DE19622437A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Menge und/oder des Durchflusses einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrich­ tung zur Steuerung der Menge und/oder des Durchflusses einer Flüssigkeit, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.

Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der italienischen Patentanmeldung Nr. AL92A000003 derselben Anmelderin bekannt.

In dieser Anmeldung wird eine Vorrichtung beschrieben, die an einer Zuleitung für eine Flüssigkeit angeschlossen werden kann, um die Messung und/oder die Steuerung des Volumens der Flüssigkeit selbst zu realisieren; diese Vorrichtung enthält einen Körper mit einem Eingangsrohr, das mit der vorgenannter Zuleitung verbindbar ist, und ein Ausgangsrohr, das an einem Gebrauchsgerät, das strom­ abwärts zur Vorrichtung positioniert ist, verbindbar ist. Die Vorrichtung sieht einen Sensor für den Fluß der Flüs­ sigkeit zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsrohr vor, der ein Laufrad und eine Einheit enthält, die in der Lage ist, die Umdrehung des Laufrades festzustellen. Diese Einheit sieht vor, aufgrund der Umdrehungszahl des Lauf­ rades die Flüssigkeitsmenge zu bestimmen, die zwischen dem Eingangsrohr und dem Ausgangsrohr der Vorrichtung fließt.

Meßeinrichtungen des vorgenannten Typs zeigen sich nütz­ lich bei der Verwendung in verschiedenen Arten von Ge­ brauchsgeräten (Waschmaschinen, Dosieranlagen, Zählern, usw.). In der Praxis müssen die Hersteller solcher Vor­ richtungen eine möglichst große Palette solcher Modelle realisieren, von denen jedes spezifische Charakteristika je nach Art des Einsatzes aufweisen muß; dies steht den normalen Anforderungen der Standardisierung entgegen.

Jedoch kann eine Meßeinrichtung, die für eine erste spe­ zifische Anwendung vorgesehen ist, beim Gebrauch in einer zweiten unterschiedlichen Anwendung Nachteile mit sich bringen. Ein typischer Nachteil kann z. B. die rasche Abnutzung sein, die durch den stärkeren Verschleiß der mechanischen Teile hervorgerufen wird und der dann ent­ steht, wenn eine Meßeinrichtung für Flüssigkeitsmengen verwendet wird, die größer sind als die, für die diese realisiert wurde.

Die vorliegende Erfindung basiert also auf der Erkenntnis und der Tatsache, daß die funktionellen Charakteristika einer Vorrichtung des vorgenannten Typs verwendet werden können, mit dem Ziel, für diese einen flexibleren Ein­ satzbereich und eine höhere Lebensdauer vorzusehen.

Aus diesem Gesichtspunkt und wie aus dem nachfolgenden besser hervorgehen wird, gibt die vorliegende Erfindung die kompakte und wirtschaftliche Realisierung einer Vor­ richtung zur Steuerung der Menge und/oder des Durchflus­ ses einer Flüssigkeit an, deren Ergebnisse der Messung auf einfache Weise verändert werden können, je nach aus­ gewähltem Anwendungsbereich für die Vorrichtung. Diese Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zur Steuerung der Menge und/oder des Durch­ flusses einer Flüssigkeit erreicht und beinhalten die Charakteristika der anliegenden Ansprüche, in denen auch die Grundlehren zusammengefaßt sind.

Die Änderung des Ergebnisses der Messung kann auch so interpretiert bzw. dadurch realisiert werden, daß der Durchtritt des Flüssigkeitsstromes durch die Meßeinrich­ tung durch Auflösungsveränderung der Abmessungen des Durchtrittes durch die Vorrichtung verändert wird.

Die Charakteristika und die Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen besonders deutlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen hervor, die als erläuterndes und nicht als einschränkendes Beispiel aufgezeigt werden.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Durchflußmessers bekannter Art;

Fig. 2 eine Draufsicht und einen Teilschnitt eines ersten Teils des Durchflußmessers von Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht und einen Teilschnitt eines zweiten Teils des Durchflußmessers von Fig. 1;

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt, der das Funktionsprinzip des Messers von Fig. 1 zeigt;

Fig. 5 einen Querschnitt einer zweiten Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Draufsicht und einen Teilschnitt eines ersten Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht und einen Teilschnitt eines zweiten Teils gemäß Fig. 6;

Fig. 8 einen schematischen Querschnitt des Teils gemäß Fig. 6;

Fig. 9 einen schematischen Querschnitt des Teils gemäß Fig. 7; und

Fig. 10, 11 und 12 drei schematische Querschnitte, die das Funktionsprinzip der Vorrichtung der vor­ liegenden Erfindung zeigen, wobei die Teile der Fig. 8 und 9 in drei verschiedenen Arbeitsstel­ lungen dargestellt sind.

In den Fig. 1 und 4 ist eine bekannte Meßeinrichtung dargestellt, von der Art, wie sie in der Patentanmeldung Nr. AL92A000003 derselben Anmelderin beschrieben ist. Diese Vorrichtung enthält einen Durchflußsensor 1, der im Inneren einer üblichen Wasserleitung einsetzbar ist, die teilweise in 2 sichtbar ist, und eine Meßeinrichtung 3, die sich dagegen außerhalb der Leitung befindet.

Der Sensor 1 ist von der Art einer Turbine und weist zu diesem Zweck ein axiales Laufrad 4 mit schrägen Schaufeln auf, welche mit einem Verteiler (Leitrad) oder einem Dif­ fusor assoziiert sind.

Der Verteiler 5 weist einen zentralen Kern 6 auf, von dem die schraubenförmigen Schaufeln 7 abgehen, die den Flüs­ sigkeitsstrom auf die äußere Oberfläche der Schaufeln 10 des darunterliegenden Laufrades 4 leiten.

Das Laufrad 4 weist einen zentralen Kern 8 auf, der ein­ teilig mit einem axialen Zapfen 9 ausgestaltet ist, und ist mit schraubenförmigen Schaufeln 10 versehen, die entgegengesetzt zu den Schaufeln 7 des Verteilers 5 schräg angeordnet sind; die Schaufeln 10 sind mit ihren äußeren Kanten durch einen Schutzring 11 miteinander verbunden. In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Schaufeln 10 sind auf der Außenseite des Ringes 11 magnetische Elemente 12 eingefügt. Der axiale Zapfen 9, der die Rotationsachse des Laufrades 4 bildet, ist mit seinen eigenen Enden in einem ersten selbstschmierenden Lager 13 und in einem zweiten selbstschmierenden Lager 14 gelagert, das von einem Drucklager 15 gestützt wird (z. B. aus einem harten Läppstein bestehend); das Lager 13 ist im Kern 6 des Verteilers 5 gelagert, während das Lager 14 und das Drucklager 15 in einem Gehäuse 16 gelagert sind, welches das Laufrad 4 enthält und fähig ist, sich mit seiner Oberseite mit dem Verteiler 5 mechanisch zu verbinden.

Die Einheit 3, die außerhalb der Leitung 2 in einer Achse zu den Elementen 12 des Laufrades 4 befestigt ist, ent­ hält einen Meßaufnehmer 17 für das magnetischen Feld, welcher einen Sensor mit Hall-Effekt enthält, der auf ei­ ner gedruckten Schaltung befestigt ist und auch mit einem Schraubkontaktverbinder 18 verbunden ist.

In Fig. 4 sind der Verteiler 5 des Flüssigkeitsstroms und das Laufrad 4 schematisch dargestellt; mit F1 ist ein üblicher, zu steuernder Flüssigkeitsstrom dargestellt, der durch die Leitung 2 fließt, in der der Sensor 1 ein­ gefügt ist. Wie man feststellt, wird dieser Flüssigkeits­ strom F1, der anfangs axial zur Leitung fließt, von den Schaufeln 7 des Verteilers 5 abgeleitet und auf die Schaufeln 10 des Laufrades 4 geleitet. Wie bereits er­ wähnt, sind die Schaufeln 7 in entgegengesetzter Richtung zu den Schaufeln 10 ausgerichtet, so daß der Flüssig­ keitsstrom F1A beim Heraustreten aus dem Verteiler eine vektorielle Kraft bestimmt, die auf das Laufrad 4 wirkt und dieses in Drehbewegung setzt.

Wie man also feststellt, bestimmen die Schaufeln 7 den Einfallwinkel des Flüssigkeitsstromes F1 auf die Schau­ feln 10 und folglich den Wert der vektoriellen Kraft, die die Drehung des Laufrades 4 bestimmt.

Die Drehung des Laufrades 4 bestimmt die Drehung der ma­ gnetischen Elemente 12, die fest mit den Schaufeln 10 gekoppelt sind, so daß der Meßeinrichtung 3 ein Signal zugeführt wird. Dieses Signal, das aus elektrischen Im­ pulsen besteht, ist ein digitales Signal und als solches leicht von einem Mikroprozessor zu interpretieren, der ein Teil einer Kontrolleinheit (in den Figuren nicht dar­ gestellt) und mit der Vorrichtung assoziiert ist.

Es ist ersichtlich, daß in Abhängigkeit von der Flüssig­ keitsmenge, die aus der Leitung fließt, in der sich der Sensor 1 befindet, die Umdrehungszahl des Laufrades 4 eine Funktion der Abwinklung der Schaufeln 7 und/oder der Schaufeln 10 ist. Grundsätzlich ist die Umdrehungszahl des Laufrades in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsmenge also ein eigener charakteristischer Wert einer jeden Tur­ binenmeßeinrichtung und bestimmt die Wirkung oder das Ergebnis der Messung.

Also ist die Anzahl der von den in Bewegung gesetzten Schaufeln 10 generierten Impulse die Funktion der durch­ fließenden Flüssigkeitsmenge gemäß vordefinierten Dia­ grammen (der zitierte "charakteristische Wert" oder das Ergebnis). Die Anzahl solcher Impulse, in bezug zu einer vorbestimmten Zeiteinheit, ist proportional der Durch­ flußmenge durch eine vorbestimmte Geometrie der Schaufeln 10 und der Schaufeln 7.

Da der genannte Mikroprozessor vollständig in der Lage ist, die Zeit mittels eines eigenen internen Zeitgebers (CLOCK) zu berechnen, ist es also klar, wie es mittels der Vorrichtung 1 möglich ist, mit Genauigkeit sowohl den Durchfluß als auch die Menge der durchfließenden Flüssig­ keit zu berechnen.

Die in den Fig. 1-4 gezeigten Vorrichtungen sind ausbaufähig für verschiedene Anwendungen, wie z. B. in Verbindung mit offenen/geschlossenen Ventilen, in propor­ tionalen Ventilen, in Dosieranlagen, usw., und für ver­ schiedene Gebiete der Warenkunde, wie Waschanlagen, Kli­ maanlagen, Getränkeautomaten usw . . Solche Anwendungen können untereinander leicht unterschiedlich sein in bezug auf die Art des zu messenden Flüssigkeitsstromes oder in bezug auf die Genauigkeit der verlangten Messung. Von diesem Gesichtspunkt aus zeigt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für die - in bezug auf die unterschied­ lichen Anforderungen - sehr flexible Steuerung der Menge und/oder des Durchflusses einer Flüssigkeit auf.

In den Fig. 5-10 wird zu diesem Zweck die Vorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In diesen Figuren werden zum Teil dieselben Bezugsnummern wie in den vorgehenden Figuren verwendet, um technisch äquiva­ lente Elemente anzuzeigen.

Der Durchflußsensor der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist mit den Bezugszeichen 20 gekennzeichnet und weist einen steuerbaren Diffusor oder Verteiler 21 für den Flüssigkeitsstrom auf, mit dem Ziel, die Veränderung des Einfallwinkels des Flüssigkeitsstromes auf die Schaufeln 10 des Laufrades 4 zu ermöglichen. Auf diese Weise ist es also möglich, die Wirkung des Laufrades in korrespondie­ render Art und somit die Ergebnisse der Messung der Vor­ richtung zu verändern.

Der steuerbare Durchflußverteiler 21 enthält ein erstes feststehendes Element, das mit 22 (Fig. 7 und 9) bezeich­ net ist und einen im wesentlichen runden Querschnitt auf­ weist und mechanisch an dem Gehäuse 16 befestigt ist. Das feststehende Element 22 weist eine erste Reihe schräger Schaufeln 23 und drei Ausnehmungen 24A, 24B und 24C auf. Die Schaufeln 23 werden definiert durch drei schräge Ebe­ nen 23A, 23B und 23C; im dargestellten Beispiel verläuft die Ebene 23A parallel zur Achse des Laufrades 4.

An der oberen Seite des feststehenden Elementes 22 ist ein im Winkel verdrehbares Element 25 (Fig. 6 und 8) - z. B. schrittweise bewegbar - angekoppelt, mit ebenfalls im wesentlichen rundem Querschnitt. Zu diesem Zweck weist das Element 22 zentral auf seiner Oberseite flexible An­ sätze 22A auf und das Element 25 zentral an seiner Unter­ seite eine Ausnehmung 25A, die die vorgenannten Ansätze 22A aufnimmt.

Das bewegliche Element 25 ist mit einer zweiten Reihe von Schaufeln 26 versehen; diese Schaufeln 26 bestehen aus vier schrägen Ebenen 27, 28, 29 und 30; im dargestellten Fall verläuft die Ebene 30 parallel zur Achse des Laufra­ des 4. Die Ebenen 27-30 sind insbesondere so angelegt, daß die Form der Schaufeln 26 mit der der Schaufeln 23 verbindbar ist, die insbesondere eine Ausnehmung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks haben; mit anderen Worten weisen die Schaufeln 23 und 26 komplementäre Oberflächen auf.

Das bewegliche Element 25 enthält außerdem einen Zapfen 31 zum Positionieren und eine Ausnehmung 32 für ein Werk­ zeug, das ein Schraubenzieher ist, um eine Einstellung durchführen zu können, die in der Veränderung der Winkel­ stellung des Elementes 25 in bezug zum Element 22 be­ steht.

Die Funktionsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 10, 11 und 12 beschrieben, in denen mittels schematischer Querschnitte die Teile 22 und 25 des einstellbaren Verteilers 21, das Laufrad 4 und ein üblicher, zu messender Fluß F1 dar­ gestellt sind.

In den Fig. 10, 11 und 12 wird insbesondere der Ver­ teiler 21 auf schematische Weise in drei verschiedenen Arbeitsstellungen dargestellt, je nachdem ob der Zapfen 31 des beweglichen Elementes 25 in die Ausnehmung 24A, 24B oder 24C des feststehenden Elementes 22 eingreift; die Arbeitsstellung des Elementes 25 wird gerade durch den Zapfen 31 garantiert, der in eine der Ausnehmungen eingreift (natürlich könnten der Zapfen 31 auf dem festen Teil 22 realisiert und die Ausnehmungen 24A, 24B und 24C auf dem beweglichen Teil 25 vorgesehen sein).

In Fig. 10 befindet sich das bewegliche Element in einer ersten Arbeitsstellung, in welcher der Zapfen 31 in die Ausnehmung 24C eingreift. In diesem Fall befindet sich die Ebene 30 der Schaufel 26 neben der Ebene 23A der Schaufel 23 des Elementes 22. Wie man feststellt, bilden unter dieser Bedingung die Oberflächen 28 der Schaufeln 26 praktisch eine Verlängerung der Oberflächen 23C der Schaufeln 23. Der Fluß F1 wird durch die Kanäle 33 gelei­ tet, die durch die Oberfläche 23C der Schaufeln 23 und durch die Ebene 29 der Schaufeln 26 definiert sind. In dieser Stellung des beweglichen Elementes 25 hat man den höchsten Einfallwert (oder Neigungswert) des Flüssig­ keitsstroms F1 beim Herausfließen aus dem Verteiler 21 auf die Schaufeln 10 des Laufrades 4; unter dieser Bedin­ gung erhält man also ein hohes Verhältnis zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Laufrades 4 (oder den Wert des Signals des Meßabnehmers des magnetischen Feldes 17) und der Flüssigkeitsmenge, die die Leitung durchfließt, in der der Sensor 20 eingefügt ist.

In Fig. 12 befindet sich das bewegliche Element 25 in ei­ ner zweiten möglichen Arbeitsstellung, in der der Zapfen 31 in die Ausnehmung 24A eingreift. Wie man feststellt, liegt in diesem Fall die geneigte untere Ebene 29 der Schaufeln 26 neben der Ebene 23C der Schaufeln 23, und der Fluß F1 wird durch die Kanäle 34 geleitet, die durch die Ebenen 30 und 23A, respektive die Schaufeln 26 und 23 definiert sind. In diesem Fall hat man den kleinsten Ein­ fallwert oder Neigungswert des Flüssigkeitsstromes F1D beim Ausfließen aus dem Verteiler 21 im Verhältnis zu den Schaufeln 10 des Laufrades 4. Unter dieser Bedingung er­ hält man also ein niedriges Verhältnis zwischen der An­ zahl der Umdrehungen des Laufrades 4 (oder dem Wert des Signals des Meßaufnehmers 17) und der Flüssigkeitsmenge, die durch die Leitung fließt.

In Fig. 11 befindet sich das bewegliche Element dagegen in einer - im Verhältnis zu den vorhergehenden - mittleren Position, wobei in dieser der Zapfen 31 in die Ausnehmung 24B eingreift. Wie man feststellt, wird in diesem Fall der Fluß F1 von zwei Kanälen geleitet, die mit 35 und 36 bezeichnet sind, von denen der erste durch die Ebenen 23A und 30 der Schaufeln 23 und 26 und der zweite durch die Ebenen 29 und 23C der Schaufeln 26 und 23 definiert sind. In diesem Fall ist der Wert des Einfalles des Flüssig­ keitsstroms F1C beim Ausfließen aus dem Verteiler 21 und die relative vektorielle Kraft, die auf das Laufrad 4 wirkt, die Resultierende der unterschiedlichen Verteilung des Flüssigkeitsstromes F1 auf die zwei verschiedenen Reihen von Leitungen 34 und 35, von denen jede - wie man feststellt - eine unterschiedliche Abwinklung und einen unterschiedlichen Querschnitt hat. Unter dieser Bedingung hat das Verhältnis zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Laufrades 4 und der Flüssigkeitsmenge, die durch die Leitung fließt, einen mittleren Wert im Vergleich zu den zwei vorher gezeigten Bedingungen.

Wie man feststellen kann, wird gemäß der Erfindung eine rasche und sichere Veränderung des Verhältnisses zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Laufrades 4 und der durch­ fließenden Flüssigkeitsmenge ermöglicht. Z.B. sieht der in Fig. 10 dargestellte Ausschnitt vor, ca. 230 Impulse pro einem Liter Wasser zu erhalten, der Ausschnitt aus Fig. 11 ca. 130 Impulse pro einem Liter Wasser und der Ausschnitt aus Fig. 12 ca. 50 Impulse pro einem Liter Wasser.

Schließlich sollte man zur Kenntnis nehmen, daß die Nei­ gung der Ebenen 27 und 28 der Schaufeln 26 dazu führt, daß der Flüssigkeitsstrom immer auf die Kanäle (33-36) verteilt wird, durch die die Flüssigkeit fließen muß.

Es muß auch betont werden, daß gemäß der Erfindung der gesamte Schnitt des Durchflusses der Flüssigkeit unverän­ dert bleibt, unabhängig von der getroffenen Auswahl. So­ mit entstehen keine unerwünschten Leistungsverluste oder Druckabfälle in dem hydraulischen Kreislauf, in den die Vorrichtung 1 eingefügt ist.

Wie bereits ausgeführt, kann diese Regelung auf sehr ein­ fache Art erfolgen, indem man eine einfache winklige Be­ wegung des Elementes 25 vornimmt.

Diese kann z. B. während des Aufbaus ausgeführt werden, indem man in die entsprechenden Ausnehmungen 32 einen Schraubenzieher durch die Leitung hineinsteckt in welcher das Gehäuse 16 angeordnet ist, und ist nur mit einem sehr kleinen Fehlerrisiko behaftet, da nur drei, genau durch den schrittweise bewegten Einsatz des Zapfens 31 in die ausgewählte Ausnehmung 24 (A, B oder C) definierte Posi­ tionierungen möglich sind.

Eine solche Formauswahl für den Verteiler 21, der vor­ sieht, die vielseitige Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung zu vermehren, kann vorteilhafterweise mit der Möglichkeit für eine Auswahl oder Konfiguration auch im Bereich der logischen Steuerung des Meßsystems, an dem die Vorrichtung gemäß der Erfindung angeschlossen ist, gepaart sein.

Diese Möglichkeit der Konfiguration erlaubt es der logi­ schen Steuerschaltung, - je nach vorliegendem Fall - das Verhältnis zwischen der Menge der von der Einheit 3 gene­ rierten Signale und der durch den Sensor 20 hindurchflie­ ßenden Flüssigkeitsmenge auf verschiedene Art zu inter­ pretieren. Mit anderen Worten, der Mikroprozessor der Steuereinheit der Vorrichtung kann den Typ der vorher ausgewählten Konfiguration mit einer Tabelle vorbestimm­ ter Daten verbinden, die in geeigneten, am Mikroprozessor selbst angeschlossenen Speichermitteln eingegeben ist. Diese Daten werden den verschiedenen Diagrammen für die Durchflußmenge der Flüssigkeit und den verschiedenen Wer­ ten des Verhältnisses zwischen dem Ausgangssignal der Einheit 3 und der durchfließenden Flüssigkeitsmenge ent­ sprechen, sowie auch im Speicher des Mikroprozessors Da­ ten vorhanden sein werden, die die Menge oder den Durch­ fluß der Flüssigkeit, die durch den Sensor 20 hindurch­ fließt, berechnen können. Es ist klar, daß auch diese Möglichkeit der verschiedenen Konfiguration sich als be­ sonders nützlich erweist, mit dem Ziel, die vielseitige Verwendbarkeit der Vorrichtung gemäß der Erfindung noch mehr zu vergrößern, in Abhängigkeit des geforderten Ge­ nauigkeitsgrades und auch in Abhängigkeit der Lebensdauer der Vorrichtung selbst.

Wie bereits ausgeführt, ist diese Vorrichtung ausbaufähig für die Verwendung in verschiedene Arten von Gebrauchs­ geräten (in Verbindung mit geöffneten/geschlossenen Ven­ tilen, proportionalen Ventilen, Dosierern, usw.) und sieht das Erreichen einer bemerkenswerten Regelgenauig­ keit vor. Dennoch ist es klar, daß die Sensoren bekannter Art für den Durchfluß, z. B. die, die entworfen wurden, um die größte Meßauflösung bei niedrigen Durchflußmengen einer Flüssigkeit (z. B. 0,5 Liter pro Minute) zu erhal­ ten, in höherem Maße bei hohen Durchflüssen (z. B. bei 20 Liter pro Minute) herabsinken würden, und dieses Herab­ sinken würde die Folge höheren Verschleißes der mechani­ schen Teile bedeuten, aufgrund der höheren Umdrehungszah­ len des Laufrades 4, in Abhängigkeit von der Benutzungs­ zeit.

Dagegen ist es gemäß der Erfindung möglich, je nach An­ wendungsart der Vorrichtung die Meßgenauigkeit vorzuzie­ hen, was eine typische Anforderung bei den Anwendungen mit niedrigem Durchfluß (man denke an eine Dosieranlage) ist oder aber die Lebensdauer der Vorrichtung vorzuzie­ hen, was eine Anforderung darstellt, die vor allem bei Anwendungen mit hohen Durchflüssen (z. B. Heizungsan­ lagen) notwendig ist. Aus dieser Beschreibung gehen sowohl die Charakteristika als auch die Vorteile der vorliegenden Erfindung klar hervor.

Insbesondere wird gemäß der Erfindung ein Durchflußsensor 20 vom Typ einer Turbine angegeben, wobei in Übereinstim­ mung mit diesem eine rasche und sichere Regelung des Ver­ hältnisses zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Lauf­ rades 4 und der durchfließenden Flüssigkeitsmenge möglich ist. Dieses erhält man, indem man einen Durchflußvertei­ ler 21 vorsieht, der ein bewegliches Teil enthält, das fähig ist, mindestens zwei verschiedene Arbeitsstellungen anzunehmen, und ein feststehendes Teil 22, wobei diese Teile zusammenwirken mit dem Ziel, Durchgangsleitungen 33- 36 zu definieren, die verschiedene Neigungen aufweisen, je nach ausgewählter Position für das bewegliche Teil 25.

Die Veränderung der Stellung des beweglichen Teil 25 kann vorteilhafterweise gekoppelt sein mit einer ausführbaren Auswahl der Kontrolleinheit der Vorrichtung (z. B. könn­ ten zu diesem Zweck Kleinstschalter vorgesehen sein). Auf diese Weise ist die Kontrolleinheit in der Lage, die Art der Position des beweglichen Teils 25 mit einer Tabelle vorbestimmter Daten zu koppeln. Die Daten dieser Tabelle entsprechen den verschiedenen Diagrammen der Durchflüsse oder den verschiedenen Werten des Verhältnisses zwischen dem Signal am Ausgang einer Meßeinheit 3 und der Flüssig­ keitsmenge, die fließt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt sich im Ver­ gleich zu bekannten Vorrichtungen sehr flexibel, vor al­ lem weil sie - obwohl die Grundstruktur immer dieselbe ist - unterschiedlich eingesetzt werden kann, je nach den Erfordernissen des Einsatzes.

Es ist ersichtlich, daß sich für den Fachmann zahlreiche Varianten der im Beispiel beschriebenen Vorrichtung erge­ ben, ohne über den Neuheitsumfang der Erfindung hinauszu­ gehen.

In einer ersten Variante kann das Element 25 automatisch durch eine geeignete Antriebsvorrichtung in Bewegung ge­ setzt werden.

Diese Antriebsvorrichtung kann z. B. thermischer Art sein und sich proportional zur Temperatur der zu messenden Flüssigkeit ausdehnen und/oder zusammenziehen. Diese Lö­ sung sieht vor, jene Meßfehler zu kompensieren, die durch die Volumenveränderung der Flüssigkeit bei verschiedenen Temperaturen entstehen. In diesem Fall könnte das An­ triebselement aus einem sich ausbreitenden Element beste­ hen, welches ein kleiner Kolben ist, der ein Material enthält, das sich bei Wärme ausdehnt (z. B. Wachs). Al­ ternativ dazu könnte die Antriebsvorrichtung aus einem bimetallischen Element bestehen, oder aus einem Legie­ rungselement mit Formspeicher, der wie eine Spiralfeder realisiert ist, die, indem sie sich in die Länge dehnt und/oder zusammenzieht, das Element 25 winkelförmig be­ wegt.

Wie erwähnt, kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch auf proportionalen Ventilen verwendet werden, oder auf Ventilen, in denen ein linear beweglicher Verschluß vorgesehen ist, der fähig ist eine Vielzahl verschiedener Positionen zunehmen, um den Flüssigkeitsfluß zu drosseln.

Bei einer derartigen Anwendung könnte des Element 25 in Bewegung gebracht werden, indem man die Bewegung der An­ triebsvorrichtung ausnützt. In diesem Fall würde also die Steuereinheit der Vorrichtung über eine Tabelle vorbe­ stimmter Daten verfügen, in welcher jede lineare Position der Antriebsvorrichtung ein unterschiedliches Diagramm der Durchflüsse und/oder ein unterschiedliches Verhältnis zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Laufrades und der durchfließenden Flüssigkeitsmenge entspricht.

Eine weitere Möglichkeit wäre, eine geeignete Antriebs­ vorrichtung vorzusehen, die von einer Steuereinheit der Vorrichtung gemäß der Erfindung gesteuert werden würde, um die winklige Bewegung des Elementes 25 zu bewirken. In diesem Fall könnte die Bewegung durch Auswahl geeigneter Mittel durchgeführt werden, welche Tasten oder Schalter sind.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung könnte außerdem wei­ tere zusätzliche Elemente vorsehen, um den Fluß zu stabi­ lisieren, welche ein koaxialer Durchflußregler zum Lauf­ rad und stromabwärts zu diesem gelagert ist. Dieser Durchflußregler könnte z. B. unterschiedliche Abschnitte haben und die Verformung einer elastisch verformbaren Membran ausnutzen, um selbsttätig den Durchgang der Flüs­ sigkeit zu regeln.

Das Vermessungssystem der Drehung des Laufrades könnte außerdem anders ausgestaltet sein als das beschriebene, es könnte z. B. auf einer optischen anstatt auf einer magnetischen Vermessung basieren.

Außerdem könnte die Möglichkeit vorgesehen sein, die Nei­ gung der Schaufeln des Laufrades zu verändern. Diese Ver­ änderung könnte z. B. auf ähnliche Weise wie die vorher beschriebene ausgeführt sein mit Bezug auf den Verteiler 21. Aus dieser Perspektive könnte auch das Laufrad aus mindestens zwei verschiedenartigen Teilen realisiert sein, die miteinander verknüpft und fähig sind, eine Vielzahl verschiedener reziproker Arbeitsstellungen ein­ zunehmen, denen die verschiedenen Winkelstellungen der Schaufeln des Laufrades entsprechen.

Claims (23)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Menge und/oder des Durchflusses einer Flüssigkeit, mit einem Laufrad (4), das eine Vielzahl von Schaufeln (10) besitzt und im Inne­ ren einer Leitung (2) positioniert ist, durch die die Flüssigkeit fließt, und mit einer Einheit (3), die im­ stande ist, die Umdrehungen des Laufrades (4) festzustel­ len, insbesondere um aufgrund der Anzahl der Umdrehungen des Laufrades (4) die Menge und/oder den Durchfluß der Flüssigkeit, die durch die Leitung (2) fließt, zu bestim­ men, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (2) Mittel (22, 25) vorgesehen sind, um den Wirkungsgrad des Laufrades (4) zu verändern, unter welchem man das Verhältnis zwischen der Anzahl der Um­ drehungen desselben und der Flüssigkeitsmenge versteht, die durch die Leitung (2) fließt, in welcher das Laufrad (4) angeordnet ist, mit dem Ziel, die Veränderung des Ergebnisses der Messung der Vorrichtung je nach Art ihres Einsatzes zu bestimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Verteiler (21) für den Flüssigkeitsstrom (F1) beinhaltet, der stromauf­ wärts zum Laufrad (4) positioniert und dazu bestimmt ist, den Strom der Flüssigkeit in einem vorbestimmten Winkel auf die Schaufeln (10) des Laufrades (4) zu leiten, wobei der Verteiler (21) Steuerungsmittel (22, 25) enthält, die fähig sind, eine Vielzahl verschiedener Arbeitsstellungen (Fig. 10-12) anzunehmen, denen die verschiedenen Ein­ fallwinkel des Flüssigkeitsstromes (F1) auf die Schaufeln (10) des Laufrades (4) entsprechen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel (22, 25) aus mindestens einem beweglichen Element (25) bestehen, das fähig ist, eine Vielzahl verschiedener Arbeitsstellungen anzunehmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel (22, 25) ein feststehendes Element (22) besitzen, das mit dem beweglichen Element (25) zusammenarbeitet, um den Einfallwinkel des Flüssigkeitsstromes (F1) auf die Schau­ feln (10) des Laufrades (4) zu bestimmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Element (22) und das bewegliche Element (25) Oberflächen aufwei­ sen, die sich ergänzen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese sich ergänzenden Oberflächen Teile der Schaufeln (23) sind, die durch das feststehende Element (22) definiert sind, und Teile der Schaufeln (26), die durch das bewegliche Element (25) definiert sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Element (22) und das bewegliche Ele­ ment (25) zusammenarbeiten, um Kanäle (33-36) zu defi­ nieren, durch welche der Flüssigkeitsstrom (F1) auf die Schaufeln (10) des Laufrades (4) geleitet wird und die Kanäle (33-36) insbesondere Abwinklungen oder unter­ schiedliche Abschnitte je nach der ausgewählten Position des beweglichen Elementes (25) in bezug auf das festste­ hende Element (22) aufweisen.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem feststehenden Element (22) und dem be­ weglichen Element (25) Kopplungselemente (22A, 25A) vor­ gesehen sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (25) einen Zapfen (31) zum Positionieren und das feststehende Element (22) eine Vielzahl von Ausnehmungen (24A, 24B, 24C) für diesen Zap­ fen aufweist, oder umgekehrt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (25) eine Bohrung (32) aufweist, die geeignet ist, ein Werkzeug (Schraubenzieher) aufzunehmen, das die Verände­ rung der Arbeitsstellung des beweglichen Elementes (25) erlaubt.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (25) im Winkel verdrehbar ist, um seine Arbeitsstellung zu verändern.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (25) in bezug auf die Bewegung des Wassers stromaufwärts zum feststehenden Element (22) positioniert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Durchführungsmittel vor­ gesehen sind, um - vor allem winkelmäßig - die Arbeits­ stellung der Steuerungsmittel (22, 25) zu verändern.

14. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungsmittel eine thermische Antriebsvorrichtung enthalten, insbesondere derart, daß diese sich pro­ portional zur Temperatur der Flüssigkeit ausdehnt und/oder zusammenzieht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung ein Dehnungselement aufweist, welches ein kleiner Kolben ist, der ein Material enthält, das sich mit der Tempe­ ratur ausdehnt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung ein bimetallisches Element enthält.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung ein Legierungselement mit Formspeicher, insbesondere eine Spiralfeder, enthält.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Verbindung mit einem Ventil proportionaler Art verwendet wird, bzw. einen linear beweglichen Verschluß enthält und fähig ist, eine Vielzahl von verschiedenen Stellungen einzunehmen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine logische Steuereinheit enthält, die auf verschiedene Art aus­ gestaltet sein kann, je nach Art des dem Laufrad (4) zugeteilten Wirkungsgrades oder je nach Art der Ar­ beitsstellung, die für die Steuerungsmittel (22, 25) ausgewählt wird.

20. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die lo­ gische Steuereinheit verschieden ausgestaltet sein kann, um die von der Einheit (3) erzeugten Signale auf ver­ schiedene Art zu interpretieren, je nach Art des dem Laufrad (4) zugeteilten Wirkungsgrades oder je nach Art der Arbeitsstellung, die für die Steuerungsmittel (22, 25) ausgewählt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts zum Laufrad (4) ein Regler für den Durchfluß vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Neigung der Schaufeln (19) des Laufrades (4) zu verändern.

23. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (4) mindestens zwei verschiedene Teile aufweist, die miteinander verbunden und fähig sind, eine Vielzahl verschiedener, reziproker Arbeitsstellungen einzunehmen, denen verschiedene Abwinklungen der Schaufeln (10) des Laufrades (4) entsprechen.