DE202017106432U1

DE202017106432U1 - Flowmeter

Info

Publication number: DE202017106432U1
Application number: DE202017106432.8U
Authority: DE
Original assignee: Engelmann Sensor GmbH
Current assignee: Engelmann Sensor GmbH
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2027-10-25

Abstract

Durchflussmesser mit einer Messkammer (3), die von einem Fluid durchflossen wird, einem in der Messkammer (3) drehbar gelagerten Flügelrad (4), das von dem strömenden Fluid angetrieben wird, einer Sensoreinrichtung mit einem elektrischen Schwingkreis, der wenigstens eine Abtastspule (7a) enthält, mindestens einem Modulatorsegment, das auf der Nabe (8) des Flügelrads (4) angeordnet ist und in Abhängigkeit des Drehwinkels eine Dämpfung des Schwingkreises induziert, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulatorsegment (10) ein Stück ebenes blankes Blech aus reinem Titan ist.Flow meter with a measuring chamber (3), which is traversed by a fluid, in the measuring chamber (3) rotatably mounted impeller (4), which is driven by the flowing fluid, a sensor device with an electrical resonant circuit, the at least one scanning coil (7a ), at least one Modulatorsegment, which is arranged on the hub (8) of the impeller (4) and induced as a function of the angle of rotation damping of the resonant circuit, characterized in that the modulator segment (10) is a piece of planar bare sheet of pure titanium ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflussmesser gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Solche Durchflussmesser dienen der Erfassung des Volumenstroms eines Fluids und finden bevorzugt Einsatz bei Wärmezählern. Aus dem Volumen des Fluids und dem Temperaturunterschied zwischen Vorlauf und Rücklauf kann die in einem Objekt verbrauchte Wärmemenge bestimmt werden. The invention relates to a flow meter according to the preamble of the first claim. Such flow meters serve to detect the volume flow of a fluid and are preferably used in heat meters. From the volume of the fluid and the temperature difference between flow and return, the amount of heat consumed in an object can be determined.

Das Flügelrad wird von dem strömenden Fluid, zum Beispiel Heizungswasser, direkt angetrieben. Die Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit wird mittels einer Spule abgetastet. Die Abtastspule ist Teil eines elektrischen Schwingkreises, dessen Schwingung durch das auf dem Flügelrad sitzende Modulatorsegment periodisch gedämpft wird, wenn nämlich das aus elektrisch gut leitfähigem Material bestehende Modulatorsegment das Magnetfeld der Abtastspule durchfährt, wobei in dem Modulatorsegment Wirbelströme induziert werden. The impeller is directly driven by the flowing fluid, for example heating water. The number of revolutions per unit time is scanned by means of a coil. The sampling coil is part of an electrical resonant circuit whose oscillation is periodically damped by the modulator segment seated on the impeller, namely if the modulator segment consisting of electrically good conductive material passes through the magnetic field of the sampling coil, wherein eddy currents are induced in the modulator segment.

Die Abtastspule befindet sich außerhalb der Messkammer, sodass sie mit dem Fluid nicht in Berührung kommen. Dagegen läuft das Flügelrad in der Messkammer, die von dem Fluid durchflossen wird. Das Flügelrad besteht üblicherweise aus Kunststoff, so dass es gegen die meisten Fluide, insbesondere Wasser, weitgehend unempfindlich ist. Das Modulatorsegment muss dagegen aus einem gut leitfähigen Metall sein, sodass die Gefahr von Korrosion bei Kontakt mit dem strömenden Fluid besteht. The scanning coil is located outside the measuring chamber, so that they do not come into contact with the fluid. In contrast, the impeller runs in the measuring chamber, which is traversed by the fluid. The impeller is usually made of plastic, so that it is largely insensitive to most fluids, especially water. The modulator segment, on the other hand, must be made of a good conductive metal, so there is a risk of corrosion in contact with the flowing fluid.

Ein weiteres Problem liegt darin, dass elektrisch gut leitfähige Metalle erheblich schwerer sind als das Kunststoffmaterial, aus dem das Flügelrad gefertigt ist. Es muss also darauf geachtet werden, dass keine Unwuchten auftreten. Eine mögliche Lösung besteht darin, mehr als ein Modulatorsegment rotationssymmetrisch auf dem Flügelrad anzuordnen. In diesem Fall werden pro Umdrehung mehrere Zählimpulse erzeugt, was einen entsprechenden Mehraufwand bei der Auswertelektronik erfordert. Another problem is that highly electrically conductive metals are significantly heavier than the plastic material from which the impeller is made. It must therefore be ensured that no imbalances occur. One possible solution is to arrange more than one Modulatorsegment rotationally symmetrical on the impeller. In this case, several counts are generated per revolution, which requires a corresponding overhead in the evaluation electronics.

Die Induktion der Wirbelströme, die in dem unter der Abtastspule vorbeidrehenden Modulatorsegment erzeugt werden, ist proportional dem elektrischen Widerstand des Modulatorsegments. Korrosion an der Oberfläche würde den Widerstand verringern und damit zu Messfehlern oder zumindest zu einer verringerten Empfindlichkeit der Messapparatur führen. Auch eine Veränderung des Gewichts des Modulatorsegments im Laufe der Einsatzzeit des Durchflussmessers muss unter allen Umständen vermieden werden. The induction of the eddy currents generated in the modulator segment rotating past the sense coil is proportional to the electrical resistance of the modulator segment. Corrosion on the surface would reduce the resistance and thus lead to measurement errors or at least to a reduced sensitivity of the measuring apparatus. Also, a change in the weight of the Modulatorsegments over the life of the flow meter must be avoided under all circumstances.

Um nun das Modulatorsegment gegen negative Einflüsse des strömenden Fluids zu schützen, kommen grundsätzlich zwei Maßnahmen in Betracht: Entweder die Einkapselung des Modulatorsegments, sodass ein Kontakt mit dem Fluid ausgeschlossen wird, oder die Verwendung eines korrosionsresistenten Materials. In order to protect the modulator segment against negative influences of the flowing fluid, basically two measures are possible: Either the encapsulation of the modulator segment, so that contact with the fluid is excluded, or the use of a corrosion-resistant material.

DE 10 2010 055 752 offenbart einen mechanischen Durchflusszähler mit einem Flügelrad, an dessen Oberseite sich eine nierenförmige Geberschicht befindet, welche von dem Spritzgießmaterial des Flügelradkörpers umspritzt sich im Innern des Flügelradkörpers befindet. Die Geberschicht besteht zum Beispiel aus CU, AG, PT oder AU und hat eine Schichtdicke von 5 bis 10 µm. DE 10 2010 055 752 discloses a mechanical flow meter with an impeller, at the top there is a kidney-shaped donor layer, which is encapsulated by the injection molding of the impeller body in the interior of the impeller body. The donor layer consists for example of CU, AG, PT or AU and has a layer thickness of 5 to 10 microns.

DE 10 2008 038 955 beschreibt eine kreisförmige Modulatorscheibe für einen Flügelradzähler. Die Modulatorscheibe besteht aus zwei miteinander verbundenen Kunststofffolien, zwischen denen eine dünne Metallschicht vorgesehen ist, welche nur einen Teilabschnitt der beiden angrenzenden Kunststofffolien belegt. Kunststofffolien und Metallfolie sind miteinander verklebt. Die Metallfolie besteht üblicherweise aus Kupfer, Silber oder Gold und hat eine Dicke von höchstens 20 µm. DE 10 2008 038 955 describes a circular modulator disk for an impeller meter. The modulator disc consists of two interconnected plastic films, between which a thin metal layer is provided, which occupies only a portion of the two adjacent plastic films. Plastic films and metal foil are glued together. The metal foil is usually made of copper, silver or gold and has a thickness of at most 20 microns.

DE 296 11 212 beschreibt einen Flügelrad-Wasserzähler mit halbkreisförmiger Modulatorscheibe, die eine Sektorbeschichtung aus Metall wie zum Beispiel Gold-, Kupfer- oder Silber-Palladium aufweist. DE 296 11 212 describes a semi-circular modulator disc impeller water meter having a metal sector coating such as gold, copper or silver palladium.

DE 20 2006 005 401 U beschreibt einen Durchflusssensor mit Flügelrad, das an seiner Oberseite ein Modulatorblech trägt, welches als gewickelter Metallkeil aus Kupfer ausgebildet ist. DE 20 2006 005 401 U describes a flow sensor with impeller, which carries on its upper side a modulator plate, which is formed as a wound metal wedge of copper.

DE 43 11 398 beschreibt ein Flügelrad für Durchflussmesser mit einem impulsgebenden Element, welches zum Beispiel als Magnete, Ferritkerne oder dergleichen ausgebildet ist. Die Gefahr der Korrosion der impulsgebenden Elemente soll dadurch gelöst werden, dass diese Elemente dauerhaft hermetisch abgeschlossen untergebracht sind, insbesondere mit Kunststoffmaterial umspritzt sind. DE 43 11 398 describes an impeller for flow meter with a pulse-generating element, which is designed for example as magnets, ferrite cores or the like. The risk of corrosion of the impulse-giving elements is to be solved in that these elements are permanently housed hermetically sealed, in particular with plastic material encapsulated.

Modulatorsegmente, die aus sehr dünnen Metallschichten bestehen, bewirken nur eine relativ schwache Rückkopplung auf den elektrischen Schwingkreis der Sensoreinrichtung. Die flüssigkeitsdichte Einbettung und/oder Beschichtung des Geberelements mit korrosionsbeständigen Materialien ist technisch aufwendig. Gold oder Platin sind zwar korrosionsresistent und besitzen sehr gute elektrische Leitfähigkeit, sind aber extrem teure Materialien und haben hohes spezifisches Gewicht, was die Auswuchtung des Flügelrads erschwert. Modulator segments, which consist of very thin metal layers, cause only a relatively weak feedback to the electrical resonant circuit of the sensor device. The liquid-tight embedding and / or coating of the donor element with corrosion-resistant materials is technically complicated. Although gold or platinum are corrosion-resistant and have very good electrical conductivity, they are extremely expensive materials and have a high specific weight, which makes balancing the impeller difficult.

Das technische Problem besteht also darin, einen verbesserten Durchflusssensor zu gestalten, der sich durch möglichst kleine Baugröße, hohe und über lange Zeit konstante Messgenauigkeit, Unempfindlichkeit gegenüber chemisch aggressiven Fluiden sowie eine kostengünstige Herstellbarkeit auszeichnet. The technical problem is therefore to design an improved flow sensor, which is characterized by the smallest possible size, high and over a long period constant measuring accuracy, insensitivity to chemically aggressive fluids as well as a cost-effective manufacturability distinguishes.

Bei der Lösung der Aufgabe wird ausgegangen von einem Durchflussmesser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass das auf der Nabe des Flügelrads angeordnete, mindestens eine Modulatorsegment aus einem Stück ebenen blanken Blech aus reinem Titan besteht. In the solution of the problem is based on a flow meter with the features of the preamble of claim 1. The object is achieved in that arranged on the hub of the impeller, at least one modulator segment consists of a single piece flat blank sheet of pure titanium.

Titan als technischer Werkstoff hat bekanntlich herausragende mechanische Eigenschaften, nämlich hohe spezifische Festigkeit, das heißt sehr günstiges Verhältnis von Festigkeit und Masse. Das spezifische Gewicht liegt bei nur 4,5 g/cm³. Darüber hinaus zeichnet sich Titan durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, auch und gerade im aggressiven Milieu aus. Als Folge der hohen Sauerstoffaffinität entsteht an der Oberfläche von reinem Titan schon unter atmosphärischen Bedingungen und insbesondere in wässrigem Milieu innerhalb kürzester Zeit eine dünne oxidische Deckschicht, die sehr dicht und elektrisch nichtleitend ist. Diese Deckschicht passiviert die metallische Oberfläche und verhindert elektrochemische Reaktionen mit dem umgebenden Milieu; sie ist aber so dünn, dass sie keinen nennenswerten Einfluss auf die Dämpfungswirkung hat. Titanium as a technical material has known outstanding mechanical properties, namely high specific strength, that is very favorable ratio of strength and mass. The specific gravity is only 4.5 g / cm ³ . In addition, titanium is characterized by excellent corrosion resistance, also and especially in an aggressive environment. As a result of the high affinity to oxygen, a thin oxidic covering layer is formed on the surface of pure titanium under atmospheric conditions and especially in an aqueous medium in a very short time, which is very dense and electrically non-conductive. This topcoat passivates the metallic surface and prevents electrochemical reactions with the surrounding environment; but it is so thin that it has no significant influence on the damping effect.

Für den vorliegenden Einsatzzweck, nämlich als Material für das Modulatorsegment des Flügelrads, ist aber auch die relativ hohe spezifische Leitfähigkeit von Vorteil. Mit 2,56 × 10⁶ S/m liegt die elektrische Leitfähigkeit von reinem Titan fast doppelt so hoch wie die Leitfähigkeit von Edelstahl. Auch der Wärmeausdehnungsbeiwert von nur 8,7 × 10^–6·K^–1 liegt etwa um den Faktor 2 günstiger als der von Edelstahl. For the present application, namely as a material for the modulator segment of the impeller, but also the relatively high specific conductivity is advantageous. With 2.56 × 10 ⁶ S / m, the electrical conductivity of pure titanium is almost twice as high as the conductivity of stainless steel. Also, the coefficient of thermal expansion of only 8.7 × 10 ^-6 · K ^-1 is about 2 times cheaper than that of stainless steel.

Insgesamt hat sich die Ausbildung des Modulatorsegments aus einem Stück ebenen blanken Blech als überraschend vorteilhaft erwiesen: Erheblich leichter und leitfähiger als Edelstahl, gleichzeitig aber um ein Vielfaches korrosionsbeständiger und stabil, dabei ebenso leicht verarbeitbar wie Edelstahl und, nicht zuletzt, um ein Vielfaches billiger als etwa Gold. Overall, the formation of the Modulatorsegments has proven to be surprisingly advantageous from a piece of flat bare sheet metal: Significantly lighter and more conductive than stainless steel, but at the same time many times more resistant to corrosion and stable, as easy to process as stainless steel and, not least, many times cheaper than about gold.

Aufgrund der relativen Leichtigkeit von Titan lässt sich das Modulatorsegment kleiner ausbilden, ohne dass es zu schwer beherrschbaren Unwuchten des schnell drehenden Flügelrads oder einer Verkantung um die Lagerachse infolge einseitigen Aufschwimmens kommt. Jedoch erzeugt das erfindungsgemäß ausgebildete Modulatorsegment eine hohe und somit gut detektierbare Dämpfung des Schwingkreises der Sensoreinrichtung, da das Magnetfeld der Abtastspule ausreichend hohe Wirbelströme im Titanblech induziert. Fertigung und Montage des Geberelements aus stabilem Titanblech ist ebenso einfach wie zum Beispiel ein vergleichbares Element aus massivem Edelstahl. Due to the relative lightness of titanium, the Modulatorsegment can be made smaller, without it comes to unmanageable imbalances of the high-speed impeller or tilting about the bearing axis due to unilateral floating. However, the modulator segment formed according to the invention produces a high and thus easily detectable attenuation of the resonant circuit of the sensor device, since the magnetic field of the scanning coil induces sufficiently high eddy currents in the titanium sheet. Manufacturing and assembly of the donor element made of sturdy titanium sheet is just as easy as, for example, a comparable element made of solid stainless steel.

Da das Modulatorsegment erfindungsgemäß aus einem Stück Blech mit einer bevorzugten Dicke von ca. 0,1 mm besteht, ist es von Vorteil, wenn an der Oberseite des Flügelrads eine entsprechende flache Vertiefung ausgebildet ist, in welcher das Modulatorsegment sitzt. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch teilweises Umspritzen des Randes des Blechteils, wobei auch hier die günstigen mechanischen Eigenschaften des verwendeten Materials, insbesondere Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und nicht zu hoher Wärmeausdehnungsbeiwert, die Herstellung des Flügelrads begünstigt. Das Titan-Blechteil kann einfach in die Spritzgießform eingelegt und mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt werden. Since the modulator segment according to the invention consists of a piece of sheet metal with a preferred thickness of about 0.1 mm, it is advantageous if at the top of the impeller, a corresponding shallow depression is formed, in which the modulator segment sits. The attachment is preferably carried out by partial encapsulation of the edge of the sheet metal part, in which case the favorable mechanical properties of the material used, in particular strength, temperature resistance and not too high coefficient of thermal expansion, favors the production of the impeller. The titanium sheet metal part can simply be inserted into the injection mold and encapsulated with thermoplastic material.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Modulatorsegment halbkreisförmig ausgebildet, wobei der Halbkreis konzentrisch zur Drehachse des Flügelrads angeordnet ist. Gegenüber einem gleichgroßen Modulatorsegment aus Edelstahl hat das Titanblech eine erheblich größere Dämpfungswirkung infolge der höheren elektrischen Leitfähigkeit, ist aber gleichzeitig um fast die Hälfte leichter als ein gleichgroßes Segment aus Edelstahl. Dies führt zu einer ausgeglicheneren Gewichtsverteilung bzw. einem gleichmäßigeren Aufschwimmverhalten des im Fluidbad laufenden Flügelrads. In a preferred embodiment, the modulator segment is semicircular, wherein the semicircle is arranged concentrically to the axis of rotation of the impeller. Compared to a modulator segment made of stainless steel of equal size, the titanium sheet has a significantly greater damping effect due to the higher electrical conductivity, but is at the same time almost half lighter than a segment of stainless steel of the same size. This leads to a more balanced weight distribution or a more uniform floating behavior of the impeller running in the fluid bath.

Aufgrund der vergleichsweise höheren Dämpfungswirkung des aus Titanblech bestehenden Modulatorsegments kann die mindestens eine Abtastspule kleiner ausgeführt werden, insbesondere kleineren Durchmesser haben. Dadurch wird es möglich, zwei zylinderförmige Abtastspulen parallel nebeneinander mit gegenseitigem Abstand auf einem zur Drehachse des Flügelrads konzentrischen Kreis anzuordnen. Eine so ausgestaltete Sensoreinrichtung liefert zwei drehwinkelabhängige Impulse je Umdrehung des Flügelrads in kleinem zeitlichen Abstand, sodass nicht nur die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit gezählt werden kann, sondern auch die Drehrichtung erfassbar ist. Der zur Verfügung stehende knappe Bauraum in der über der Messkammer liegenden Messkapsel lässt sich dadurch besser ausnutzen. Als besonders günstig hat sich ein Größenverhältnis erwiesen, bei dem der Durchmesser der Abtastspulen zwischen 50 und 75 Prozent des Radius des Flügelrads beträgt. Die beiden Abtastspulen sind vorzugsweise um 90 Grad gegeneinander versetzt angeordnet. Due to the comparatively higher damping effect of the modulator segment consisting of titanium sheet, the at least one scanning coil can be made smaller, in particular have a smaller diameter. This makes it possible to arrange two cylindrical Abtasttspulen parallel side by side with a mutual distance on a concentric with the axis of rotation of the impeller circle. Such a configured sensor device provides two rotation angle-dependent pulses per revolution of the impeller in a small time interval, so that not only the number of revolutions per unit time can be counted, but also the direction of rotation can be detected. The available scarce space in the measuring capsule located above the measuring chamber can thus be better utilized. To be particularly favorable, a size ratio has proven in which the diameter of the Abtastspulen is between 50 and 75 percent of the radius of the impeller. The two Abtastspulen are preferably arranged offset by 90 degrees from each other.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Durchflussmessers wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen näher beschrieben. Es zeigen: An embodiment of the flowmeter according to the invention is described below described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1a einen Durchflussmesser in Seitenansicht, teilweise vertikal geschnitten; 1a a flow meter in side view, partially vertical cut;

1b einen Ausschnitt des Vertikalschnitts von 1, vergrößert; 1b a section of the vertical section of 1 , enlarged;

2a den Durchflussmesser von 1a, horizontal geschnitten; 2a the flow meter of 1a , horizontally cut;

2b einen Ausschnitt des Horizontalschnitts von 2a, vergrößert; 2 B a section of the horizontal section of 2a , enlarged;

3 das Flügelrad des Durchflussmessers von 1a, perspektivisch; 3 the impeller of the flow meter of 1a , in perspective;

4a das Messprinzip, stark vereinfacht; 4a the measuring principle, greatly simplified;

4b Schwingungsverlauf ohne Dämpfung; 4b Vibration curve without damping;

4c Schwingungsverlauf mit Dämpfung. 4c Vibration curve with damping.

Der in 1a ungefähr in natürlicher Größe dargestellte Durchflussmesser hat ein rundes Gehäuse 1 mit einem Schraubanschluss 2 zum Aufschrauben auf eine (nicht dargestellte) Rohrleitung beispielsweise eines Heizkreislaufs. In dem Gehäuse 1 ist eine runde Messkammer 3 ausgebildet, die von dem Heizwasser durchflossen wird. In der Messkammer 3 ist ein Flügelrad 4 um eine vertikale Drehachse 5 drehbar gelagert. Das Flügelrad 4 wird von dem die Messkammer 3 durchströmenden Fluid (Heizwasser) in Drehung versetzt, wobei die Drehgeschwindigkeit des Flügelrads 4 ein Maß für den Volumenstrom ist. The in 1a approximately full-sized flow meter has a round housing 1 with a screw connection 2 for screwing onto a (not shown) pipeline, for example, a heating circuit. In the case 1 is a round measuring chamber 3 formed, which is traversed by the heating water. In the measuring chamber 3 is an impeller 4 around a vertical axis of rotation 5 rotatably mounted. The impeller 4 becomes from that the measuring chamber 3 flowing fluid (heating water) set in rotation, wherein the rotational speed of the impeller 4 is a measure of the flow rate.

Über der Messkammer 3 und von dieser Flüssigkeit dicht getrennt befindet sich eine Messkapsel 6 mit einer elektronischen Sensoreinrichtung, die zwei Abtastspulen 7a, 7b umfasst. Die Abtastspulen 7a, 7b sind jeweils Teil eines elektrischen LC-Schwingkreises und bauen ein periodisch schwankendes Magnetfeld auf, dessen magnetische Feldlinien von oben in die Messkammer 3 hineinreichen. Above the measuring chamber 3 and separated from this liquid is a measuring capsule 6 with an electronic sensor device, the two Abtasttspulen 7a . 7b includes. The scanning coils 7a . 7b are each part of an electrical LC resonant circuit and build up a periodically fluctuating magnetic field whose magnetic field lines from above into the measuring chamber 3 extend.

Das in 3 separat dargestellte Flügelrad 4 hat eine flache Nabe 8 und von dieser radial nach außen weisende Flügel 9. Das Flügelrad 4 ist aus Kunststoff spritzgegossen. An der Oberseite der Nabe 8 sitzt ein Modulatorsegment 10, das halbkreisförmig ausgebildet ist und konzentrisch zur Achse 5 angeordnet ist. Das Modulatorsegment 10 sitzt in einer flachen Vertiefung an der Oberseite der Nabe 8 des Flügelrads 9. Das Modulatorsegment 10 ist ein Stück ebenes blankes Blech aus reinem Titan mit dem Reinheitsgrad 2 (99,7 %). Die Ränder des Modulatorsegments 10 sind teilweise mit dem Kunststoff des Flügelrads 4 umspritzt. This in 3 separately shown impeller 4 has a flat hub 8th and from this radially outwardly facing wing 9 , The impeller 4 is injection molded from plastic. At the top of the hub 8th sits a modulator segment 10 , which is semicircular and concentric with the axis 5 is arranged. The modulator segment 10 sits in a shallow depression at the top of the hub 8th of the impeller 9 , The modulator segment 10 is a piece of plain bare sheet of pure titanium with the degree of purity 2 (99.7%). The edges of the modulator segment 10 are partly with the plastic of the impeller 4 molded.

Wie insbesondere aus 2b ersichtlich, sind die beiden zylinderförmigen Abtastspulen 7a, 7b parallel nebeneinander und mit gegenseitigem Abstand auf einem zur Drehachse 5 des Flügelrads 4 konzentrischen Kreis angeordnet. Die Durchmesser der Abtastspulen 7a, 7b betragen rund 70 Prozent des Radius des Flügelrads 4. Das in 2b mit gestrichelter Linie angedeutete Modulatorsegment 10 schneidet die Achsen der Abtastspulen 7a, 7b rechtwinklig und durchfährt die von den Abtastspulen 7a, 7b erzeugten Magnetfelder nacheinander. As in particular from 2 B can be seen, the two cylindrical Abtasttspulen 7a . 7b parallel next to each other and at a mutual distance on one to the axis of rotation 5 of the impeller 4 arranged concentric circle. The diameters of the scanning coils 7a . 7b amount to around 70 Percent of the radius of the impeller 4 , This in 2 B indicated by dashed line modulator segment 10 cuts the axes of the scanning coils 7a . 7b at right angles and passes through the scanning coils 7a . 7b generated magnetic fields in succession.

4 erläutert das Messprinzip, wobei der Einfachheit halber hier nur eine Abtastspule 7a dargestellt ist. Diese Abtastspule 7a ist Teil eines elektrischen LC-Schwingkreises umfassend einen Kondensator 12 und die Abtastspule 7a. Bei Drehung des Flügelrads 4 induziert das Magnetfeld der Abtastspule 7a Wirbelströme in dem auf dem Flügelrad 4 sitzenden Modulatorsegment 10, sobald dieses die magnetischen Feldlinien der Abtastspule 7a schneidet. Dadurch kommt es zu einer drehwinkelabhängigen Dämpfung des Schwingkreises. 4b zeigt eine ungedämpfte Schwingung, 4c den Verlauf der durch das Modulatorsegment 10 gedämpfte Schwingung. Die periodischen Schwingungsdämpfungen werden durch eine Abtastelektronik 13 erfasst und von einem Impulszähler gezählt. Auf diese Weise lässt sich die Drehzahl ebenso wie auch die Drehrichtung des Flügelrads 4 sehr genau erfassen und damit den durch die Messkammer 3 strömenden Volumenstrom des Heizwassers messen. Das Signal des Impulszählers 14 wird einem Rechenwerk 15 zugeführt, das auf dem Gehäuse 1 des Durchflussmessers sitzt (vgl. 1a). 4 explains the measuring principle, for the sake of simplicity here only one Abtastspule 7a is shown. This sampling coil 7a is part of an electrical LC resonant circuit comprising a capacitor 12 and the sampling coil 7a , Upon rotation of the impeller 4 induces the magnetic field of the sense coil 7a Eddy currents in the on the impeller 4 sitting modulator segment 10 as soon as this the magnetic field lines of the sampling coil 7a cuts. This leads to a rotation angle-dependent damping of the resonant circuit. 4b shows an undamped oscillation, 4c the course of the through the modulator segment 10 damped vibration. The periodic vibration damping is provided by sampling electronics 13 recorded and counted by a pulse counter. In this way, the speed as well as the direction of rotation of the impeller can be 4 capture very accurately and thus through the measuring chamber 3 measure the flowing volume flow of the heating water. The signal of the pulse counter 14 becomes an arithmetic unit 15 fed to the housing 1 the flow meter sits (see. 1a ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Gehäuse casing
2 2: Schraubanschluss Screw
3 3: Messkammer measuring chamber
4 4: Flügelrad impeller
5 5: Drehachse (Flügelrad) Rotation axis (impeller)
6 6: Messkapsel measuring capsule
7a, 7b 7a, 7b: Abtastspule sensing coil
8 8th: Nabe (Flügelrad) Hub (impeller)
9 9: Flügel (Flügelrad) Wing (impeller)
10 10: Modulatorsegment modulator segment
11 11: Vertiefung (Nabe) Depression (hub)
12 12: Kondensator capacitor
13 13: Abtastelektronik sensing electronics
14 14: Impulszähler pulse counter
15 15: Rechenwerk calculator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010055752 [0007]
DE 102008038955 [0008]
DE 29611212 [0009]
DE 202006005401 U [0010]
DE 4311398 [0011]

Claims

Flow meter with a measuring chamber ( 3 ), through which a fluid flows, one in the measuring chamber ( 3 ) rotatably mounted impeller ( 4 ), which is driven by the flowing fluid, a sensor device with an electrical resonant circuit, the at least one sense coil ( 7a ), at least one modulator segment located on the hub ( 8th ) of the impeller ( 4 ) is arranged and induced as a function of the angle of rotation damping of the resonant circuit, characterized in that the modulator segment ( 10 ) is a piece of flat bare sheet of pure titanium.

Flowmeter according to claim 1, characterized in that the modulator segment ( 10 ) consists of titanium sheet with a thickness of 0.08 to 0.50 mm, preferably about 0.1 mm.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the modulator segment ( 10 ) in a shallow depression ( 11 ) at the top of the impeller ( 4 ) sits.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the modulator segment ( 10 ) semicircular concentric to the axis of rotation ( 5 ) of the impeller ( 4 ) is trained.

Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device comprises two cylindrical scanning coils ( 7a . 7b ) which are parallel to each other and at a mutual distance on one to the axis of rotation ( 5 ) of the impeller ( 4 ) concentric circle are arranged.

Flowmeter according to claim 5, characterized in that the diameter of the scanning coils ( 7a . 7b ) between 50 and 75 percent of the radius of the impeller ( 4 ) is.