DE1798080B1 - Elektronisch gesteuertes durchflussmess- und dosiergeraet - Google Patents

Description

Vol. 9, Nr. 6, S. 11 und S. 18 bis 22, bekannt. Auch Zahnradpumpe und den Druckdifferenzaufnehmer bei diesem Gerät ist im By-pass zur Steuerung eine mit integrierendem Meßwertgeber und gegebenen-Membran vorgesehen, mit der die Druckdifferenz falls Proportional-Meßstelle als Baueinheit zu gestalüber der Zahnradpumpe erfaßt werden soll. Samt- ten. Diese Maßnahme wirkt sich nicht zuletzt vorteilliche nach dem Membranprinzip arbeitenden Geräte 5 haft auf die Meßgenauigkeit aus, da hierdurch die leiden jedoch unter der für das Regelverhalten nach- Länge der Umgehungsleitung sehr kurz gehalten werteiligen Biegesteifigkeit der Membranen. Darüber den kann, wodurch die hydraulische Induktivität in hinaus bedingt die erforderliche Befestigung der sehr niedrigen Grenzen gehalten wird. Membran, beispielsweise eine Aufhängung an Fe- Eine nahezu trägheitslose Regelung der Zahnrad-

dern, eine zusätzliche Begrenzung der Membranbe- io pumpendrehzahl wird durch die elektronische Steuewegung. Bei dem bekannten Gerät ist die Membran rung des mit der Zahnradpumpe verbundenen Moschließlich mit einem ferromagnetischen Stab zwecks tors erreicht. Die dafür notwendigen Signale können induktiver Abtastung des Membranhubes verbunden, von zwei fotoelektrischen Bauelementen geliefert wodurch sich weitere Nachteile ergeben. Da die werden, die von einer Lichtquelle bestrahlt werden Druckdifferenz an der Membran mit der Drehzahl 15 und von denen je einer dem Kolben bzw. dem Stausteigen muß, ergibt sich eine proportionale Regelab- körper derart zugeordnet ist, daß auf Grund der in weichung, so daß die Druckdifferenz nicht über den Abhängigkeit von der Druckdifferenz erfolgenden ganzen Meßbereich des Gerätes auf Null gehalten Bewegung des Kolbens bzw. des Staukörpers sich der werden kann. Der Meßbereich wird daher stark ein- Bestrahlungswert der fotoelektrischen Bauelemente geengt. Weiterhin führt die Verbindung eines ferro- ao und somit deren Ausgangssignale in Abhängigkeit magnetischen Stabes mit der Membran wegen der er- von der Druckdifferenzänderung ändern. Dazu kann heblich unterschiedlichen Dichte gegenüber der zu sowohl zwischen dem Kolben und dem ihm zugeordmessenden Flüssigkeit dazu, daß der Druckdifferenz- neten fotoelektrischen Bauelement als auch zwischen sensor bei dem bekannten Gerät auf mechanische dem Staukörper und dem diesem zugeordneten fo-Erschütterungen von außen her ansprechen und M- 25 toelektrischen Bauelement je eine Lichtblende vorgesche Regelsignale liefern kann. sehen sein. Als fotoelektrische Bauelemente sind Fo-

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter towiderstände besonders vorteilhaft. Durch geeignete Behebung der Nachteile der bekannten Durchfluß- Bemessung der wirksamen Längen der dem Kolben meßgeräte eine sowohl zum Messen als auch zum und dem Staukörper zugeordneten Lichtblenden so-Dosieren geeignete Einrichtung zu schaffen, die auch 30 wie durch entsprechende Wahl der Fotowiderstände bei sehr kleinen Durchflußmengen und über gering- kann das Proportional- und Integralverhalten der ste Zeitabstände eine genaue Sofortmessung bzw. Druckdifferenzregelung den jeweils gegebenen Erfor-Dosierung zuläßt. Diese Aufgabe wird erfindungsge- dernissen angepaßt werden.

maß dadurch gelöst, daß der Druckdifferenz-Aufneh- Für viele im Rahmen der vorliegenden Erfindung

mer aus einem in einer den Raum vor und den Raum 35 auftretende regeltechnische Erfordernisse hat es sich hinter dem Verdrängerzähler miteinander verbinden- als vorteilhaft erwiesen, die dem Staukörper zugeordden Umgehungsleitung eingebauten integrierenden nete Blende mit einer kleineren wirksamen Öffnungs-Meßwertgeber besteht. Diese Lösung ist in den An- länge zu versehen als die dem Kolben zugeordnete, wendungsfällen vorzugsweise einzusetzen, bei denen so daß der Staukörper trotz etwa gleich schneller Beeine extrem kurze Einstellzeit des Durchflußmeßge- 40 wegung wie der Kolben bei Änderung der Betriebsrates nicht erforderlich ist. Verhältnisse zur Aussteuerung seiner Blende eine

In Anwendungsfällen, bei denen es in besonderer kürzere Zeit benötigt als der Kolben. Weise auf eine möglichst kurze Einstellzeit des Während der dem Staukörper zugeordnete Foto-

Durchflußmeßgerätes ankommt, stellt es im Hinblick widerstand ein der Druckdifferenz proportionales Siauf die erst mit dem integrierenden Meßwertgeber 45 gnal liefert, wird von dem dem Kolben zugeordneten ermöglichte driftfreie Regelung eine gleichwertige Fotowiderstand ein dem Zeitintegral der Druckdiffe-Lösung der der Erfindung zugrunde liegende Auf- renz proportionales Signal abgegeben. Von dem zugabe dar, wenn der Druckdifferenzaufnehmer sowohl letzt genannten Signal bzw. von der Summe der beieine Proportional-Meßstelle als auch einen integrie- den Signale kann das von einem dem mit der Zahnrenden Meßwertgeber besitzt, die in einer den Raum 50 radpumpe verbundenen Motor zugeordneten Drehvor und den Raum hinter dem Verdrängerzähler mit- zahlgeber erzeugte Signal subtrahiert werden und das einander verbindenden Umgehungsleitung hydrau- derart gebildete Signal über einen Verstärker dem lisch in Reihe angeordnet sind. Motor zugeführt werden, dessen Drehzahl dadurch

Im Rahmen der Erfindung hat es sich als beson- dahingehend reguliert wird, daß die Druckdifferenz ders vorteilhaft erwiesen, zur integralen Druckdiffe- 55 gleich Null wird.

renzmessung in der Umgehungsleitung einen frei be- Durch Anwendung von Fotowiderständen läßt

weglichen Kolben anzuordnen, der das gleiche spezi- sich der elektronische Steuerteil des Meßgeräts sehr fische Gewicht besitzt wie die zu messende Flüssig- einfach gestalten, da hierbei nur Gleichstrom benökeit, wodurch erreicht wird, daß sich dieser Kolben tigt wird.

schon bei sehr kleinen Druckdifferenzen in Richtung 60 Das fotoelektrische Regelprinzip eignet sich insder Längsachse der Umgehungsleitung verschiebt. besondere bei Verwendung einer Zahnradpumpe zur Zur proportionalen Druckdifferenzmessung ist eben- Erlangung einer maximalen Drehzahlstabilität, die falls in der Umgehungsleitung ein über ein Federele- eine Voraussetzung für hohe Meßgenauigkeit und ment mit dem Gehäuse des Geräts verbundener Stau- kleine Einstellzeiten ist. Bekanntlich besitzen Zahnkörper vorgesehen. 65 radpumpen abgesehen von einer geringen Restwellig-In Anbetracht der kleinen Abmessungen der vor- keit eine sehr gleichförmige Fördercharakteristik, die zugsweise zum Einsatz gelangenden Zahnradpumpe durch Auftragen des geförderten Volumens über hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die dem Drehwinkel darstellbar ist. Da Zahnradpumpen

bis zu kleinsten Radabmessungen noch wirtschaftlich Das Gehäuse der in F i g. 1 dargestellten Bauemund genau herstellbar sind, und dadurch bei klein- heit besteht im wesentlichen aus drei Teilen, von desten Durchflußmengen noch relativ hohe Drehzahlen nen das Bodenteil 10 die das zu messende Medium aufweisen, kann auch bei kurzen Meßintervallen für führenden Leitungen 11 sowie die Zahnradpumpe 12 digitale Drehzahl-(Durchfluß-)Messung eine genü- 5 aufnimmt. In unmittelbarer Nähe der Ein- und Ausgend hohe Impulszahl erreicht werden. Die digitale laßseite der Zahnradpumpe ist vertikal zur Strö-Messung ist bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät mungsrichtung je eine Bohrung 13 und 14 zur Abdeshalb vorteilhaft, da hiermit die durch das Verfah- nähme des statischen Drucks vorgesehen. Jede der ren eingeprägte Meßgenauigkeit von besser als beiden Bohrungen steht mit einem Schenkel einer ± 0,5 % im gesamten Meßbereich ausgenutzt werden io U-förmigen Umgehungsleitung 15 in Verbindung, die kann. zur Minimalisierung der hydraulischen Induktivität

Beispielsweise liefert unter Anwendung des erfin- möglichst kurz gehalten ist. Da die Bohrungen 13 dungsgemäßen Meßverfahrens eine ausgeführte Mi- und 14 in unmittelbarer Nähe der Zahnradpumpe niatur-Zahnradpumpe mit einem Fördervolumen von vorgesehen sind, wird nur die Druckdifferenz an den 20 mm³ pro Umdrehung bei Verwendung eines Un- 15 Zahnrädern, nicht aber der zusätzliche Druckabfall tersetzungsgetriebes von 1:5 zwischen Motor- und in der Leitung von der Messung erfaßt. Die beiden Pumpenwelle und einer auf die Motorwelle aufgesetz- Schenkel der Umgehungsleitung werden durch zwei ten Impulsgeberscheibe von 120 Impulsen pro Um- im Mittelteil 16 des Gehäuses gehalterte, parallel drehung eine spezifische Impulszahl von 30 Impulsen zueinander angeordnete, transparente Rohre 17 und pro mm³. Beträgt nun die zu messende Durchfluß- 20 18 gebildet, zwischen denen sich eine Lichtquelle 19 menge 20 mm³ pro Sekunde, so ergibt sich eine Im- befindet. Jedem Rohr liegt auf der der Lichtquelle pulsfrequenz von 600 Impulsen pro Sekunde. Bei abgekehrten Seite eine Blende 20 bzw. 21 an. Zur einer Meßgenauigkeit von besser als ± 0,5 % wären Messung des Zeitintegrals der Druckdifferenz ist im mindestens 200 Impulse beispielsweise auf einem Rohr 17 ein in Richtung der Rohrachse frei bewegli-Frequenzzähler abzulesen. Bei der vorhandenen Im- as eher, nicht transparenter Kolben 22 vorgesehen, des*- pulsfrequenz von 600 Impulsen pro Sekunde kann sen spezifisches Gewicht gleich dem der zu messen-r also die Zähldauer bzw. die Zählfolge in der Größen- den Flüssigkeit gewählt ist. Bei Lageänderung des Ordnung von Vs Sekunde liegen. Während dieser Kolbens 22 wird somit die Bestrahlung eines hinter Zähldauer hat die Zahnradpumpe nur etwa ein Drit- der Blende 21 angeordneten Fotowiderstandes 23 tel Umdrehung zurückgelegt. Eine genaue Messung 3p verändert. Durch die erfindungsgemäße Konstrukwährend einer derartig kurzen Drehphase ist nur bei tion wird der Kolben 22 schon bei sehr kleinen einer genügend gleichförmigen Fördercharakteristik, Druckdifferenzen von etwa 0,02 mm WS verschoben, wie sie Zahnradpumpen aufweisen, möglich, wobei wobei auf Grund der übereinstimmenden spezifi-Zahnräder mit mehr als 10 Zähnen vorgesehen wer- sehen Gewichte die Verschiebung des Kolbens gleich den sollten. 35 der Verschiebung der Flüssigkeit im Rohr 17 ist,

Das erfindungsgemäße Durchflußmeßgerät läßt d.h. gleich dem Zeitintegral einer Funktion der sich in einfacher Weise durch Umkehr seiner Wir- Druckdifferenz. Somit bleibt der Kolben erst bei kungsweise zur genauen Dosierung benutzen. In die- einer Druckdifferenz von weniger als 0,02 mm WS, sem Fall wird die gewünschte Dosierungsmenge also bei einer praktisch vernachlässigbaren Druckdifdurch eine vorgegebene Drehzahl der Zahnradpumpe 4° ferenz in Ruhe. Oberhalb des Kolbens ist ein in das erreicht, während durch den Steuerteil die Druckdif- Rohr 17 hineinragender Anschlag 24 vorgesehen, der ferenz an der Zahnradpumpe durch Verstellen eines den Kolbenweg so weit begrenzt, daß dieser bei vor oder hinter der Zahnradpumpe angeordneten einem eventuell auftretenden Druckstoß von der Ein-Drosselorgans auf dem Wert Null gehalten wird, wo- laßseite der Pumpe her nicht in einer Richtung an bei der Drehzahlgeber durch eine Stabilisierungsein- 45 der Blende 21 vorbeiwandert, so daß diese zunächst richtung ersetzt wird, die ein dem Stellweg des Dros- abgedeckt, dann aber wieder für die Bestrahlung freiselorgans proportionales Gleichspannungssignal lie- gegeben wird, wodurch eine unerwünschte Wirkungsfert. Über einen Verstärker wird hierbei das Drossel- umkehr eintreten würde, organ betätigt. Das die Verbindung zwischen den beiden Rohren

An Stelle des Drosselorgans kann auch eine zu- 50 17 und 18 herstellende Stück der Umgehungsleitung sätzliche Pumpe in der Leitung vorgesehen werden, ist in den Deckel 25 des Gehäuses eingearbeitet. Die die von dem nunmehr von der Zahnradpumpe gelö- für die proportionale Regelung benötigte Erfassung sten Motor in dem Maße angetrieben wird, daß die der Druckdifferenz als Regelgröße geschieht mittel-Druckdifferenz an der Zahnradpumpe gleich Null bar über die Messung der Strömungsgeschwindigkeit wird. 55 innerhalb der Umgehungsleitung durch einen Stau-

An Hand der Zeichnungen, in denen eine bevor- körper 26, der über ein Federelement 27 am Gehäuzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen sedeckel 25 befestigt ist und sich im Rohr 18 befin-Durchflußmeß- bzw. Dosiergeräts dargestellt ist, det. Die durch auftretende Druckdifferenz hervorgewird die Erfindung näher erläutert. In den Zeichnun- rufene Strömung lenkt den Staukörper 26 in Achsgen zeigt 60 richtung des Rohres 18 so weit aus, daß die Feder-

F i g. 1 die als Baueinheit gestaltete Zahnrad- kraft gleich der Staukraft wird. Da auf Grund der gepumpe mit proportionaler Meßstelle und integrieren- ringen wirksamen Länge der Blendenöffnung der dem Meßwertgeber, Staukörper 26 zur Aussteuerung der Blende 20 bei

F i g. 2 das Blockschema der erfindungsgemäßen gegebener Federhärte nun sehr kurze Wege zurückle-Meßvorrichtung, 65 gen muß, tritt schon bei kleinen Geschwindigkeiten

Fig. 3 das Schaltschema der für das erfindungsge- in der Umgehungsleitung eine Reaktion ein, so daß mäße Durchflußmeßgerät vorgesehenen elektroni- die hydraulische Induktivität keinen nachteiligen sehen Steuerung. Einfluß auf die Steuerung ausübt

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Da keine Berührung zwischen Staukörper und wobei das Signal α den Motor zu größerer Drehzahl

Rohr 18 erfolgen kann, arbeitet der Staukörper hy- veranlaßt. Auf keinen Fall darf sich die Drehzahl

steresefrei. Beiderseits des Staukörpers in Bewe- nun so weit erhöhen, daß sich die Richtung der

gungsrichtung sind Anschläge 28 und 29 vorgesehen, Spaltströmung umkehrt. Dies ist dadurch gewährlei-

die sowohl das Federelement 27 bei eventuell auftre- 5 stet, daß der proportionale Teil des Druckdifferenz-

tenden Druckstößen vor Überlastung schützen, als aufnehmers die Überschußleistung zur Beschleuni-

auch eine unerwünschte Wirkungsumkehr verhin- gung des Motors schon kurz vor Erreichen des

dem, die bei einem völligen Vorbeiwandern des Druckausgleichs reduziert. Das entsprechende gilt

Staukörpers an der Blende 20 eintritt. Auf Grund der auch bei von der Strömung verursachter Verzöge-

bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gewähl- io rung der Pumpendrehzahl.

ten wesentlich kleineren wirksamen Länge der öff- Der proportionale Teil stellt also ein geeignetes

nung von Blende 20 gegenüber der der Blende 21 be- Mittel zur Drehzahlstabilisierung dar. Da aber das

nötigt der Staukörper26 trotz etwa gleich großerGe- Signale direkt von der Drehzahl abhängt, das Ein-

schwindigkeit wie der Kolben 22 eine wesentlich kür- gangssignal d zum Verstärker jedoch stets positiv

zere Zeit zur Aussteuerung der ihm zugeordneten 15 sein soll, muß das Signal α mit der Drehzahl ebenfalls

Blende als der Kolben 22, so daß dadurch entspre- anwachsen. Es ergibt sich somit eine dem Signal«

chend den hier vorliegenden regeltechnischen Erfor- entsprechende, restliche Druckdifferenz, die uner-

dernissen der proportionale Eingriff im richtigen wünscht ist. Durch eine zusätzliche selbsttätige Trim-

Zeitverhältnis zum integralen Eingriff steht. mung, die durch den integralen Anteil des Druck-

Sollten mit der Meßflüssigkeit Luftblasen in den ao differenzgebers vorgenommen wird, verschwindet

Druckdifferenzaufnehmer gelangt sein, was sich in diese restliche Druckdifferenz, indem Signal b alle

unruhigem Verhalten der Regelung, d.h. der Dreh- stationären Anteile von Signal α mit übernimmt. Die

zahl äußert, so kann das System einfach durch kurz- Ansprechgeschwindigkeit des integralen Teils muß

zeitiges Abschalten der Speisespannung oder der wesentlich kleiner sein, als die des proportionalen

Lichtquelle 19 entlüftet werden. In diesem Fall bleibt as Teils, damit während der Übergangsphase von

die Zahnradpumpe 12 stehen, und der gegenüber dem Druckdifferenz und Drehzahl stets der stabilisierende

Auslaßdruck höhere Einlaßdruck treibt die Luftbla- Einfluß des Signals α überwiegt. Dies wird wie bereits

sen durch den Ringspalt zwischen dem Kolben 22 beschrieben durch die unterschiedlichen wirksamen

und dem Rohr 17 sowie an dem Staukörper 26 vor- Längen der Blendenöffnungen erreicht,

bei zur Auslaßseite der Zahnradpumpe. 30 Auf Grund der steigenden Stromdurchlässigkeit

Die für die elektronische Steuerung der Zahnrad- der Fotowiderstände bei steigender Bestrahlung ist es

pumpendrehzahl notwendigen Signale werden den besonders vorteilhaft, die Fotowiderstände 23 und 30

beiden Fotowiderständen 23 und 30 über die An- gemäß Fig.3 als Basisspannungsteiler zu schalten.

Schlüsse X, Y bzw. F, Z entnommen. Dabei ist der Widerstand 23 über den gegengekop-

Wie aus F i g. 2 in Verbindung mit F i g. 1 hervor- 35 pelten Tachogenerator (Drehzahlgeber) N mit Basis geht, liefert der Druckdifferenzaufnehmer D ein der und Emitter eines als Vorstufe vor den Verstärker V Druckdifferenz proportionales Signal α und ein dem geschalteten n-p-n-Transistors verbunden, da infolge Zeitintegral der Druckdifferenz proportionales Si- des größeren Querschnitts der Blende 21 der Fotognal b. Von der Summe beider Signale a + b wird widerstand 23 wesentlich niederohmiger werden das Signal c subtrahiert, das von einem dem mit der 40 kann als der Widerstand 30. Infolge der integralen Zahnradpumpe 12 fest verbundenen Motor M zu- Aussteuerung von Widerstand 23 können außerdem geordneten Drehzahlgeber N geliefert wird, und der Abweichungen der Speisespannung und Positionsfeh-Drehzahl des Motors M bzw. der Zahnradpumpe 12 ler des Staukörpers 26 sowie Temperaturdrift am proportional ist. Das so entstandene Signal d wird im Verstärker weitgehend ausgeglichen werden, so daß Verstärker V zur Antriebsleistung e für den Motor M 45 sowohl der Verstärker als auch das erforderliche verstärkt. Netzgerät sehr einfach ausgeführt sind. Dadurch, daß

Unter der Annahme, daß die Signale a + b für ge- der Kolben 22 auf Grund der erfindungsgemäßen

wisse Zeit konstant sind, ändert sich das Signal d nur Ausgestaltung sich bis zu einer verschwindend klei-

bei Änderung des Signals c. Würde beispielsweise die nen Druckdifferenz verstellt, werden auch eventuell

Drehzahl des Motors infolge einer Störgröße, etwa 50 eintretende Schwankungen der Lichtstärke wirkungs-

einer gesunkenen Speisespannung oder eines ange- voll kompensiert.

stiegenen Bremsmomentes der Zahnradpumpe ab- Der zur Aussteuerung des Verstärkers erfordernehmen, so würde gleichermaßen das Signal c klei- liehe Basisstrom verursacht nur eine gegenüber der ner. Die Folge wäre eine Vergrößerung des Signals d induzierten Spannung des als Drehzahlgeber N arbei- bzw. eine erhebliche Zunahme der Antriebslei- 55 tenden Gleichstromtachos vernachlässigbare zusätzstung e, so daß einer ungewollten Drehzahländerung liehe Spannungsdifferenz an den Generatorklemmen, der Zahnradpumpe sofort wirkungsvoll begegnet da der Generatorinnenwiderstand verhältnismäßig wird. Aus dem Blockschema ist ersichtlich, daß die klein ist. Aus diesem Grund kann an den Klemmen Drehzahl nur der Summe der Signale α und b propor- eine der Drehzahl proportionale Spannung gemessen tional ist, was notwendig ist, da in dem dargestellten 60 werden, die durch entsprechende Eichung der Skala Ausführungsbeispiel die Druckdifferenz die Regel- eines Voltmeters die Möglichkeit gibt, zusätzlich zur größe und die Drehzahl der Zahnradpumpe die Stell- Digitalmessung eine Analogmessung der Durchflußgröße bildet. menge vorzunehmen.

Ausgehend von einer bestimmten stabilisierten Wenn eine besonders kurze Einstellzeit des Durch-Drehzahl erfaßt der proportionale Teil des Druck- 65 flußmeßgeräts nicht erforderlich ist, kann der Druckdifferenzaufnehmers die nach Eintritt einer Störung differenzaufnehmer durch Entfernen des proportioim Aufbau begriffene Spaltströmung an der Pumpe, nalen Meßteils, bestehend aus dem Staukörper 26, die z. B. von der Einlaß- zur Auslaßseite gerichtet ist, dem Federelement 27, der Blende 20 und dem Foto-

widerstand 30, vereinfacht werden. Die Ansprechverzögerung erhöht sich dadurch zwar um ein Vielfaches, wobei sich die genaue Drehzahl erst nach mehrmaligem Überschwingen einstellt, jedoch ist dies für die genannten Anwendungsfälle ausreichend. In diesem Fall ist es besonders wichtig, die richtige Abstimmung des Kolbenspiels im Rohr 17 vorzunehmen, und zwar in Abhängigkeit von der Zähigkeit der Meßflüssigkeit, dem Zeitverhalten des elektrischen Antriebs sowie des gesamten Verstärkungsfaktors des Systems Blende-Fotowiderstand-Verstärker, damit einerseits die Pumpendrehzahl nicht dauernd schwingt, und andererseits das ganze System nicht übermäßig gedämpft ist. Gegenüber einer Einstellzeit von z.B. 50ms im Falle der Proportional-Integral-Regelung, die bei bekannten vergleichbaren volumetrischen Durchflußmeßgeräten bei weitem nicht erreicht wird, ergibt sich bei ausschließlicher Inte-

gral-Regelung eine Einstellzeit von 500 ms, was für derartige Geräte immer noch als ausgezeichneter Wert anzusehen ist. In diesem Fall ist der Druckdifferenzaufnehmer derart zusammenzusetzen, daß das den Kolben 22 enthaltende Rohr 17 der auslaßseitigen Bohrung 13 zugeordnet ist Zur Vermeidung einer Wirkungsumkehr muß hierbei gleichzeitig der Fotowiderstand 23 an Stelle des Fotowiderstands 30 eingesetzt und die Klemmen χ und y durch einen geeigneten Festwiderstand verbunden werden. Dadurch ergibt sich eine günstige Anpassung an den Vorstufentransistor T. Außerdem wird vermieden, daß der Motor M bei Ausfall der Lichtquelle 19 auf volle Drehzahl beschleunigen kann.

Obwohl in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich Fotowiderstände als Bauelemente genannt wurden, eignen sich selbstverständlich an ihrer Stelle auch Fotohalbleiter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Durchflußmeßgerät zur stetigen Sofortmessung mit einem Verdrängerzähler, dem ein Druckdifferenz-Aufnehmer zugeordnet ist, der einen mit dem Verdrängerzähler verbundenen Motor in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaßseite des Verdrängerzählers steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdifferenz-Aufnehmer (D) aus einem in einer den Raum vor und den Raum hinter dem Verdrängerzähler miteinander verbindenden Umgehungsleitung eingebauten integrierenden Meßwertgeber besteht.

2. Durchflußmeßgerät zur stetigen Sofortmessung mit einem Verdrängerzähler, dem ein Druckdifferenz-Aufnehmer zugeordnet ist, der einen mit dem Verdrängerzähler verbundenen Motor in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaßseite des Verdrängerzählers steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdifferenz-Aufnehmer (D) sowohl eine Proportional-Meßstelle als auch einen integrierenden Meßwertgeber besitzt, die in einer den Raum vor und den Raum hinter dem Verdrängerzähler miteinander verbindenden Umgehungsleitung hydraulisch in Reihe angeordnet sind,

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur integralen Druckdifferenzmessung ein in der Umgehungsleitung angeordneter, frei beweglicher Kolben (22) mit der Meßflüssigkeit entsprechendem spezifischem Gewicht vorgesehen ist, der sich in Abhängigkeit der Druckdifferenz derart zwischen einer Lichtquelle und einem von dieser bestrahlten fotoelektrischen Bauelement bewegt, daß seine Bewegungen entsprechende Änderungen des Bestrahlungswertes des fotoelektrischen Bauelements hervorrufen.

4. Gerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur proportionalen Druckdifferenzmessung ein ebenfalls in der Umgehungsleitung angeordneter, über ein Federelement (27) mit dem Gehäusedeckel (25) des Geräts verbundener Staukörper (26) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Druckdifferenz derart zwischen einer Lichtquelle und einem von dieser bestrahlten fotoelektrischen Bauelement ausgelenkt wird, daß seine Auslenkungen Änderungen des Bestrahlungswertes des fotoelektrisehen Bauelements hervorrufen.

5. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerzähler eine Zahnradpumpe (12) ist, die mit dem Druckdifferenzaufnehmer (D), dem integrierenden Meßwertgeber und gegebenenfalls der Proportionalmeßstelle eine Baueinheit bildet.

6. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als fotoelektrische Bauelemente Fotowiderstände verwendet werden.

7. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlung sowohl des dem Kolben (22) als auch des dem Staukörper (26) zugeordneten Fotowiderstandes (23 bzw. 30) ein und dieselbe Lichtquelle (19) dient.

8. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch je eine sowohl zwischen dem Kolben (22) und dem ihm zugeordneten Fotowiderstand (23) als auch zwischen dem Staukörper (26) und dem diesen zugeordneten Fotowiderstand (30) angeordnete Lichtblende (21 bzw. 20), wobei durch geeignete Bemessung der wirksamen Längen der Lichtblenden (20 und 21) sowie durch entsprechende Wahl der Fotowiderstände (23 und 30) das Proportional- und Integralverhalten der Druckdifferenzregelung den jeweils gegebenen Erfordernissen angepaßt wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Staukörper (26) zugeordnete Lichtblende (20) eine kleinere wirksame Öffnungslänge aufweist als die dem Kolben (22) zugeordnete (21).

10. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das als Differenz zwischen der von den Fotowiderständen (23, 30) erzeugten Spannung und der von einem dem mit der Zahnradpumpe (12) verbundenen Motor (M) zugeordneten Drehzahlgeber (N) erzeugten Spannung gebildete Steuersignal über einen Verstärker (F) dem Motor (M) zugeführt wird.

11. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von fotoelektrischen Bauelementen das der Basis-Emitter-Strecke eines dem Verstärker (F) zugeordneten Transistors (T) parallelgeschaltete fotoelektrische Bauelement von dem Integralteil des Druckdifferenzaufnehmers angesteuert wird.

12. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen mit der Welle des Motors (M) verbundenen, zur Drehzahlstabilisierung dem Eingangssignal des Verstärkers (F) gegengekoppelten Tachogenerator (N), dessen Klemmenspannung zur Analogmessung des Durchflusses verwendet wird.

13. Dosiergerät zur genauen Dosierung einer bestimmten Durchflußmenge mit einer Zahnradpumpe und einem Druckdifferenzaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdifferenzaufnehmer (D) aus einem in einer den Raum vor und den Raum hinter der Zahnradpumpe miteinander verbindenden Umgehungsleitung eingebauten integrierenden Meßwertgeber besteht, und daß vor oder hinter der Zahnradpumpe (12) in der Leitung (11) ein vom Druckdifferenzaufnehmer (D) gesteuertes Drosselorgan angeordnet ist, durch dessen Verstellung die Druckdifferenz an der mit vorgegebener, der gewünschten Durchflußmenge entsprechender Drehzahl arbeitenden Zahnradpumpe gleich Null wird.

14. Dosiergerät zur genauen Dosierung einer bestimmten Durchflußmenge mit einer Zahnradpumpe und einem Druckdifferenzaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdifferenzaufnehmer (D) sowohl eine Proportional-Meßstelle als auch einen integrierenden Meßwertgeber besitzt, die in einer den Raum vor und den Raum hinter der Zahnradpumpe miteinander verbindenden Umgehungsleitung hydraulisch in Reihe angeordnet sind, und daß vor oder hinter der Zahnradpumpe (12) in der Leitung (11) ein vom Druckdifferenzaufnehmer (D) gesteuertes Drosselorgan angeordnet ist, durch dessen Verstellung

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die Druckdifferenz an der mit vorgegebener, der des Mediums vor und hinter der Meßvorrichtung im gewünschten Durchflußmenge entsprechender wesentlichen Null wird. Abgesehen von der Notwen-Drehzahl arbeitenden Zahnradpumpe gleich Null digkeit des Hilfskreislaufs mit eigenem Pumpenagwird. gregat besteht der Nachteil dieses Meßgeräts darin,

15. Dosiergerät nach Anspruch 13 oder 14, 5 daß der im Hauptstrom vorgesehene, als Flügelkoldadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan ben ausgebildete Verdrängerzähler eine ungleichfördurch eine zusätzlich in der Leitung angeordnete mige Drehzahl-Durchflußcharakteristik besitzt, wo-Pumpe ersetzt ist, die von einem mit einem Tacho- durch sich während des Betriebs der Differentialgenerator verbundenen Motor in dem Maße an- druck pulsierend ändert, was wiederum zu einer ungetrieben wird, daß die Druckdifferenz an der io gleichmäßigen Steuerung des Hilfskreislaufs führt. Zahnradpumpe gleich Null ist. Bei einem weiteren bekannten Gerät gemäß der

deutschen Patentschrift 1147 767 wird der Druck vor

und hinter dem Zähler dadurch auf gleichem Wert

gehalten, daß eine Meßkammer mit beweglichen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchflußmeß- 15 Trennwänden infolge eines Druckgefälles mit einer und Dosiergerät zur stetigen Sofortmessung bzw. Do- bestimmten Menge eines Mediums kontinuierlich gesierung mit einem Verdrängerzähler, dem ein Druck- füllt und entleert wird. Hierbei ist ein vom Flüssigdifferenz-Aufnehmer zugeordnet ist, der einen mit keitsstrom angetriebener Flüssigkeitsmotor mit einem dem Verdrängerzähler verbundenen Motor in Ab- unmittelbar dahinter angeordneten volumetrischen hängigkeit von der Druckdifferenz zwischen Ein- und 20 Zähler form- und kraftschlüssig verbunden, wobei Auslaßseite des Verdrängerzählers steuert. durch eine Umgehungsleitung über ein in Abhängig-

Es ist bekannt, zur Mengenmessung flüssiger und keit vom jeweiligen Differenzdruck arbeitendes Vengasförmiger Medien Flüssigkeitsmotoren der Ver- til gesteuert so viel Flüssigkeit aus der Zuleitung vor drängerbauart zu benutzen, die in die das zu mes- dem Motor in den Raum vor dem Zähler nachfließen sende Medium führende Leitung eingebaut werden 25 kann, daß ein Druckausgleich in den Räumen vor und deren Drehzahl dann ein Maß für den Durchfluß und hinter dem Zähler stattfindet. Auch diese bedarstellt. Insbesondere wird diese Methode dann be- kannten Meßgeräte sind zur genauen Durchflußmesnutzt, wenn infolge kleiner Reynoldszahlen die Ver- sung auf Grund der hydraulisch-mechanischen Drehwendung von strömungsmechanischen Durchfluß- zahlregelung des Zählers in ihrem Aufbau zu aufmeßverfahren Schwierigkeiten macht, wie z.B. bei 30 wendig und für Sofortmessungen ungeeignet, da ei-Durchflußmengen von weniger als 10 Liter pro nerseits die hydraulische Induktivität, d. h. die Aus-Stunde, wirkung der Massenträgheit der zu messenden Flüs-Bei den bisher bekannten derartigen Meßverfahren sigkeit bei instationärer Strömung einen unerwünscht wird die Antriebsenergie zur Überwindung des Rei- großen Wert annimmt und andererseits die hier verbungsmomentes im Meßmotor dem Strömungsme- 35 wendeten Ovalradzähler nur bis herab zu einer dium entzogen. Die Drehzahl des Meßmotors ist da- Nennanschlußweite von 10 mm gefertigt werden und bei mit begrenzter Genauigkeit ein Maß für den somit bei kleinen Mengen eine für die stetige Sofort-Durchfluß. Der Energieentzug aus dem Strömungs- messung zu niedrige Drehzahl besitzen und daher unmedium verursacht jedoch eine Druckdifferenz zwi- genaue Meßergebnisse liefern. Ein unerwünschtes sehen Ein- und Auslaßseite des Motors, welcher oft 40 Pulsieren der Strömung und somit der Druckdiffeeinen nicht zu vernachlässigenden Spaltverlust ergibt, renz ist hierbei ebenfalls nicht zu vermeiden, so daß der eigentlich proportionale Zusammenhang Aus der USA.-Patentschrift 1 837 333 ist ebenfalls zwischen Drehzahl des Meßmotors und der Durch- eine Drehzahlregelung mittels eines Antriebs beflußmenge, insbesondere bei sehr kleinen Flüssig- kannt, der in Abhängigkeit des im By-pass gemessekeitsmengen, nicht mehr gegeben ist. Außerdem ist 45 nen Differenzdruckes gesteuert wird. Die Druckdiffees bei einer Vielzahl von Meßaufgaben nicht mög- renz-Meßstelle besteht dabei aus einer durch Schwerlich, gewisse Druckdifferenzen in der Meßstrecke zu kraft beeinflußten Tauchglocke, die auf Grund ihrer überschreiten, so daß der Anwendung von Meßmoto- Wirkungsweise eine Proportional-Meßstelle darstellt, ren der Verdrängerbauart bei den bekannten Geräten Abgesehen davon, daß eine mit einer Tauchglocke Grenzen gesetzt sind. 50 ausgerüstete Meßstelle den erheblichen Nachteil be-Um nach dieser Methode dennoch eine möglichst sitzt, daß das Gerät nur in ausgerichteter Lage in gestetige und ausreichend genaue Messung durchführen wünschter Weise funktioniert und bei Erschütterunzu können, sind verschiedene Geräte entwickelt wor- gen Fehlsignale abgibt, und darüber hinaus nur Gase den, bei denen man den Verdrängerzähler mit einem gemessen werden können, lassen sich mit diesem be-Hilfsantrieb versehen hat, der hydraulisch-mecha- 55 kannten Gerät Schlupf- oder Leckverluste nicht vernisch so geregelt wird, daß die Druckdifferenz zwi- meiden, da sich die Tauchglocke bei fehlendem Einschen Ein- und Auslaßseite des Verdrängerzählers fluß von außen in einer bestimmten Ruhelage befinmöglichst gleich Null wird. Dadurch soll erreicht det, in der Gewicht gleich Auftrieb ist, so daß jede werden, daß die einen Meßfehler verursachenden Abweichung von dieser Ruhelage gemäß dem Prinzip Spaltverluste reduziert und zudem keinerlei Zusatz- 60 des Tauchglockenmanometers eine Ungleichheit zwiwiderstände in der Leitung verursacht werden. sehen Gewicht und Auftrieb bedeutet. Daraus folgt Nach diesem Prinzip der hydraulisch-mechani- das zwangläufige Vorhandensein einer bleibenden sehen Regelung des Hilfsantriebs arbeitet beispiels- Druckdifferenz, damit die Auslenkung der Glocke weise das Gerät gemäß der deutschen Patent- aufrechterhalten bleibt, die für eine bestimmte Ventilschrift 534 746, das zwei im Meßraum umlaufende 65 öffnung und somit für eine bestimmte, erforderliche Flügelkolben aufweist, deren Drehzahl durch einen Drehzahl der Pumpe bzw. des Messers benötigt wird, mittels eines Differentialmanometers eingestellten Ein Gerät der eingangs genannten Art ist schließ-Regler so geregelt wird, daß der Druckunterschied lieh aus der japanischen Zeitschrift »Automation«,