DE1878736U - 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 durchflussmess - Google Patents

Description

- S,
PATE NTA N WALTE

dr. w. Schalk· dipl-ing. peter Wirth

DIPL.-ING.G. E. M.DANNENBERG · DR. V. SCHM I ED- KOWARZI K

12.7.1963

FRANKFURT AM MAIN
GR. ESCHENHEIMER STR. 39

EOTROlT COFiCEOIiS CORPORATION

SCHOOFMKER IAKE ' ■ .

WOODSTOCK, UEWYORK, U.S.A. - .

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

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, durch die mittels eines Drehmomentenwandlers die Drehgeschwindigkeit und bzw. oder die Summe der Umdrehungen eines von der Aufzeichnungssteile 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 genarrten, be~ kannten Art, bei der eine Drehbewegung vom Geber mittels eines Drehmomentenwandlers an die Meß- oder Aufzeichnungsstelle über-.

tragen wird. Mir die Durchführung dieses Arbeitsprinzipes ._^-_ ist es an sich bekannt, die Fernübertragung der Drehbewegung durch ein elektrisches Drehmeld er sys tem zu bewirken, das den Rotor des Gebers mit dem Drehmomentenwandler verbindet. Bei einer bekannten Ausführungsform eines solchen Systems als Drehmomenten-verstärker für Eeehenzwecke 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 Induktiionsprinzip und bewirkt bei Abweichungen von Gleichlauf zwischen Geber und Empfänger eine Fehlerspannung, die als Steuerspannung einem Ferraris-Motor zugeführt wird, der auf den Empfänger fti& Drehmoment überträgt, durch das die Fehlerspannung auf Jüüll herabgesetzt wird.

Dieses System kann als Drehmeldersystem mit elektronischem Differentialgetriebe bezeichnet werden, ist aber nicht Inder Iiage, die Anzahl der Umdrehungen an der Meßstelle aufzuspeichern und anschließend wieder abzugeben, wenn de-r antreibende Ferraris-Motor vorübergehend auch nur kurzzeitig abgeschaltet wirdi vielmehr kann dieser nur den augenblicklichen Fehler im Gleichlauf aufspeichern, während ein nachträgliches 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 Drehgeschwin-

digkeit nicht nur fortlaufend aufzuzeichnen und zu messen, sondern die Summe der Umdrehungen des ständig umlaufenden &eberr©tors aueh- dann fehlerfrei wiederzugeben, wennaeine -Unterbrechung der übertragung durch zwischenzeitliche Stillsetzung des Aufzeichnungsgerätes vorübergehend eintritt oder beabsichtigt ist, wie es der praktische Betrieb mit sich bringt. Dieser Pail 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 ier Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, daß der Drehmomentenwandler, der mit dem Eotor in an sich bekannter Weise über ein elektrisches Drehmeldersystem verbunden ist, aus einem die empfangenen Drehbewegungen bei zwischenzeitlicher Stillsetzung des Auf-Zeichnungsgerätes speichernden mechanischen Differentialgetriebe, einem mit dem Zwischenglied des Differentialgetriebes in Verbindung stehenden verschiebbaren Potentiometer, einer von die-: sem geregelten elektrischen Motorsteuerung und einem mit dem ■ Differentialgetriebe verbundenen, stufenlos regelbaren Elektromotor besteht, der mit dem Aufzeichnungsgerät verbunden ist.

' Im Sinne der gestellten Aufgabe ist bei der vorgenannten Vorrichtung eine Speicherung und nachträgliche Weitergabe der ;

empfangenen Drehbewegungen durch ein mechanisches Differentialgetriebe besonders wesentlich und erbringt einen erheblichen technischen lQr-ts©hritt gegenüber d^en bekannten Vorrichtunigen ^ der eingangs genannten Art. Sobald nach -zwischenzeitlicher--.,-" -v-- Stillsetzung das Aufzeichnungsgerät wieder in (Jang gesetzt

ist, wird die.im Differentialgetriebe aufgespeicherte Anzahl von Rotoramdrehungen von diesem Getriebe, wieder abgegeben, wobei die Drehzahl des regelbaren Elektromotors erhöht wird, bis infolge der Verschiebung des Potentiometers durch das Zwischenglied des Differentialgetriebes dieses wieder mit gleicher Drehzahl wie der Rotor angetrieben wird, d.h. auch der Elektromotor mit dem Geberrotor wieder synchron läuft.

Gemäß der Erfindung besteht ein solches Differentialgetriebe vorzugsweise aus einem vom Brehfeldempfanger kontinuierlich angetriebenen ersten Drehteil und einem zweiten, mit Unterbrechungen entgegengesetzt umlaufenden Drehteil, sQWie aus einem zwischengeschalteten Zwischenglied, wobei ein stuferiloses Getriebe zum Antrieb des zweiten Drehteiles einerseits mit diesem und andererseits mit dem Regelmotor verbunden ist. Dabei kann dieses Zwischenglied in einem Rahmen untergebracht sein, der mit einem An·^ schlag versehen ist und durch diesen lösbar in kraftschlüssiger Berührung mit dem vorgespannten Stellglied, z.B. Kolben des die Drehzahl regelnden und den Regelmotor ausschaltenden !Potentiometers in Verbindung-steht, wenn sich das Zwischenglied im ersten Abschnitt seiner Bahn befindet* im letzten Jlbschnitt seiner Bahn schaltet der Ansehlag dann den Regelmotor elektrisch über einen Bndschalter wieder ein. Die Drehteile des Differentialgetriebes sind vorzugsweise als gegenläufige Schneekenwellen ausgebildet, während das Zwischenglied dann aus einem zwischen diesen Wellen angeordneten und mit diesen in Eingriff stehenden Schneckenrad besteht, dessen Rahmen in Achsrichtung der Schneekenwellen ver-

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schiebbar ist.

Vorzugsweise besitzt das stufenlose G-etriebe eine Einstellvorrichtung, die von Hand oder selbsttätig, z.B. über einen weiteren !Elektromotor, veränderlich einstellbar ist, und die mit einem Anzeigegerät verbunden ist, das das im stufenlosen. Getriebe eingestellte lOberseteungsverhältnis anzeigt.

Ferner kann mit der Welle des Regelmotors ein Meßgerät zur Anzeige der Drehzahl des Rotors oder eines der Drehzahl des Rotors proportionalen Meßwertes verbunden sein, liir diese Anzeige dient vorzugsweise ein absatzweise druckendes Druckwerk/ das außer der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit des Rotors auch die Summe seiner Umdrehungen zahlenmäßig aufzeichnen kann. Außerdem kann mit der Welle des Regelmotors mindestens ein fortlaufend anzeigendes Zähl- oder Summierwerk verbunden sein.

Me erfindungsgemäße Torrichtung ist besonders geeignet zur Anzeige von Meßwerten eines dynamischen Druckflußmessers für Gas und Flüssigkeiten. Vorzugsweise ist in diesem Fall der Rotor der erfind ungs gemäß en Vorrichtung ein aufBar<sft- f lußgesehwindigkeiten ansprechender Rotor, z.B. ein Schaufelrad des dynamischen Durchflußmessers, der so gestaltet ist, daß in ihm ein Strömungswirbel zum Antrieb des Rotors erzeugt wird- und seine Drehzahl der Durchflußmenge linear proportional ist. G-erade in diesem Pail liegt die besondere Eignung, der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Fernübertragung der Meßwerte darin, daß keinerlei Kräfte auf das Meßgerät zurückwirken, die sonst eine Verfälschung des Meßergebnisses hervorrufen könnten. —

Die b e vor zugt e. Ausführungs form der Erfindung ist nachstehend, _Γ anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematisehe perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung?

Pig. la eine Schnitt ansicht eines Teiles des in Pig. I darge^ stellten Durchflußmessers;

Pig. 2 eine Draufsicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers auf das Differentialrechengetriebe, die regelbare Antriebsvorrichtung und den Antriebsmotorι

Pig. 3 eine Stirnansicht der Pig. 2 auf das Differentialreehengetriebej

Pig. 4 eine Stirnansicht der in Pig. 2 gezeigten Vorrichtung!

Pig. 5 einen Querschnitt nach der linie 5-5 der Pig. 2 in Richtung der Pfeile?

Pig. 6 in größerem Maßstab einen Längsschnitt nach der Linie 6-6 der Pig. 2 in Richtung der Pfeile auf die regelbare Antriebsvorrichtung^

Pig. 7 in "größerem Maßstab eine schaubildliche Ansicht des konischen Drucklagers nach Pig. 6)

Pig. 8 eine vereinfachte graphische Barsteilung der Pig. 1|

Pig. 9 eine perspektivische Ansieht eines Sehrankes oder Gehäuses für die erfindungsgemäße Vorrichtung und

Pig.10 ein Sehaltbild für die elektrischen Vorgänge."

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gellt bei dem nachstehenden Ausführungsbeispiel von eimern von der Anmelderin entwickelten Durchflußmesser aus, wie er in Fig, 1 der Zeichnungen dargestellt ist, der als Wirbelgesehwindigkeitsdürehflu>ßmesser zu bezeichnen ist, und der einen auf Durehflußgeschwindigkeit ansprechenden Rot@r besitzt, welcher durch einen in Innern des Durchflußmessers erzeugten Strömmngswirbel angetrieben wird.

In einem solchen Burehflmimeseer wird vorsätzlich ein Wirbel erzeugt und beibehalten, ä© daß seine TJmfangsbewegung in einem festen Terhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Mediums steht. Wenn man dem Inneren einer derartigen dynamischen Strömungseinrichtung gewisse Größenverhältnisse und Formen""gibt, kann zwischen der Drehzahl des in der Wirbelkammer der Hohrleitung erzeugten Wirbels und der Durehflußgeschwindigkeit des hindurchgehenden Mediums eine lineare Beziehung erhalten werden. Man erhält somit einen echten und genauen Durchflussmengenmesser» In seinem Aufbau besteht ein derartiger Durchflußmesser aus einem kurzen Ii ei— tungsstück, dessen Durchmesser allgemein etwas kleiner ist als derjenige der lohrleitung, in die er eingebaut ist, und eine Wirbelkammer, in der, wie in den Zeichnungen dargestellt ist, der Wirbel erzeugt und beibehalten wird. Obgleich der grundlegende strömungsäynamisehe Aufbau dieses Durehflußmessers einfach ist, ist der Betrieb im einzelnen doch recht verwickelt.

Mindestens zwei Merkmale dieser Art von Durehflußmesser sind gegenüber Meßblenden, die bei G-asmessungen so häufig Verwendung finden, besonders hervorzuheben. Das eine Merkmal des erfindungsgemäßen Durehflußmessers besteht darin, daß. er/einen zählenden : Durchflußmesser darstellt, der das Volumen unmittelbar mißt

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dadurch nämlich, daß die ümdrehungsanzahl des Eotors des Durehflußmessers der Gesamtströmungsmerige, die. durch ihn-hin.durohströmt, direkt proportional ist. Ein^änderes Merkmal des erfindunsgemäßen Durehflußmessers "besteht darin, daß die Leistung des- Durchflußmessers zur Strömungsmenge in einem linearen und nicht in einem parabolischen Verhältnis steht. Dadurch kann natürlich eine große Genauigkeit erreicht werden*

Mit dem WirTDelgesuhwindigkeitsdurchflußmesser können sowohl "Gase als auch flüssigkeiten gemessen werden, iatsächllch ist der Vorgang "beispielsweise für Luft der gleiche wie für Wasser. Die einzige Einschränkung bei der Verwendung für Medien geringer Diehte besteht darin, daß die Ausgangslast der Rotorwelle innerhalb der Grenzen gehalten werden muß, die von dem geringeren Energiegehalt des strömenden Gases gegenüber der strömenden Flüssigkeit gesetzt sind. _:

Die Arbeit des Wirbelgeschwindigkeitsdurchflußmessers gründet sieh auf bestimmte dynamische Prinzipien der Flüssigkeitsströmung, die mathematisch behandelt werden Wunen, Es kann dadurch, gezeigt werden, daß es möglich ist, Strömungen zu messen, wenndie Geschwindigkeit nur eines einzigen Stromfadens gemessen wird. Die Praxis zeigt weiter, daß ein auf solchen !Prinzipien aufgebauter Durchflußmesser ungewöhnlich genau ist und schnell anspricht und so neue, nicht offensichtliche und überraschende Ergebnisse und Vorteile liefert. Da ein solcher Durchflußmesser mit dem Verhältnis zweier Strömungen zusammenhängt, wird er durch Abrieb oder Verschleiß der sich bewegenden !Teile nicht, beein- ;. Y flußt, da diesi Ieile> in dem System keine entscheidende Holle ~ spielen. So besteht das Prinzip darin, zwei Strömungsarten mit-

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einander zu koppeln, die dann ein geometrisches Bild mit einem direkten und definierten Verhältnis zwischen den einzelnen Strömungsgeschwindigkeiten ergeben. Deshalb braucht nur die Strömungsgeschwindigkeit eines Stromfadens eines jeden Zweiges gemessen zu werden, um die entsprechende Geschwindigkeit jedes anderen Stromfadens zu kennen. Die beiden Strömungsarten können als Hauptströmung bezeichnet werden, deren Quelle und Abfluß außerhalb des •Hessears liegen und als freie Wirbelströmung, die vollständig innerhalb der Wandungen des Durehflußmessers eingeschlossen ist*

Wenn ein Medium durch solch einen Durchflußmesser, wie in Pig* I gezeigt ist, strömt, so besteht die Möglichkeit, daß eine Vielzahl von Strömungsbildern auftritt, die alle mathematisch beweisbar, jedoch nicht notwendigerweise stabil sind. Es wäre zu erwarten, daß die Stromfäden nach Eintritt in die Kammer sich aus dieser, ohne einen Wirbel zu bilden, ausdehnen würden, und daß dadurch ein Strömungsbild mit einem Höchstmaß an Stabilität erhalten würde. Dies ist jedoch nicht der Fall, da bei der normalen Strömungsgeschwindigkeit durch die Rohrleitungen die Reynold'sehe Zahl genügend groß ist, pt-daß die Strömung nicht unbedingt laminar,

sondern turbulent ist. Mit anderen Worten, in der Strömung sind immer kleine Wirbel vorhanden und in manchen Fällen sogar korkzieherförmige Strömungsbilder, treten diese Wirbel in die Wirbelkammer ein, so dehnen sie sieh natürlich zu einem oder mehreren großen Wirbeln aus» Fig. la zeigt einen Wirbel, der von einer Hauptströmung auf beiden Seiten umgeben ist.

lie_Winkelgeschwindigkeit jedes Wirbelstromfadens ist der line- _ aren Geschwindigkeit der Hauptströmung direkt proportional. Ein ■Integral über den Querschnitt der Hauptströmung ergibt die Strö-

mung des Mediums durch den lurchflußmesser. Es brauchen dann nur noch die Umdrehungen eines Stromfadens in dem Wirbel gemessen zu werden, um entweder die Strömungsmenge oder aber die Summe der Strömungsmengen durch den Messer während einer bestimmten Zei*b zu erhalten, unabhängig von Mengenänderungen. Die Einführung . eines Rotors oder Läufers, vorzugsweise eines Schaufelrades, in die Wirbelkammer löst die Aufgabe, wie ein stabiles Ausmaß des Wirbels über einen großen Bereich von Durchflußmengen aufrechterhalten werden kann, wodurch man Durehflußmesser erhält, die eine außerordentlich groß© Genauigkeit gewährleisten.

Ein weiteres besonderes Kennzeichen-dies er Art von Durehflußmesser ist es, daß seine Eichung eherdureh seine Abmessungen gegeben ist, also nicht von der Abdichtung der das Medium enthaltenden Kammern abhängt, wie dies in Verdrängungsmessern der Fall ist, bei denen sich die Eichung mit dem laß der Leckverluste ändert. Der Wirbelgesehwindigkeitsdurchflußmesser behält daher während seiner ganzen Lebensdauer seine Eichung bei und wird durch Abrieb oder Verschleiß nicht nachteilig beeinflußt.

Die Erfindung bezweckt, ein neues Aufzeiehnungs— bzw. Anzeigesystem für den Durehflußmesser zu schaffen, das von dem Durehflußmesser entfernt liegt und in einem üblichen Meßraum,--aufgestellt werden kann, so daß man auf ein direktes Ablesen an einer 5.elle im Freien nicht mehr angewiesen ist.

Zunächst sei das vorliegende Durchflußmeßgerät so kurz wie möglich besehrieben. Es besitzt zwei magnetische Ausgangskupplunge n,_: an denen eine Vielzahl von Ablesevorrichtungen direkt oder in Entfernung davon angeschlossen ist. ^

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In der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist ein an sieh bekanntes elektrisches Drehmeldesystem mit Drehfeldgeber mit dem Eotor des Durchflußmessers verbunden, d.h.an einem der beiden Ausgänge am Durchflußmesser angebracht, wobei der Geber wiederum an einem entfernt liegenden Drehfeldempfänger im Betriebsbüro angesehlossen ist. Dieser Drehfeldempfänger dreht sieh nun synchron mit dem Durehflußmesser und stellt den Eingang eines einzigen Syn©hroa-Drehmomeatwandlers daa?. Der Drehmomentwandler steuert einen starken regelbaren Elektromotor, womit eine Anzahl von Aufzeichnungs- bzw. Ableseeinrichtungen angetrieben sind, wie sie in der Praxis in einer besonderen Durchflußmesserstation, benötigt werden. Der Drehfeldempfänger bewirkt eine Gleichgewichtsabweiehung in einem Differentialsehrauben-Eechengetriebe,die wiederum auf einen Wandler tibertragen wird, der die Geschwindigkeit des Eegelmotors steuert und damit eine Art mechanischer Servoschleife bildet, die den Stromkreis auf das gewünschte Hveau stabilisiert.

Es ist auch eine kombinierte Meßfaktoreinsteilung vorgesehen. Dies geschieht dadurch, daß zwischen dem Regelmotor und dem Differentialgetriebe ein stufenlos regelbares Getriebe angeordnet ist, <las, wenn erforderlich, dazu dient, in das Differentialrechengetriebe eine kombinierte Meßfaktoreiastelluag einzugeben. Ber kombinierte leßfaktor umfaßt alle notwendigen Korrekturen, wie beispielsweise die der temperatur, Viskosität, Geschwindigkeit und dergleichen, entsprechend der Praxis bei Strömungsmessern. Wenn der Meßfaktor nicht gleich eins ist, muß er aus der auf dem Strömungsmengenanzeigegerät des Schaltschrankes,angezeigten Menge aus der Viskosität (nach der Beschreibung oder aus Versuchen) und aus der Temperatur des Mediums ermittelt werden.

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jDie Einstellung des Meßfaktors auf dem stufenlosen betriebe erfolgt von. Hand mittels eines (nicht dargestellten) Handrades oder, wie gezeigt, mittels eines elektrischen Antriebes und wird durch, ein 5-stelliges digitales.JSählwerk angezeigt, das am Schaltbrett der Vorrichtung befestigt ist. Die Einstellung ist bis auf vier Dezimalstellen wiederholbar. Sind die geeigneten faktoren in das Differentialgetriebe eingegeben, so dreht sich der Regelmotor bei jeder Nettoeinheit des Mediums einmal, und sowohl die Summiervorrichtung als auch das Kartendruckwerk zeichnen mit dem Meßfaktor versehene und hinsichtlich der Temperatur korrigierte Hettoeinheiten auf.

Was diese letztgenannten "Vorgänge betrifft, so ist es ein weiteres besonderes Kennzeichen des Systems, daß alle Aufzeichnungs- und Druckvorgänge erfolgen können, wenn die Ausgangswelle des Regelmotors stillsteht. Wenn beispielsweise ein Zähler abzulesen oder ein Druckwerk zu bestätigen ist, hält ein entsprechender Betätigungsknopf den Regelmotor zeitweilig automatisch an. Während dieser Zeitspanne von etwa dreißig Sekunden werden die Aufzeichnungen in dem Differentialgetriebe mechanisch gespeichert und festgehalten und daraufhin nach dem automatischen Sehließen des Stromkreises auf die Zählwerke übertragen.

Ein anderes Kennzeichen des Schalschrankes ist neben dem Summiergerät und dem Einzelzählwerk und einem kontinuierlichen Strömungsmengenanzeiger, die alle korrigierten Hettoeinheiten aufzeichnen, ein Karten- ©der Banddruckwerk. Durch Betätigen entsprechender Knöpfe kann dieses Druckwerk entweder die laufende Summe drucken,; ©der aber drucken und auf lull zurückgestellt werden-.--Dieses- letztgenannte Merkmal kann verwendet werden, wenn Tanks gefüllt

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oder die Vorratsbehälter in einer Eohrleitung gewechselt werden. Das Drucken kann von jeder gewünschten Stelle aus erfolgen, "beispielsweise in einer Handventilstation, indem an dieser Stelle einfach ein. elektrischer Schaltknopf eingebaut wird.

In den Zeichnungen,, und insbesondere in Fig. 1, ist ein Durchflußmesser dargestellt, der in eine Rohrleitung eingebaut ist. An diesem Durchflußmesser ist ein. Drehfeldgeber 1 angeschlossen, der in einem explosionsfesten Gehäuse untergebracht und mittels einer magnetischen Abnahmekupplung und einem Zahnradvorgelege mit einem im Durehflußmesser befindlichen Eotor 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 mit einem angetriebenen Zahnrad 4 am Ende einer Differentialschneckenwelle 5, die sich immer dann in einer Eichtung dreht, wenn sich der Durefeflußmesser in Betrieb befindet. Mit der Schneckenwelle 5 ist ein leerlaufendes Schneckenrad 6 in Eingriff, das in einem geeigneten Gehäuse 6^r eingeschlossen ist, und dieses Schneckenrad und die Differentialschneckenwelle 5 bilden einen Teil des Differentialrechengetriebes, durch das die Umdrehungen der Drehbewegung des Durohflußmessers gesammelt werden, während dieser kontinuierlich arbeitet, und wenn der übrige Seil des Wandlers, der noch zu beschreiben sein wird, angehalten ist.

Bine zweite Differentialsehneekenwelle ¹J, die parallel zur Schneckenwelle 5 angeordnet ist, ist ebenfalls mit dem leer- ; laufenden Schneekenrad 6 in Eingriff und ist zeitweilig, aber ;-in entgegengesetzter Eiehtung, zu der sich kontinuierlich drehenden. Schneekenwelle 5 drehbar.

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Die Betätigung der Schneekenwelle 7 hängt davon ab, ob der mit 8 bezeichnete Synchro ^-Drehmomentwandler arbeitet oder nicht.

Der Synchron-Drehmomentwandler 8, einschließlich seines stufenl@s regelbaren Getriebes und anderen angeschlossenen Vorrichtungen, wird von einem zentral angeordneten stufenlos regelbaren Motor 9 angetrieben. Am einen Ende einer welle 12 dieses Kegelmotors ist das Antriebsrad 10 befestigt, das über eine Kette 11 mit einem angetriebenen Zahnrad 10^f in Verbindung steht, das wiederum auf einer Welle 13 befestigt ist. Ein federbelastetes Spannzahnrad 14· 4#ftf* läuft auf dem einen Kettentrum, um den Schlupf aufzunehmen« Die Welle 13 trägt einen verschiebbar gelagerten Konus 15? auf dem wiederum eine ortsfeste Rolle 16 läuft, die mit einer Berührungskante auf der Oberfläche des Konus 15 aufliegt. Die .Rolle 16 ist in einem geeigneten u-ehäuse 16' angeordnet (!ig. 6). Die Rolle 16 ist am Ende einer Welle 17 angebracht, die im Ende eines Schwenkarmes 18 gelagert ist, der mittels einer leder 20 vorgespannt ist, so daß die Berührungskante der Holle 16 gegen die Oberfläche des Konus 15 gedrückt wird. Am anderen Ende der Welle 17 ist ein Antriebszahnrad 21 befestigt, das mit einem Zwisehen-zahnrad 22 kämmt, das wiederum mit einem angetriebenen Zahnrad 23 in Eingriff ist, das am Ende der Differentialschneckenwelle 7 befestigt ist, wodurch diese, je nachdem ob der Regelmotor 9 arbeitet oder nicht, in Zeitabständen angetrieben wird.

Der Regelmotor 9 wird in dem Augenblick in G-ang gesetzt, in dem ein Finger 31 den vorgespannten Kolben 30 eines Potentiometers 29 freigibt, wodurch das Potentiometer 29 aus seiner !"ull-jüinstellung gelöst wird, jjie ü-eschwindigkeit des, Re]gelmotofel 9 nimmt mit derweiteren Bewegung des Kolbens 30 nac-n außen zu.

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Der Regelmotor 9 ist außerdem mittels eines Kabels 27 mit einer Motorsteuerung 25 verbunden, an die außerdem mittels eines Kabels 28 das Potentiometer 29 angeschlossen ist, in dem sieh der vorgespannte, hin- und herbewegbare Kolben 30 befindet, wodurch die Spannung erhöht oder verringert wird, so daß die Geschwindigkeit des Regelmotors 9 durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 30 gesteuert wird. Wenn der Regelmotor 9 arbeitet, befindet sieh der Kolben 30 normalerweise mit dem !Finger 31 in Eingriff, der aus dem Gehiuse 6' des Sehneekenrades 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 nicht. Arbeitet jedoch der Durchflußmesser, so übersetzt der Drehfeldgeber 1, der magnetisch mit dem Rotor des Durchflußmessers gekoppelt ist, die Drehbewegung des in dem Durchflußmesser befindlichen 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 Sehneckenwelle 7 nicht dreht, bewegen sich das Schneckenrad 6 und sein Gehäuse 6< weiter zwischen den beiden Schneekenwelle η 5 und 7 in Richtung auf einen Endschalter 24 zu, der über das Kabel 26 mit der Io tor steuerung 25 verbunden ist, bis der Kontaktfinger 31 gegen den Pinger des Schalters 24 anschlägt und den Stromkreis schließt. Der Regelmotor 9 beginnt, nun "sogleich mit hoher Geschwindigkeit, gesteuert von d.er Motorsteuerung 25 und dem potentiometer 29V-²Ti laufen, woraufhin sich

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das Schneckenrad 7 und das Gehäuse 6♦ in der entgegengesetzten Sichtung auf den Sehneekenwellen 5 und 7 zurückbewegen, so daß der linger 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 Durehflußmessers entstanden war, die auf die Schneckenwelle 5 iibertragen 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 Torrichtungen 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 Versehlußmutter 40. Diese Seile sind, wie in Fig. 6 dargestellt, unter Druck auf der Welle 13 ineinandergefügt, wobei das entgegengesetzte Ende der Buchse 34 den mittels Lagerteilen 41 abgestützten Konus 15 trägt. Eine Schraube 42 ragt durch den Konus 15 und die Buchse 34 hindurch und sitzt in der Mut oder Rille 32, so daß der ganze Konus 15 und das Drucklager 33 gleitend und miteinander fluchtend auf-der _:

Welle 13 angeordnet sind.

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Der gewu.ascJb.te Heßfaktor oder andere Korrekturfaktorenwerden durch die relative Stellung des Konus 15 auf der Welle 13 zur Rolle 16 erhalten. XTm den Konus in seine richtige Lage zu "bringen, ist ein Bügel 43 vorgesehen, der Führungen 44 aufweist, die in der V-JSFut der Manschette 35 des Drucklagers laufen. Der Bügel ist bo 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 eines: Ende der Spindel 45 befestigt ist, so daß die Korrektur von Hand eingegeben werden kann. Vorzugsweise geschieht dies ^edoeh automatisch mittels eines in Pig. 1 mit 46 bezeichneten umsteuerbaren Motors, der von einem Umschalter 47 gesteuert wird, lit 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 fur den Bügel angebracht ist. Die Welle 51 trägt außerdem ein Antriebsritzel 54, das über eine Kette 56 ein Zahnrad 55 so antreibt, daß ein Meßfaktor-Anzeiger 57 betätigt wird, der dauernd die Ein~ stellung des 'Übersetzungsverhältnisses des Konus 15 anzeigt.

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

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

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Der gleiehe feil der Welle 12 "betätigt einSummierwerk 68 über ein Antriebskettenrad 69 und ein angetriebenes.'-Kettenrad 70 mittels einer Kette 71,

Das gesamte erfindungsgemäße System "bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung, außer demJDurehflußmesser und dem DrehfeIdgeber, 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 klut für das Drucken und einen Knopf 74 nur zum Ablesen.

Die Mfferentialschaltvorrichtung ist leiGht aus dem Schaltbild nach Pig. 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 Hegelmotor 9 in Gang gesetzt 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 nieht durch Handschaltung wieder angelassen wird, so lange abgeschaltet, bis der linger 31 wieder den Endschalter 24 ~, schließt.

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Die vielen Merkmale, Torteile und neuen Ergebnisse der often 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 ziemlich umfangreiche elektrische Ausrüstung kann nun in genauer Übereinstimmung mit einer anfänglichen Steuerquelle, beispielsweise der Umdrehungszahl des Botors eines Durchflußmessers,bestätigt werden, ohne daß auf die Antriebsmaschine irgendeine wesentliche Belastung zurückwirkt, die die Genauigkeit und Leistungscharakteristik beeinträchtigen könnte;

2. der Durehflußmesser 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 DBtajekflußmesser zurück.

4. Die kontinuierlich arbeitenden !eile 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 Eegistrier- oder Anzeigevorrichtung lettoeinheiten anzeigt, die bezüglich Meßfaktor, Wärme ausdehnung, Dichte-Unterschiede und Gewichtsunterschiede usw. korrigiert sind.

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Claims (1)

1. S c h u t ζ a η s ρ r ü c h e : ^;

   1. Vorrichtung zur zahlenmäßigen Aufzeichnung und Messung der Drehgeschwindigkeit und bzw. oder der Summe der Umdre- . hungen eines von der Aufzeichnungsstelle entfernt liegenden, ständig umlaufenden .Rotors, insbesondere bei dynamischen ■ Durchflußmessern, mittels eines Drehmomentenwandlers, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentenwandler, der. mit .: dem Rotor in an sich bekannter Weise über ein elektrisches .; Drehmeldasystem (1,2) verbunden ist, aus einem die empfange- nen Drehbewegungen bei zwischenzeitlicher Stillsetzung des Aufzeichnungsgerat.es (65) speichernden mechanischen Differentialgetriebe (5-7), einem mit dem Zwischenglied (6) des Differentialgetriebes (5-7) 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 (5-7) aus einem vom Drehfeldempfänger (2) kontinuierlich angetriebenen ersten Drehteil (5), sowie-aus ^i-nem zweiten, mit Unterbrechungen entgegengesetzt umlaufenden Drehteil (7) und einem zwischengesc.halteten Zwischenglied (6) besteht, und daß ein stufenloses G-etriebe (15,16) zum Antrieb des zweiten Drehteiles (7) einerseits mit diesem und andererseits mit dem Regelmotor (9)⁼-verbunden ist. "'-"■" "^-

   ~^: V - 20 ~.

   - 20 -

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (6) des Differentialgetriebes (5-7) in einem Rahmen (6^f) untergebracht ist, der mit einem Anschlag (31) versehen ist und durch diesen lösbar in. kraftsehlüssiger Berührung mit dem vorgespannten Stellglied (30) (z.B. einem Kolben) des Potentiometers (29) zur Drehzahlregelung und zum Aussehalten des Regelmotors (9) in Verbiadung steht, wenn sich das Zwischenglied (6) im ersten Abschnitt seiner Bahn befindet, und daß der Anschlag (31) im letzten Abschnitt seiner Bahn über einen Endschalter (24) den Regelmotor (9) elektrisch wieder einschaltet.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, .dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Drehteil des Differentialgetriebes als gegenläufige Sohneckenwellen (5» 7) ausgebildet sind und das Zwischenglied aus einem zwischen beiden Schneckenwellen angeordneten und mit diesen in Eingriff stehenden Schneckenrad (6) besteht, dessen Rahmen (61) in Achsrichtung der Schneekenwellen verschiebbar ist.

   5. Torrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose Getriebe (15, 16) eine Einstellvorrichtung (45-53) aufweist, die von Hand oder selbsttätig (vorzugsweise über einen weiteren Elektromotor (46)% veränderlieh einstellbar ist.

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

   " - 21 ~

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

   8. Yorriehtung 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, Isrerbunden ist.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüohe 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 S, dadurch/gekennzeichnet, daß mit der Welle (12) des Regelmotors (9) ein oder mehrere» fortlaufend anzeigende Zähl- oder Summierwerke (65, 68) verbunden sind.

   -.11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge-> kennzeichnet, daß der Rotor ein auf Durchflußgesehwindig-

   - 22

   keiten ansprechender Rotor (z.B. Schaufelrad) eines dynamischen Durchflußmessers 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.

   Der Patentanwalt

   Hlnwtlst Diese Unterlage (Beschreibung und Schutzanspr.) 1st die zuletzt eingereichte; sie weicht von der Wortfassung der ursprünglich eingereichten Unterlagen ab. Die rechtliche Bedeutung der Abweichung Itt nicht «eprüft. Die ursprünglich eingereichten Unterlagen befinden sich in dsn Amtsakten. Sis können Jederzeit ohne Nachwels eines rechtlichen Interesses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag werden hiervon auch Fotokopien oder Filmnegative zu den üblichen Preisen geliefert. Deutsches Patentamt, Gebrauchsmusterstelle.