DE19539597C2 - Strömungsmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsmeßgerät nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein gattungsgemäßes Strömungsmeßgerät ist aus der DE- GM 18 94 471 bekannt.

Aus der gattungsgemäßen Schrift ist ein Strömungsmeß­ gerät bekannt, das einen in einem zylindrischen Teil der Rohrleitung angeordneten Kolben aufweist, der als Meßkörper dient. Dabei ist der Kolben mit einer in einer schlitzförmigen Ausnehmung geführte Pendelstange für die Betätigung eines Anzeige-, Schalt- oder Regelgerätes entgegen der Wirkung einer einstellbaren Feder verbunden.

Der Kolben ist dabei von der Feder, die die Pendel­ stange bedient, abhängig. Eine mechanische Ermüdung der Feder führt zwangsläufig zu einem unpräzisen Zu­ rückführen des Kolbens bzw. der Pendelstange. Somit kann nicht ausgeschlossen werden, daß zwischen dem Kolben und dem zylindrischen Teil ein dauerhafter Spalt vorhanden ist, durch den das Medium strömen kann. Unabhängig davon ist ein bestimmter Druck not­ wendig, damit der Kolben die Federkraft überwinden und in Strömungsrichtung bewegt werden kann. Eine zuver­ lässige Messung von bereits kleinsten Dosiermengen mit geringsten Durchflußgeschwindigkeiten ist somit nicht zuverlässig möglich.

In zunehmendem Maße werden in der modernen Montage- und Verbindungstechnik die herkömmlichen Verbindungs­ arten, wie Schrauben, Nieten, Schweißen und Löten durch eine Klebetechnik ersetzt, die häufig wirt­ schaftlicher ist. Ebenso werden öfters Feststoffdich­ tungen, die in der Handhabung schwierig und ver­ gleichsweise teuer sind, durch flüssige oder pastenartige Dichtstoffe ersetzt. Ein weiteres Gebiet ist das Auftragen von Ölen oder Fett in einer genau zu dosie­ renden Menge auf einzuölende oder einzufettende Teile.

Das aufzutragende Medium wird dabei über eine Dosier­ düse mit einem Austrittskanal auf das zu behandelnde Teil aufgebracht. Dabei ist es jedoch erforderlich, zu prüfen, ob das Medium in der vorgegebenen Menge und Zeit auf das zu behandelnde Teil bzw. dessen Oberflä­ che aufgebracht wird. Hierzu ist es bekannt, in den Kanal ein Meßglied einzusetzen, das den Druck des strömenden Mediums mißt.

Eine sehr praktikable Methode zur Überwachung einer Strömung ist in der DE 36 09 190, die den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, beschrieben. Mit diesem Strö­ mungsmeßgerät ist es auch möglich, kleine Mengen zu messen. Probleme könnten jedoch dann auftreten, wenn sich das zu messende Medium mit niedrigem Druck bzw. mit geringer Geschwindigkeit bewegt. Das hat einen geringen Durchsatz zur Folge. Mit Hilfe des bisher bekannten Strömungsmeßgerätes sind also kleinste Durchflußmengen nicht unbedingt genau meßbar.

Zum weiteren Stand der Technik wird ferner auf die EP 0 362 784 A2 und die EP 0 182 082 A1 verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät zur Überwachung einer Strömung in einem Kanal zu schaffen, mit dem es möglich ist, auch noch kleinste Durchflußmengen exakt zu messen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Durch den frei beweglichen kolbenartigen Schwebekör­ per, der sich vor dem Meßstab im Strömungskanal des Anschlußadapters befindet, wird der Druck auf den Meß­ stab erhöht. Diese Druckerhöhung resultiert im wesent­ lichen daher, daß jetzt nicht nur die reine Druckkraft des Mediums auf den Meßstab wirkt. Zusätzlich zu der Druckkraft entsteht eine Reibkraft entlang der Ober­ fläche des kolbenartigen Schwebekörpers durch das vor­ beiströmende Medium. Durch diese Reibkraft wird der frei bewegliche kolbenartige Schwebekörper verstärkt in die Strömrichtung des Mediums gedrückt. Durch diese zusätzliche Kraft erhöht sich auch der Druck auf den Meßstab, was zu seiner stärkeren Verbiegung bzw. Aus­ lenkung und damit zur Erhöhung der Auswertungsgenauig­ keit führt.

Ein weiterer vorteilhafter Aspekt des kolbenartigen Schwebekörpers liegt darin, daß auch die reine Druck­ kraft erhöht wird, da der kolbenartige Schwebekörper im allgemeinen eine größere Stirnfläche aufweisen wird, und daher eine bessere Angriffsfläche für das Medium bietet, als der Meßstab. Durch den kolbenarti­ gen Schwebekörper wird also zum einen die auch bisher vorhandene Druckkraft des Mediums erhöht und zum ande­ ren einen neue zusätzliche Kraft, die Reibkraft er­ zeugt. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, auch geringste Durchflußmengen exakt zu messen.

Durch diese Anpassung des kolbenartigen Schwebekörpers an den Durchmesser des Strömungskanales wird eine mög­ lichst hohe Reibkraft durch das zwischen der Kanalwand und dem Schwebekörper vorbeiströmende Medium erzeugt. Von Vorteil ist es dabei, wenn der Durchmesser des kolbenartigen Schwebekörpers 70 bis 90% des Durchmes­ sers des Strömungskanales beträgt.

Ein solcher Art gestalteter kolbenartiger Schwebekör­ per hat sich bezüglich einer optimalen Reibkraft und eines Durchflusses des Mediums als vorteilhaft heraus­ gestellt.

In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die Länge des kolben­ artigen Schwebekörpers ein Vielfaches seines Durchmes­ sers beträgt.

Die durch das Vorbeiströmen des Mediums am Außenumfang des kolbenartigen Schwebekörpers entstehende Reibkraft läßt sich in ihrer Stärke durch die Länge des kolben­ artigen Schwebekörpers variieren. Je länger der kol­ benartige Schwebekörper ist, desto stärker wird die Reibkraft und damit um so größer die Meßgenauigkeit. Es hat sich hierbei als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Länge des kolbenartigen Schwebekörpers ein Vielfaches seines Durchmessers beträgt.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß sich der kolbenartige Schwebekörper in einem Innenadapter befindet.

Durch den Innenadapter ist es möglich, daß sich der kolbenartige Schwebekörper immer in der richtigen Po­ sition vor dem Meßstab befindet. Durch den Innenadap­ ter wird verhindert, daß sich der kolbenartige Schwe­ bekörper, falls kein Medium strömt, vom Meßstab ent­ fernt. Durch den Innenadapter wird der kolbenartige Schwebekörper optimal vor dem Meßstab positioniert und dort auch gehalten.

Von Vorteil ist es, wenn sich am stromabwärtigen Ende des Innenadapters Öffnungen, z. B. in der Umfangswand, befinden, durch die das Medium einströmen kann.

Durch diese seitlichen Öffnungen im Innenadapter kann das Medium problemlos und aufgrund der geringen Ge­ schwindigkeiten auch ohne Strömungsverluste in den Anschlußadapter eindringen. Durch diese seitlichen Öffnungen wird gleichzeitig gewährleistet, daß der kolbenartige Schwebekörper nicht aus dem Anschlußadap­ ter herausrutschen kann, da seine stromabwärtige bzw. hintere Stirnwand dadurch geschlossen sein kann.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch die erfindungsge­ mäße Vorrichtung.

Das Strömungsmeßgerät besteht aus einem Strömungssen­ sor 1, der mit einem, auf den Druck der Strömung rea­ gierenden, Meßglied 2 versehen ist. Das Meßglied 2, das aus einem federnd gelagertem Meßstab 2 besteht, befindet sich mit seinem vorderen Ende in einem Strö­ mungskanal eines Anschlußadapters 7 durch den das Me­ dium fließt. Der Anschlußadapter 7 wird in eine medi­ umführende (nicht dargestellte) Rohrleitung eingebaut. Die Ausführung und Ausgestaltung des Anschlußadapters 7, der hierzu entsprechend mit Gewinden an seinen bei­ den Enden versehen ist, ist abhängig von der Viskosi­ tät des Mediums, der Dosiermenge und der Dosierzeit, sowie von weiteren Kriterien. Der Einbau des Anschluß­ adapters erfolgt entweder direkt in die Dosierdüse oder an einer anderen Stelle der Zuleitung zu der Do­ sierdüse.

Vor dem federnd gelagerten Meßstab 2 befindet sich ein kolbenartiger Schwebekörper 4. Der kolbenartige Schwe­ bekörper 4 drückt, wenn er von hinten durch das Medium angeströmt und umströmt wird, mit seiner vorderen Stirnseite auf den Meßstab 2. Durch den Druck des kol­ benartigen Schwebekörpers 4 wird der Meßstab 2 bewegt, wodurch der Strömungssensor 1 seine entsprechenden Daten zur Auswertung erhält.

Der kolbenartige Schwebekörper 4 befindet sich in ei­ nem Innenadapter 5. Der Innenadapter 5 umschließt den kolbenartigen Schwebekörper 4 mit Spiel. Zwischen dem Umfang des kolbenartigen Schwebekörpers 4 und der In­ nenwand des Innenadapters 5 befindet sich nur wenig freier Raum, durch den das strömende Medium fließen kann. Der Innenadapter 5 weist an seinem stromabwärti­ gen bzw. hinteren Ende seitliche Öffnungen 6 auf. Durch die seitlichen Öffnungen 6 kann das Medium in den Innenadapter 5 eindringen. Die seitlichen Öffnun­ gen 6 sind so konzipiert, daß der kolbenartige Schwe­ bekörper 4 nicht aus dem Innenadapter 5 entweichen kann. Hierzu besitzt er auch eine geschlossene strom­ abwärtige bzw. hintere Stirnwand.

Der Innenadapter 5, in dessen Inneren sich der kolben­ artige Schwebekörper 4 befindet, wird in den Strö­ mungskanal 3 des Anschlußadapters 7 paßgenau einge­ setzt. Das strömende Medium fließt also von dem Strö­ mungskanal 3 des Anschlußadapters, der hierzu im Be­ reich der Öffnungen 6 eine Durchmessererweiterung 9 besitzt, in den Innenadapter 5, dort dann durch den Zwischenraum der durch die Differenz des Durchmessers des kolbenartigen Schwebekörpers 4 und des Innendurch­ messers des Innenadapters 5 gebildet wird. Durch die dadurch entstehenden Druck- und Reibkräfte wird der kolbenartige Schwebekörper 4 auf den Meßstab 2 ge­ drückt.

Durch das erfindungsgemäße Strömungsmeßgerät kann z. B. ein Leerlaufen einer Dosierpumpe vermieden, eine Be­ fettung, z. B. einer Zündkerzenbeschichtung, überwacht oder die Befüllung einer Kugelschreibermine sicherge­ stellt werden. Dabei kann auch eine nur stecknadel­ kopfgroße Dosiermenge sicher überwacht werden. Auch derart kleinste Dosiermengen erzeugen an der federnd gelagerten Meßstab noch eine so große Auslenkung, daß diese durch ein (nicht dargestelltes) Abtastglied in dem Strömungssensor 1 abgetastet und ausgewertet wer­ den kann. Über eine Leitungsverbindung 10 ist das Ab­ tastglied mit einer Auswerte- und Kontrolleinrichtung verbunden, die eventuell noch eine Messerstärke auf­ weist. Die Auswertung und Messung der Auslenkung des Meßstabes kann in bekannter Weise, z. B. durch die in der DE 36 09 190 C2 beschriebene Einrichtung erfolgen.

Bei Stillstand des Mediums oder einem Lufteinschluß federt der Meßstab 3 sofort in seine Ausgangsstellung zurück. Diese Fehlerquelle wird somit erkannt, ausge­ wertet und an eine übergeordnete Steuerung gemeldet.

Claims (5)

1. Strömungsmeßgerät, insbesondere für eine Auf­ trags- und Dosiereinrichtung für Klebstoff, Flüs­ sigkeitsdichtung, Öl- oder Fettauftrag, das einen in oder an eine Dosierdüse oder Zuleitung, der Auftragseinrichtung ein- bzw. ansetzbaren An­ schlußadapter mit einem Strömungssensor aufweist, wobei in den Strömungskanal des Anschlußadapters ein Ende eines beweglichen, auf den Druck der Strömung reagierenden federnd oder elastisch ge­ lagerten Meßstabes ragt, dessen Lage durch den Strömungssensor feststellbar ist, und wobei vor dem Meßstab in dem Strömungskanal ein Kolben an­ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als frei beweglicher, kolbenartiger Schwebekörper (4) ausgebildet ist, der auf den Meßstab (2) druckt, wobei der Durchmesser des frei beweglichen, kolbenartigen Schwebekörpers (4) 70 bis 90% des Durchmessers des Strömungska­ nales (3) betragt.

2. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lange des Schwebekörpers (4) ein Vielfaches seines Durchmessers betragt.

3. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwebekörper (4) in einem Innenadapter (5) befindet, der in dem Strömungskanal (3) ange­ ordnet ist.

4. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenadapter (5) den Strömungskanal (3) aus­ füllt und sich im stromaufwärtigen Ende des In­ nenadapters (5) Öffnungen (6) befinden, durch die das Medium einströmen kann.

5. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) in der Umfangswand des In­ nenadapters (5) angeordnet sind, und daß sich im Bereich der Öffnungen (6) eine Durchmessererwei­ terung (9) des Strömungskanals (3) befindet.