DE2251304A1

DE2251304A1 - Vorrichtung zum messen von fluessigkeitsmengen

Info

Publication number: DE2251304A1
Application number: DE2251304A
Authority: DE
Inventors: Paul A Mankin; Thomas O Mitchell; Paul Zanoni
Original assignee: Bennett Pump Inc
Current assignee: Bennett Pump Inc
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1973-05-10
Also published as: US3757581A; FR2157778B1; GB1356762A; CH544930A; ES407028A1; IT955967B; FR2157778A1; JPS4852266A; CA968585A; DE2251304B2; DE2251304C3

Description

Bennett Pump Incorporated 2251304

Muskegon, Michigan/USA

Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeitsmengen

Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeitsmengen zum Gegenstand, die aus einem sternförmigen Gehäuse mit einer Innenkammer besteht, die einen Einlass aufweist, in der senkrecht eine Kurbelwelle gelagert ist und in der mindestens zwei einander gegenüberliegende Paare von Meßzylindern angeordnet sind, die mit Einlassen zu der Innenkammer und Auslässen zu einer im Gehäuse liegenden Ringleitung versehen sind, deren Kolben über Kolbenstangen mit der Kurbelwelle verbunden sind, sowie eine Einrichtung zum Verstellen des Kolbenhubes. Die Vorrichtung wird normalerweise durch den Druck der zu messenden Flüssigkeit angetrieben. Sie kann jedoch gleichzeitig zum Messen und Pumpen von Flüssigkeitsmengen verwendet werden, wenn sie mit einem eigenen Antrieb ausgestattet ist. Die Vorrichtung dient insbesondere zum Messen von Kraftstoffen in Tanksäulen.

Es sind Vorrichtungen zum genauen Messen von Flüssigkeitsmengen bei unterschiedlichen Durchflußgeschwindigkeiten bekannt (US-Patent Nr. 1 912 687). Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sämtliche mechanischen Teile sehr genau bearbeitet sein müssen, um besonders im Zusammenhang mit den Bewegungen der Kolbenstangen die unterschiedlichen Belastungen, die durch die Ände-

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rung der Bewegungsrichtung der Kolbenstangen von dem Kolben auf die Zylinderwandungen ausgeübt werden, auszugleichen. Dadurch wurden die bekannten Vorrichtungen in der Herstellung technisch außerordentlich schwierig und mit Rücksicht auf den hohen Kostenaufwand unwirtschaftlich. Vorrichtungen, bei deren Herstellung dieser technische Aufwand nicht getrieben wurde, waren einem starken Verschleiß insbesondere an den Zylinderwandungen ausgesetzt, was nach kurzer Zeit zu einem Lecken der Zylinder und damit zu ungenauer Messung der Flüssigkeitsmengen führte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen zum Messen von Flüssigkeitsmengen durch einfache und technisch wenig aufwendige Maßnahmen so zu verbessern, daß die unterschiedlichen Belastungen und die damit verbundenen Abnutzungen an den Zylinderwandungen bei unterschiedlichen Durchflußgeschwindigkeiten der zu messenden Flüssigkeitsmengen vermieden werden.

Die Lösung der Aufgabe wird im wesentlichen darin gesehen, die bei bekannten Vorrichtungen starren Kolbenstangen durch Kolbenstangen aus flexiblem Material, beispielsweise aus Kunststoff, zu ersetzen. Dadurch wird erreicht, daß ein erheblicher Teil der bei starren Kolbenstangen über den Kolben auf die Zylinderwandung ausgeübten Scherkräfte von der biegsamen Kolbenstange aufgefangen werden, ohne daß dadurch eine Veränderung der Kolbenwege eintritt.

Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, die flexiblen Kolbenstangen mit einem Messingring auf einem Kohlering

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der Kurbelwelle zu lagern, wodurch die bekannten, sehr genau gearbeiteten Kurbelwellenlagerungen für starre Kolbenstangen vermieden werden.

Um die unterschiedlichen Belastungen und das Entstehen von Scherkräften, die von dem Kolben auf die Zylinderwandungen ausgeübt werden, weiter zu verringern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Kolben garnrollenartig' so auszubilden, daß zwischen der Zylinderwandung und der Kolben wandung ein Ringraum entsteht, und die Ein- und Auslässe der Flüssigkeitsmengen zu den Zylindern untereinander verbunden und rechtwinklig zu den Zylindern angeordnet sind.

Es ist ferner vorteilhaft, die Kurbelwelle in einer exzentrischen Bohrung einer Lagerwelle axial verstellbar zu lagern und das Kugellager für die Lagerwelle so auszubilden, daß es vorgespannt werden kann. Durch den bekannterweise festen Sitz einer Welle in einem vorgespannten Kugellager wird vermieden, daß ein Spiel der Lagerwelle in ihrer Lagerung, insbesondere bei unterschiedlichen Durchflußgeschwindigkeiten, zu Ungenauigkeiten der Zylinderbewegungen und damit zu ungenauen Messungen der Flüssigkeiten führt.

Die die Zylinderauslässe verbindende Ringleitung ist vorzugsweise im Gehäusedeckel angeordnet.

Zur weiteren Erläuterung wird auf das in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen.

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Es zeigen ,

Fig. 1 eine Aufsicht auf die Vorrichtung;

Fig. 2 einen teil weisen Schnitt durch die Vorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung auf der Ebene 3-3 von Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt auf der Ebene 4-4 von Fig. 1;

Fig. 5 einen teil weisen Schnitt durch die KoIbenstangenlagerung im Kolben;

Fig. 6A- schematische Darstellungen der Kurbelwellen-6D lagerung in der Lagerwelle.

Die Vorrichtung besteht aus einem sternförmigen Gehäuse 1, in dem Zylinder 2, 3, 4 und 5 einander gegenüberliegend zu einer Innenkammer 6 angeordnet sind. In den Wandungen des Gehäuses 1 sind parallel zu den Zylindern 2, 3, 4 und 5 Durchgänge 7 angeordnet, die einerseits mit den Auslässen 8 des oberen Zylinderteils, andererseits mit den Auslässen 9 des unteren Zylinderteils verbunden sind. Die Zylinder 2, 3, 4 und 5 sind mit einem Zylinderdeckel 10 an ihrem äußeren Ende verschlossen. Im oberen Bereich der Zylinderwandung sind ferner Auslässe 11 angeordnet, die in eine Ringleitung führen, die im oberen Teil des Gehäuses 1 und dem Gehäusedeckel 13 verläuft. In dem Gehäusedeckel 13 ist ein Auslass vorgesehen, von dem aus die gemessenen Flüssigkeitsmengen in einen Tankschlauch fMessen können. Der untere Teil des Gehäuses 1 ist durch eine Gehäuseplatte 15 verschlossen, in der ein Gewindestück 16 sitzt, durch das eine Zuleitung von einer Pumpe zu der Innenkammer 6 führt.

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Die Anordnung der Ringleitung 12 im Gehäusedeckel 13 hat den Vorteil, daß diese gegenüber bekannten Vorrichtungen leicht zugänglich ist und mühelos gereinigt werden kann.

In dem Gehäusedeckel 13 ist in einer Bohrung 17 die Kurbelwelle 20 gelagert, die an ihrem unteren Ende 20¹ konisch ausgebildet ist und an der eine Wellenscheibe 21 sitzt. In der Wellenscheibe 21 ist die Kurbelstange 22 gelagert, die sich frei durch die Innenkammer 6 erstreckt.

Die Kurbelwelle ist exzentrisch in einer Lagerwelle 23 gelagert. Die Lagerwelle 23 ist passend für die oberen und unteren Kugellagerringe 25, 26, die an den beiden Enden der Lagerwelle angeordnet sind, ausgebildet. Die Kugellagerringe 25, 26 werden über einen O-Ring 24 und einen Dichtungsring 27 durch den Druck eines mit Schrauben 29 im Gehäusedeckel 13 befestigten Lägerdeckels 28 unter Vorspannung gehalten.

Eine Veränderung des Hubes der Zylinder kann durch eine Drehung der Kurbelwelle 20 in der Lagerwelle 23 mittels der Einstellvorrichtung 30 erreicht werden. Die Kurbelwelle 20 wird durch eine Feststellschraube 31 in der Einstellvorrichtung 30 in ihrer jeweiligen Lage in der Bohrung der Lagerwelle 23 gehalten.

Das äußerste Ende der Kurbelwelle 20 ist mit einer Kupplung 32 versehen, durch die die Kurbelwelle 20 mit einem Zählwerk verbunden sein kann. Über diese Kupplung kann jedoch auch ein Antrieb der Vorrichtung erfolgen.

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In den Fig. 6A - 6D sind die Extremstellungen der Kurbelwelle 20 in der LagerwelIe 23 dargestellt. Die Achse der Bohrung in der Lagerwelle 23 ist um die Entfernung "e" von der Achse der Lagerwelle entfernt. Der Abstand zwischen der Achse der Bohrung der Lagerwelle 23 und der Achse der Kurbelstange 22 ist mit "d" bezeichnet. Wie daraus ersichtlich, ist der Hub jedes Zylinders gleich zweimal die Entfernung zwischen der Achse der Lagerwelle 23 und der Achse der Kurbelstange 22. Dieser Abstand ist mit "r" bezeichnet. In der Lage, wie die Elemente in den Fig. 6A und 6B dargestellt sind, beträgt der Hub 2r, was zweimal der Summe von d plus e entspricht, während in der in den Fig. 6C und 6D dargestellten Lage der totale Hub 2r = zweimal d minus e ist· Daraus folgt, daß die Drehachse der Kurbelwellenausbildung durch die Lagerwelle und das Kugellager, nicht jedoch durch die Achse der Kurbelwelle 20 bestimmt wird. Dadurch läßt sich eine genaue Einstellung der Vorrichtung für das Messen der Flüssigkeiten erreichen.

In den Zylindern 2, 3, 4 und 5 sind Kolben 35 angeordnet, die durch flexible Kolbenstangen 36 mit der Kurbelstange 22 verbunden sind. Ein Kohlering 33 sitzt auf der Kurbelstange 22. Auf dem Kohlering 33 läuft ein Messingring 36·, in dem das untere Ende der Kolbenstange 36 sitzt. _; ■ ■■.

Der Kohlering 33 wird auf der Kurbelstange 22 durch einen Ring 34' und eine Mutter 34 gehalten.

Die Kolben 35 sind garnrollenartig ausgebildet, so daß in ihrer Mitte eine ringförmige Vertiefung 37 zwischen den oberen Enden 38 umläuft. Die umlaufende Vertiefung 37 dient da-

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zu, einen Durchgang der Flüssigkeiten von dem Einlass 9 zu dem Auslass 11 herzustellen.

Die flexiblen Kolbenstangen 36 sind durch einen Lagerstift 39 mit dem Kolben 35 verbunden, der in durch die Kolben 35 verlaufenden Öffnungen 40 im Bereich der umlaufenden Vertiefung 37 sitzen. Die Öffnungen 40 sind durch Buchsen 41 verschlossen, durch die die ringförmige Vertiefung 37 gegenüber der Innenkammer 6 abgedichtet wird. Die Kurbelstangen 36 sind mit einer Schraube 42 an dem Lagerstift 39 befestigt.

Wie bereits oben dargestellt, bestehen die Kolbenstangen 36 aus einem biegsamen Material, das vorzugsweise aus CeIcon besteht, einem Kunststoffmaterial, das durch Kohlenwasserstoffe nicht angegriffen wird.

Der aus Messing bestehende Ring 36' dient dazu,. Spielunterschiede zwischen dem Kohlering 33 auf der Kurbelstange 22 bei Temperaturänderungen und damit verbundener Dehnung des Kunststoffmaterials der Kolbenstangen 36 auszugleichen.

Der Kohlering 33 hat die Bedeutung, die Relativbewegungen zwischen den vier Kolbenstangen 36, die alle auf dem Kohlering 33 sitzen, auszugleichen. Die Drehung findet im wesentlichen zwischen der Kurbelstange 22 und dem Kohlering 33 statt.

Der wesentliche Vorteil der Verwendung von biegsamen.Kolbenstangen liegt darin, Fluchtungsfehler zwischen der Zylin-

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derachse und der Lagerverbindung zwischen der Kolbenstange und dem Kolben 35 auszugleichen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bewegen sich die Kolben mit der Drehung der Kurbelstange im Uhrzeigersinne, wobei der Kolben im Zylinder 3 sich am äußeren Ende seines Hubes befindet und der Einlass 9 aus der Innenkammer 6 über den Durchgang 7 in den oberen Teil des Zylinders 2 durch den Einlass θ offen ist. Der Durchgang 7 des Zylinders 4 ist zu dem Einlass 9 des Zylinders 5 offen, wodurch durch den größeren Druck gegen das innere Ende des Kolbens 35 im Zylinder 4 der Zylinder nach außen bewegt wird und die Kurbelwelle 20 gedreht wird. Dadurch öffnet der Kolben im Zylinder 4 den Einlass 9 zu dem Zylinder 3, so daß die unter Druck stehende Flüssigkeit aus der Innenkammer 6 durch den Durchgang 7 zu dem äußeren Ende des Zylinders 3 fliessen kann, wodurch dieser nach unten sich bewegt.

Der Kolben im Zylinder 5, der sich nun am unteren Ende seines Hubes befindet, bewirkt die Öffnung des Einlasses 9 im Zylinder 4 zu der ringförmigen Vertiefung 37 in der Kolbenwandung. Dadurch gelangt die Flüssigkeit im Zylinder 4 durch den Auslass 11 in die Ringleitung 12 und zum Tankschlauch 14.

Sobald der Kolben im Zylinder 4 seine obere Hubstellung erreicht, schließt der Kolben im Zylinder 5 den Einlass 9 zu dem Auslass 11 und öffnet den Einlass 9 zur Innenkammer 6. Da die Dicke des Kolbenrandes 38 dem Durchmesser des Einlasses 9 entspricht, wird dieser gegenüber der ringförmigen Vertiefung 37 sofort geschlossen und gegenüber der

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Innenkammer 6 geöffnet.

Mit der Bewegung der Kurbelwelle wird jeder Zylinder zuerst gegenüber der Innenkammer 6 geöffnet und sodann gleichzeitig mit der Schliessung zu dem Auslass 11 geöffnet.

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Claims

λ* PATENTANSPRÜCHE:

1. j Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeitsmengen,

bestehend aus einem sternförmigen Gehäuse mit einer Innenkammer, in der senkrecht eine Kurbelwelle gelagert ist und die einen Einlass aufweist, und mindestens zwei einander gegenüberliegenden Paaren von Messingzylindern, die mit Einlassen zu der Innenkammer und Auslässen zu einer im Gehäuse liegenden Ringleitung versehen sind, deren Kolben über Kolbenstangen mit der Kurbelwelle verbunden sind, sowie einer Einrichtung zum Verstellen des Kolbenhubes, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (36) aus flexiblem Material bestehen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeiehrnet, daß die flexiblen Kolbenstangen (36) mit einem Messingring (36¹) auf einem Kohlering (33) der Kurbelwelle (20) gelagert sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (35) garnrollenartig ausgebildet sind und die Ein- und Auslässe (8, 9, 11) der Zylinder (2, 3, 4, 5) untereinander verbunden und rechtwinklig zu den Zylindern (2, 3, 4, 5) angeordnet sind.

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4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (20) in einer exzentrischen Bohrung einer Lagerwelle (23) gelagert ist, die in einem vorgespannten Kugellager (25, 26) sitzt.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zylinderauslässe (11) verbindende Ringleitung (12) im Gehäusedeckel (13) angeordnet ist.

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