DE19632896A1 - Trommelgaszähler mit Schrägrohr-Pegelstandsanzeiger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Trommelgaszähler mit einem zur Aufnahme einer Sperrflüssigkeit dienenden Gehäuse mit Gasein­ laß und Gasauslaß und mit einer in dem Gehäuse um eine hori­ zontale Achse drehbare gelagerten Meßtrommel.

Derartige Trommelgaszähler dienen zur präzisen Volumenmessung von strömenden Gasen. Innerhalb des Gehäuses des Trommelgas­ zählers befindet sich eine Meßtrommel, die um eine horizontale Drehachse drehbar gelagert ist. Das Gehäuse ist mit einer sogenannten Sperrflüssigkeit soweit gefüllt, daß die Drehachse des Gehäuses unterhalb des Sperrflüssigkeitspegels bzw. der Sperrflüssigkeitshöhe liegt und die Trommel zu ca. 4/10 aus der Sperrflüssigkeit herausragt.

Wird nun ein Gas in den Gaseinlaß eingeleitet, dann erfolgt die Drehung der Meßtrommel durch positive Verdrängung durch den Gasstrom und die spezielle Gestaltung der Meßkammern innerhalb der Meßtrommel. Die Sperrflüssigkeit dient dabei zur Abdichtung der Meßkammern untereinander sowie des Raumes innerhalb der Meßtrommel gegenüber dem Raum außerhalb der Meßtrommel.

Der Pegel bzw. die Höhe der Sperrflüssigkeit bestimmt direkt das Meßkammervolumen und damit das Volumen der Meßtrommel pro Umdrehung. Anhand der festgestellten Zahl der Umdrehungen wird das durchgeströmte Gasvolumen berechnet. Die Kalibrierung des Meßtrommelvolumens und damit der Anzeige des Trommelgaszählers erfolgt werksseitig über die Justierung des Sperrflüssig­ keitspegels. Bei gegebener Konstruktion der Meßtrommel ist der Sperrflüssigkeitspegel daher der wichtigste, weil einzige Parameter in bezug auf die Meßgenauigkeit des Trommelgas­ zählers (ohne Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen).

Da die Sperrflüssigkeit vor dem Transport abgelassen werden muß, ist die korrekte und präzise Einstellung des Sperr­ flüssigkeitspegels durch den Benutzer von größter Bedeutung, um die werkseitige Kalibrierung wieder herzustellen. Mit anderen Worten, der Benutzer muß den Trommelgaszähler bis zu einer bestimmten Höhe bzw. einem bestimmten Pegel mit der Sperrflüssigkeit wieder füllen, damit bei einem gegebenen Volumenstrom die festgestellte Anzahl der Umdrehungen der Meß­ trommel einem bestimmten durchgeflossenen Volumen entspricht.

Weiterhin muß der Sperrflüssigkeitspegel nicht nur bei der ersten Inbetriebnahme, sondern auch wegen der unvermeidlichen Verdunstung der Sperrflüssigkeit im Laufe der Zeit regelmäßig während der Nutzung und insbesondere vor den Messungen über­ prüft werden.

Es sind nun bereits verschiedene System zum Feststellen bzw. Ablesen des Sperrflüssigkeitspegels bekannt. So ist es bereits bekannt, einen Trommelgaszähler mit einem U-Rohr auszustatten, das seitlich am Trommelgaszähler angebracht ist und mit dem Innenraum des Gehäuses des Trommelgaszählers kommuniziert, so daß der Sperrflüssigkeitspegel im senkrechten Schenkel des U-Rohres angezeigt wird. Nachteilig an dieser Einstellung mit Hilfe des U-Rohres ist, daß sich durch die Oberflächenspannung der Sperrflüssigkeit ein positiver oder negativer Meniskus konkave oder konvexe Form der vertikalen Flüssigkeitssäule im U-Rohr) ergibt, wodurch beim Ablesen durch den Benutzer ein Parallaxenfehler auftreten kann. Außerdem wird die Veränderung des Sperrflüssigkeitspegels durch eine ausschließlich vertikale Veränderung der Höhe des genannten Meniskus ange­ zeigt.

Es sind auch bereits Meßsysteme in Form eines Schauglases in einer seitlichen Ausbuchtung des Gehäuses in Höhe des Sperr­ flüssigkeitspegels bekannt. Derartige Systeme können auch mit einer Lupe und/oder vertikalen Nadel zur Markierung der Sperr­ flüssigkeitsoberfläche ausgestattet sein. Auch hier können die oben genannten, durch die Oberflächenspannung bedingten Fehler auftreten. Zudem wird auch in diesem Fall die Höhe der Sperr­ flüssigkeitsoberfläche lediglich durch eine ausschließlich vertikale Veränderung des Sperrflüssigkeitspegels angezeigt.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Trommelgaszähler mit einer Überlaufbohrung auszustatten, deren vertikale Position werksseitig eingestellt wird. Nachteilig an einer derartigen Überlaufbohrung ist die Tatsache, daß durch die Oberflächen­ spannung ein großer vertikaler Bereich des Sperrflüssig­ keitspegels gegeben ist, bei dem kein Überlauf erfolgt. Außer­ dem erfolgt auch in diesem Fall nur eine ausschließlich "vertikale" Anzeige.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungs­ gemäßen Trommelgaszähler bereitzustellen, bei der Sperr­ flüssigkeitspegel genauer abgelesen und eingestellt werden kann als bei den bekannten Trommelgaszählern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Trommelgaszähler gemäß der Lehre der Ansprüche.

Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, daß ein Trommelgaszähler üblicher Art mit einem Pegelstands­ anzeigerohr ausgestattet wird, welches zumindest im Pegel­ bereich der Sperrflüssigkeit um eine Winkel (Anstellwinkel) von 10 bis 85% und insbesondere von 50 bis 85° von der Senk­ rechten weg geneigt ist. Unter dem Ausdruck "Pegelbereich" wird dabei die Höhe der Sperrflüssigkeitsoberfläche zwischen dem Minimal-Volumenstrom und dem Maximal-Volumenstrom ver­ standen. Mit anderen Worten, das Pegelstandsanzeigerohr ver­ läuft in dem Höhenbereich, in dem sich die Sperrflüssigkeit im Ruhezustand des Trommelgaszählers befindet, in Form eines Schrägrohres, welches bezüglich der Senkrechten geneigt ist.

Durch die entsprechende Wahl des Anstellwinkels des erfindungsgemäßen Pegelstandsanzeigerohres erfolgt eine Spreizung der Anzeige des Sperrflüssigkeitspegels im Vergleich zu den bisher bekannten Anzeigesystemen, beispielsweise U-Rohr. Dazu wird eine nahezu beliebig genaue Anzeigegenauigkeit erreicht. Je schräger das Pegelstandsanzeigerohr nämlich ange­ ordnet ist, desto genauer ist die Spreizung und somit die Anzeige. Zudem wird eine höhere Genauigkeit dadurch erreicht, daß Parallaxenfehler nahezu ausgeschlossen sind. Zur Verringerung des Kapillareffektes innerhalb des schräg ange­ ordneten Pegelstandsanzeigerohres sollte der Innendurchmesser dieses Rohres so klein wie möglich sein.

Unterhalb des Sperrflüssigkeitspegels kann das erfindungs­ gemäße Pegelstandsanzeigerohr im übrigen beliebige Form haben und auch auf beliebige Art und Weise an dem Gehäuse angebracht bzw. mit dem Innenraum in Verbindung stehen. Entscheidend ist lediglich, daß das Pegelstandsanzeigerohr im gewünschten Meß­ bereich und somit in dem Bereich der möglichen Sperrflüssig­ keitspegel schräg angeordnet ist und vorzugsweise sich im wesentlichen gerade erstreckt bzw. verläuft. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Pegelstandsanzeigerohr entweder starr oder um eine vertikale Achse schwenkbar am Gehäuse befestigt oder in das Zifferblatt (meistens an der Frontseite des Trommelgaszählers) integriert.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Pegel­ standsanzeigerohr mindestens eine Markierung für die Sperr­ flüssigkeit auf. Diese Markierung stellt vorzugsweise die­ jenige für den Sperrflüssigkeitspegel beim Standarddurchfluß dar. Vorzugsweise weist das Pegelstandsanzeigerohr auch noch weitere Markierungen auf, beispielsweise für den Pegel bei minimalen und maximalen Volumenstrom "Q". Auch ist es möglich, für beliebige, zwischen dem minimalen und maximalen Volumen­ strom liegende Volumenströme "Q" eine Markierung vorzusehen, beispielsweise für einen Volumenstrom von "10%-Q_max" und "25%- Q_max" etc.

Die Markierungen werden im übrigen werkseitig auf dem Pegel­ standsanzeigerohr angebracht. So wird beispielsweise die Markierung für den Sperrflüssigkeitspegel beim Standard­ volumenstrom so angebracht, daß der Anzeigefehler möglichst nahe 0% ist. Bei einer Erhöhung des Volumenstromes über den Standardvolumenstrom sinkt der Sperrflüssigkeitspegel während der Messung durch den ansteigenden Gasdruck innerhalb der Meßtrommel (das Volumen in der Meßtrommel/Meßkammer wird somit größer) und steigt bei Verringerung des Volumenstromes durch den nachlassenden Gasdruck. Der Meß-/Anzeigefehler wird daher bei einer Erhöhung des Volumenstromes negativ (-x %) und bei Verringerung positiv (+ y %).

In Umkehrung dieses Effektes kann man mit dem schrägen Pegel­ standsanzeigerohr den Sperrflüssigkeitspegel für einen be­ stimmten, vom Standardvolumenstrom abweichenden Volumenstrom so einstellen, daß der Meßfehler bei diesem bestimmten Volu­ menstrom möglichst nahe 0% ist.

Wünscht man nun den erfindungsgemäßen Trommelgaszähler für einen maximalen Volumenstrom zu kalibrieren, dann bringt man auf das Pegelstandsanzeigerohr eine entsprechende Markierung an, die natürlich oberhalb der Markierung für den Standard­ volumenstrom liegt. Mit anderen Worten, der Benutzer muß somit mehr Sperrflüssigkeit in den Trommelgaszähler einfüllen, wenn er damit einen größeren Volumenstrom als den Standardvolumen­ strom messen und einen Meßfehler möglichst nahe 0% erreichen will. Analoges gilt vice versa für einen Volumenstrom, der geringer ist als der Standardvolumenstrom.

Durch die mit dem erfindungsgemäßen Pegelstandsanzeigerohr er­ folgte Spreizung bzw. höhere Anzeigegenauigkeit ist es mög­ lich, die entsprechenden Markierungen anzubringen und ablesbar zu gestalten, was mit den bisher bekannten Systemen nicht oder nur unzureichend möglich ist.

Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform verkleinert sich der Anstellwinkel des Pegelstandsrohres an seinem freien Ende. Das Pegelstandsanzeigerohr kann somit an seinem freien Ende gekrümmt sein, so daß es einen steileren Winkel hat oder in die Vertikale übergeht. Bei dieser Ausführungsform dient das Pegelstandsanzeigerohr gleichzeitig während der Messung des Volumens als Manometer zur Messung des Gasdruckes, denn durch den Druck des strömenden Gases sinkt der Sperrflüssigkeitspegel innerhalb der Meßtrommel und steigt, wie oben geschildert, außerhalb der Meßtrommel und somit innerhalb des Pegelstandsanzeigerohres entsprechend an. Der Anstieg des Sperrflüssigkeitspegels in dem Pegelstands­ anzeigerohr erfolgt nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren und ist daher ein Maß für den Gasdruck. Die Druck­ anzeige erfolgt dabei entsprechend dem Gasdruck innerhalb der Meßtrommel, wodurch eine noch präzisere Druckmessung ermöglicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, welche eine bevorzugte Ausführungsform in schema­ tischer Ansicht wiedergeben. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Trommelgas­ zählers; und

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des Pegelstands­ zeigerohres des Trommelgaszählers der Fig. 1.

Der in der Fig. 1 stark vereinfacht und schematisch gezeigte Trommelgaszähler 1 besitzt ein Gehäuse 2, in dem eine um eine horizontale Achse 4 drehbar gelagerte Meßtrommel 3 angeordnet ist. Die Meßtrommel 3 besitzt mehrere Meßkammern 5. Durch den Einlaß 6 wird das zu vermessende Gas in die jeweilige Meß­ kammer 5 geleitet, die für das einströmende Gas "erreichbar" ist. Die Abdichtung der Meßkammern 5 untereinander sowie dem Raum innerhalb der Meßtrommel 3 erfolgt durch die Sperr­ flüssigkeit 7. Die horizontale Drehachse 4 befindet sich dabei unterhalb des Sperrflüssigkeitspegels 8 innerhalb des Gehäuses 2; die Meßtrommel 3 ragt zu ca. 4/10 aus der Sperrflüssigkeit 7 heraus.

Bei Einströmen des Gases durch den Einlaß 6 in die jeweils geöffnete Meßkammer 5 wird die Meßtrommel 3 gedreht; das Gas tritt dann beim Auslaß 10 wieder aus. Durch Messen der Anzahl der Drehungen der Meßtrommel kann der Gasvolumenstrom bestimmt bzw. berechnet werden.

Seitlich am Gehäuse 2 ist ein Pegelstandsanzeigerohr 11 ange­ bracht, das mit dem Innenraum des Gehäuses 2 kommuniziert. Mit anderen Worten, die Sperrflüssigkeit 7 befindet sich auch innerhalb des Pegelstandsanzeigerohres 11.

Das Pegelstandsanzeigerohr 11 ist im Pegelbereich 12 der Sperrflüssigkeit 7 geneigt bzw. unter einem gewissen Anstell­ winkel α zur Senkrechten angeordnet. Je größer dieser Winkel α ist, desto größer ist auch die Anzeigegenauigkeit. Unter dem Pegelbereich 12 wird dabei die gewünschte Höhe der Oberfläche der Sperrflüssigkeit 7 im Pegelstandsanzeigerohr 11 für den Meßbereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Volumen­ strom verstanden. Diese Angabe bezieht sich dabei auf den Trommelgaszähler im Ruhezustand, wenn somit kein Gas strömt. Natürlich kann sich das Pegelstandsanzeigerohr 11 auch noch über diesen Bereich hinaus schräg sowie gerade erstrecken und sogar Markierungen zur Messung des Gasdruckes (wird unten erläutert) aufweisen.

Wie man insbesondere aus der Fig. 2 ersieht, weist das Pegel­ standsanzeigerohr 11 mehrere Markierungen 13 auf, mit deren Hilfe sich die Position der Sperrflüssigkeitsoberfläche im Pegelstandsanzeigerohr ablesen läßt. So entspricht die Sperr­ flüssigkeitsposition 15a dem Sperrflüssigkeitspegel 14a bei maximalen Volumenstrom. Dementsprechend entspricht die Sperr­ flüssigkeitsposition 15b dem Sperrflüssigkeitspegel 14b bei einem Standardvolumenstrom. Analoges gilt für die Position der Sperrflüssigkeit 15c, welche dem Sperrflüssigkeitspegel 14c bei einem minimalen Volumenstrom entspricht.

Das Pegelstandsanzeigerohr 11 geht vorzugsweise an seinem freien Ende 16 in einen steileren Bereich über (nicht gezeigt) und ist mit Markierungen versehen, die den Gasdruck anzeigen. Bei Betrieb (=Gasstrom) des Trommelgaszählers 1 wird nämlich der Sperrflüssigkeitspegel in dem Gehäuse 2 abgesenkt und damit im Pegelstandsanzeigerohr 11 angehoben, so daß die Sperr­ flüssigkeit 7 bis in den steileren Bereich gedrückt wird.

Der erfindungsgemäße Trommelgaszähler und seine Teile können aus einem geeigneten Material, beispielsweise Kunststoff ge­ fertigt sein. Die Sperrflüssigkeit 7 ist üblicher Art.

Claims (5)

1. Trommelgaszähler mit einem zur Aufnahme einer Sperrflüssigkeit (7) dienenden Gehäuse (2) mit Gaseinlaß (4) und Gasauslaß (10) und mit einer in dem Gehäuse (2) um eine horizontale Achse (4) drehbar gelagerten Meßtrommel (3), gekennzeichnet durch ein an dem Gehäuse (2) befestigtes und mit dem die Sperrflüssigkeit (7) enthaltenden Innenraum des Gehäuses (2) kommunizierendes Pegelstandsanzeigerohr (11), das zumindest im Pegelbereich (12) der Sperrflüssigkeit (7) um einen Winkel (Anstellwinkel α) von 1° bis 89° von der Senkrechten weg geneigt ist.

2. Trommelgaszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel α 50 bis 85° beträgt.

3. Trommelgaszähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Pegelstandsanzeigerohr (11) mindestens eine Markierung (13) für die Sperrflüssigkeit (7) vorhanden ist.

4. Trommelgaszähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pegelstandsanzeigerohr (11) im Pegelbereich (12) der Sperrflüssigkeit (7) zumindest im wesentlichen gerade verläuft.

5. Pegelstandsanzeigerohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anstellwinkel a des Pegelstandsanzeigerohr (11) an seinem freien Ende (16) verkleinert.