DE19961907A1 - Drehzahlmesser mit optischem Impulssystem, insbesosndere für Wärmemengenzähler - Google Patents

Abstract

Die Erfindung hat die Aufgabe, Impulsgeber von optisch arbeitenden Drehzahlmessern einfach und betriebssicher aufzubauen, so daß sie sogar bei leicht verschmutzten Flüssigkeiten und langen Betriebspausen, wie sie im Sommer bei Wärmemengenzählern auftreten, zuverlässig arbeiten. DOLLAR A Erreicht wird dies dadurch, daß keine horizontalen Flächen vorhanden sind, auf denen sich Schmutzteilchen ablagern würden, die den optischen Lichtweg stören könnten.

Description

Drehzahlmesser moderner Bauart bestehen heute fast ausschließlich aus einem Im­ pulsgeber und einem elektronischen Bauteil, welches die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit auswertet und einem Anzeigesystem zuführt. Das gilt gleichermaßen für Tachometer in Automobilen wie in Flugzeugen oder anderen Geräten, bei denen eine Erfassung der Drehzahl erforderlich ist.

Schwierig ist eine Lösung vor allem dann, wenn es sich um die Erfassung von Flüs­ sigkeitsmengen handelt, die in einer längeren Zeit durch eine Leitung strömen. Als ein besonderes Anwendungsbeispiel sei hier erfindungsgemäß eine Anordnung für Wärmemengenzähler angesprochen, bei denen besonders kritische Betriebsbedin­ gungen vorliegen. Die Flüssigkeiten in Zentralheizungen sind sehr oft verschmutzt, und überdies stehen die Anlagen in den Sommermonaten still. Ideale Voraussetzun­ gen für ein Verschmutzen der Impulsgeber, die direkt in der Flüssigkeit angeordnet sind. Optische Systeme werden blind, aber auch magnetische Systeme werden durch die immer vorhandenen magnetisch leitenden Schwebeteile allmählich zuge­ setzt und fallen aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen störungsfreien und betriebssicheren Drehzahl­ messer zu beschreiben, der selbst unter erschwerten Betriebsbedingungen wie z. B. als Wärmemengenzähler zuverlässig arbeitet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Lichtstrahl, z. B. von einer Leuchtdiode ausgehend, durch einen abgedichteten Lichtleiter in das eigentliche Meßgehäuse gelangt und durch eine Öffnung einer mit der rotierenden Achse des Meßsystems befestigten Blende auf eine ebenfalls mit einem Lichtleiter verbundenen Fotodiode fällt. Durch die Drehung der Blende wird der Lichtstrahl bei jeder Umdre­ hung zweimal unterbrochen.

Da die Öffnung in der Blende mehrere Millimeter groß sein kann, ist eine Ver­ schmutzung durch kleine Schwebeteilchen ausgeschlossen.

Wesentliche Teile der Erfindung bestehen in der besonderen Anordnung der Licht­ leiter: entweder mit Reflexionsflächen oder mit reflektierenden Biegungen oder als einfache gerade Teile.

Eine andere Lösung der Erfindung besteht darin, daß auf der Blende Reflexions­ flächen parallel zu der meist lotrecht stehenden Achse des Meßsystems angeordnet sind und ein Lichtstrahl bei jeder Umdrehung ein- oder zweimal in die Lichtleiter der Fotodiode eingespiegelt wird.

Eine weitere Verbesserung besteht in der Anordnung von Leitflächen, die mit der Blende rotieren und dadurch eine reinigende Strömung der Flüssigkeit im Bereich der Optiken bzw. der Reflexionsflächen oder Öffnungen der Blenden hervorrufen.

Die nachstehend genannten Abbildungen sollen anhand von Ausführungsbeispielen den Erfindungsgedanken und Details der Ausführungen erläutern.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit Lichtleiter, deren Enden als an­ geschliffene Reflexionsflächen ausgebildet sind.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine andere Ausführung mit seitlich eingeführten Lichtleitern, die abgebogen sind.

Fig. 5, Fig. 5a und Fig. 6 zeigen eine grundsätzlich andere Lösung der Erfindungsauf­ gabe mit Reflexionsflächen an der Blende und seitlich angeordneten Lichtleitern.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Darstellungen nur als schematische Beispiele aufzufassen sind und beliebige Kombinationen der dargestellten Formen gewählt werden können. Bei den Beispielen kommt es nur darauf an, den Erfin­ dungsgedanken besser verständlich zu machen. Die Beispiele sind keinesfalls als be­ grenzend für den Umfang der Erfindung aufzufassen.

Fig. 1 und 2 stellen eine extrem kompakte Ausführung eines erfindungsgemäßen op­ tischen Impulssystems dar. Fig. 1 ist gemäß der Linie A . . . A geschnitten.

Auf der Achse (1) ist ein Flügelrad (11) befestigt, das im Gehäuse (4) des Mengen­ zählers angeordnet ist. Durch das Gehäuse (4) strömt die zu messende Flüssigkeit durch einen Zulauf (15) und einen Ablauf (12). Eine Blende (2) ist drehfest mit dem Flügelrad (11) verbunden. Zwei Lichtleiter (5) sind dicht und etwa achsparallel im Gehäuse (4) eingesetzt. Die beiden Lichtleiter (5) haben an den Enden im Gehäuse spiegelnde Enden (10), die einen Lichtstrahl (6), ausgehend z. B. von einer Leucht­ diode (7), umlenken und über den zweiten Lichtleiter (5) einer Fotodiode (8) zufüh­ ren. Dabei muss der Lichtstrahl eine Öffnung (3) in der Blende (2) durchqueren. In der in der Fig. 1 dargestellten Lage unterbrechen die Segmente (13) den Lichtstrahl. Bei einer weiteren Drehung der Blende (2) gibt die Öffnung (3) den Weg des Licht­ strahles (6) frei, und die Fotodiode (7) erhält Licht. Die Form der Öffnung (3) kann z. B. aus kunststofftechnischen Gründen als eine U-förmige Öffnung ausgebildet sein, wie im Beispiel Fig. 1 dargestellt. Im Prinzip würde jede andere Form, z. B. als kreis­ förmige Bohrung, ausreichen.

Da für eine solche erfindungsgemäße Anordnung keine Fokussierung des Lichtstrahls erforderlich ist, können eventuell auch gewöhnliche Glas- oder Plexiglasteile als Lichtleiter vorgesehen werden.

Will man das spiegelnde Schleifen der Endflächen der Lichtleiter (5) vermeiden, bie­ tet sich auch eine Lösung wie in den Fig. 3 bis Fig. 6 dargestellt an. Die Anordnung Fig. 3 hat den Vorteil, daß ebenso wie bei Fig. 1 die notwendigen Bauteile einfach in axialer Richtung zusammengesteckt werden können.

Anders die Darstellung in Fig. 5 und Fig. 6. In diesen Beispielen sind einfachste Lichtleiter zu verwenden. Bei einer solchen Anordnung kann man - falls gewünscht - eine extrem niedrig und flach bauende Messeinrichtung erreichen.

Im übrigen stellt das Beispiel Fig. 5 und Fig. 6 grundsätzlich eine andere Lösung des Erfindungsgedankens dar. In diesem Fall ist es nicht eine einfache Lichtschranke mit Blende, sondern ein spiegelnder Reflektor (9), der auf der rotierenden Blende (2) aufgesetzt ist. Auch in diesem Beispiel ergeben sich bei jeder Umdrehung zwei ein­ gespiegelte Impulse.

In Fig. 5 und Fig. 5a ist eine weitere Verbesserung des Erfindungsgedankens zu se­ hen. Auf der Blende (2) sind Leitflächen (14) z. B. in Form von Schraubgewinden dar­ gestellt, die die umgebende Flüssigkeit in Bewegung setzen, und es entsteht dadurch eine reinigende Zirkulation der Flüssigkeit im Bereich der Lichtleiter (5) und der spie­ gelnden Flächen der Reflektoren (9).

Obwohl die Ablagerung von Schmutzteilchen selbst bei mehrmonatiger Ruhelage in­ folge der lotrechten Lage der Flächen äußerst gering gehalten werden kann, ist eine derartige Reinigungsströmung eine wesentliche Sicherung der Funktion.

So einfach der Erfindungsgedanke zunächst erscheinen mag, so grundsätzlich sind die Auswirkungen im Langzeitbetrieb, da aufgrund der senkrechten Lage aller optisch wirkenden Oberflächen eine Schmutzablagerung weitgehend vermieden und sogar eine selbstreinigende Strömung hervorgerufen wird. Die Beispiele geben viele Anre­ gungen für gleichwertige Konstruktionsvarianten, denen die gleichen Eigenschaften und Gedanken dieser Erfindung zugrunde liegen und dem Schutzumfang entspre­ chen.

Claims (4)

1. Drehzahlmesser mit optischem Impulssystem, insbesondere für Wärmemen­ genzähler, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des rotierenden Meßsystems über mindestens eine Öffnung erfolgt, welche senkrecht zur Drehachse liegt und die bei jeder Umdrehung den Lichtstrahl einer Lichtquelle zu einer Fotodiode oder einer anderen lichtempfindlichen Sonde freigibt bzw. abdeckt.

2. Drehzahlmesser mit optischem Impulssystem, insbesondere für Wärmemen­ genzähler, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des rotierenden Meßsystems über Reflexionsflächen erfolgt, die parallel zur etwa lotrecht ste­ henden Achse des Meßsystems angeordnet sind.

3. Drehzahlmesser mit optischem Impulssystem, insbesondere für Wärmemen­ genzähler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die optische Abtastung über Lichtleiter mit winkelig angeordneten Reflexionsflächen erfolgt.

4. Drehzahlmesser mit optischem Impulssystem, insbesondere für Wärmemen­ genzähler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß Leitflächen an dem rotierendem Meßsystem angeordnet sind, die eine reinigende Strömung im Bereich der Faseroptiken, der reflektierenden Flächen und der Öffnungen hervorrufen.