the circumferential direction, which is a torque results in a force component in the axial direction that is transmitted from the axis 2 to the axial bearing 5 is transmitted. This axial force component is dependent on the flow rate per unit of time and grows with their increase. The axial Ki af (component of a Electro-mechanical converter 6 abandoned, for example, the piezoelectric effect of a Kiistalles takes advantage of the occurring Lagerdruik into an electrical quantity, for example a voltage. This electrical quantity becomes in 1! The electrical measuring device 7 is processed according to the requirements of the measuring device 9 and used to correct the measuring signals coming from the pulse generator 8.

Auf diese Weise ist es möglich, trotz des sich ändernden Verhältnisses der Umdrehungszahl des Turbinenrades pro Einheit der das Turbinenmeßwerk durchströmenden Flüssigkcilsmenge ein genaues Meßergebnis an Hand der Umdrehungen des Turbinenrades zu ermitteln. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die axialen Lagerkräfte ins Verhältnis zu den Abweichungen zu setzen, die vorher an Hand einer Vcrgleiehsrnessung ermittelt wurden. In this way it is possible, in spite of the changing ratio of the number of revolutions of the turbine wheel per unit of the amount of liquid flowing through the turbine measuring mechanism, to determine an exact measurement result on the basis of the revolutions of the turbine wheel. For this it is only necessary to set the axial bearing forces in relation to the deviations that were previously determined on the basis of a comparison measurement.

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

I. Turbinenmeßwerk für McngenmeÜgerate für Flüssigkeiten, bei dem die das Meßwerk in Axial-I. Turbinenmeßwerk for McngenmeÜgerate for Liquids in which the measuring mechanism in axial

The direction of the liquid flowing through is proportional to the flow length of a turbine wheel in revolutions offset, which is axially displaceable in the bore of its housing, d a through characterized in that the axial Forces of the turbine wheel (3) via an electromechanical converter (6) to an electrical Meu device (7) are abandoned by whose starting far the meager event of a die Speed of the turbine wheel (3) ermitteliulLii Pulse generator (8) is corrected

τ turbine measuring mechanism according to claim 1, characterized in that the transducer (6) as pie / o-electrical converter and i, k, an axial bearing (S) with the axis (2) of the! urhincnrades (3) is connected.

Hierai 1 sheet of drawings