DE2340826A1 - Durchflussmengen-messvorrichtung - Google Patents

Description

DlPL

9. Aug. 1973 GzC /goe

ROTRON INCORPORATED
Durchflußmengen-Meßvorrichtung

Diese Erfindung betrifft eine Durchflußmengen-Meßvorrichtung, iin besonderen Vorrichtungen, um Durchflußvolumen und Flußdichte zu bestimmen.

Die meisten Durchflußmengenmesser zur Messung des Durchflusses sind von sogenannten "Turbinen"-Typ, die ein Schraubenglied besitzen, welches durch die Strömung in Drehbewegung versetzt wird* Die Umdrehungen pro Zeiteinheit des Schraubengliedes stehen über annehmbare Bereiche in linearem Verhältnis zum Durchfluß während der Zeitperiode. Die Viskosität und Temperaturänderungen des Strömungsmediuins beeinflussen den linearen Zusammenhang jedoch ungünstig. Zusätzlich begrenzen die Flüssigkeitsreibung mit dem drehenden Schraubenglied und die mechanische Reibung des Lagersystems des Schraubengliedes auch den Bereich der annehmbaren Linearität, sogar unter idealen Bedingungen, wobei sich Viskosität und Temperaturbedingungen nicht ändern«

In der Dichtemessung ist es bekannt, daß Temperatur und Visfcositcitsänderungen des Mediums die Genauigkeit solcher Meßvorrichtungen ungünstig beeinflussen, und die Versuche, diese Änderungen zu kompensieren, führten zu komplizierten Konstruktionen der Dich-

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temeßvorrichtungen und benötigten in einigen Fällen besondere Messungen der sich ändernden Bedingungen, um zu getrennten Werten zu gelangen, um die gemessenen Dichtebedingungen zu korrigieren .

In Übereinstimmung mit der Erfindung erfüllt das Strömungsmedium die Antriebsfunktion des Schraubengliedes, das verwendet wird, um die Durchflußmengen zu messen, und es v/ird eine Vorrichtung zur zwangsläufigen Drehung des Schraubeng]iedes

durchschnittlichen in Stromaufwärtsrichtung und bei einer / Stromaufwärts-

geschaffen durchschnittlich geschwindigkeit/ die gleich/der Strcmabwärtsgeschwindigkeit ca* Strömung ist. Es kann gezeigt werden, daß die benötigte Energie, um die Schraube anzutreiben, unter solchen Umständen gleich der ist? welche benötigt wird, um die Reibung und die Änderungen de: Eigenschaften des Strömungsmediums so zu kompensieren, daß urih.~ ■■ achtet der Änderungen dieser Faktoren die Beziehung zwischen den Umdrehungen pro Minute der Drehvorrichtung und dem Durchfluß pro Zeiteinheit linear bleibt. Das Ergebnis der Erfindung ist, daß im wesentlichen weite Bereiche der Linearität erreicht wer den im Vergleich zu den gewöhnlichen Turbinenrneßvorrichtungen;. wo das Schraubanglied durch die Strömung angetrieben wird.

In dem erfindungsgemäßen Gerät ist der Motor und das Schraubenelement antriebsmäßig verbunden und am Ende eines drehbaren Armes in der Strömung aufgehängt, um sich in Stromabwärtsrichtung

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unter dem Einfluß der Strömung zu drehen» Innerhalb der erlaubten Grenzen der Drehbewegung ist die Bewegung des Schraubenelements im wesentlichen linear, und in der Anordnung ist in dem Energiezuführungskreislauf zum Motor ein Kontrollschalter angeordnet, der den Kreislauf an einer vorher bestimmten Position der Anordnung schließt, bei welcher die Strömung angezeigt wird. Dies bedingt, daß die Schraube sich dreht und die Einrichtung stromaufwärts fortschreitet, woraufhin sich der Schalter öffnet, so daß der Antriobskreislauf unterbrochen ist, wenn sich die Einrichtung stromaufwärts von der vorher bestimmten Position befindet. Das Ergebnis ist, daß die Einrichtung konstant eine Nullposition sucht, bei welcher die Kräfte, die dazu neigen, die Einrichtung stromaufwärts unter dem Einfluß des Motors zu bewegen und die, die dazu neigen, die Einrichtung stromabwärts aufgrund der Strömung zu bewegen, gleich sind. In der Einrichtung wird ein Fühler verwendet, um die Rotationsbewegung de.r Rotationseinrichtung zu

ein
fühlen, welcher / der Umdrehung der Vorrichtung vergleichbares Ausgangssignal besitzt, so daß die Anzahl der Umdrehungen in einem Zählwerk oder auf andere Weise aufsummiert werden kann, welches verwendet wird, um die Durchflußbedingungen festzustellen. Der in der Vorrichtung verwendete Motor ist ein Motor konstanter Geschwindigkeit. Iin weiteren Sinne zieht die Erfindung jedoch in Erwägung, daß ein Motor mit variabler Geschwindigkeit in dem Kreislauf verwendet werden kann, um die Schraubenanordnung anzutreiben. Unter diesen Umständen wird ein Widerstand oder eine an-

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dere Komponente verwendet, die in Bezug zu der Position des Dreharmes veränderlich ist, als eine Kontrollvorrichtung der Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Strömungsverhältnissen, wie es für den Fachmann offensichtlich ist«

In einer anderen Anordnung der Erfindung ist eine Schraubenvorrichtung für eine begrenzte axiale Bewegung in Stromaufwarts- und Stromabwärtsrichtung befestigt und ist durch eine Kupplung mit dem Antrieb der Schraube verbunden, wobei die Kupplung eine Kupplungsscheibe hat, die an ihrer Stelle befestigt ist und konstant angetrieben wird. Die befestigte Kupplungsscheibe bestimmt grundsätzlich die Grenze der Stromabwärtsbewegung der rotierenden Schraubenanordnung und die andere Kupplungsscheibe ist unter solchen Umständen axial mit der Schraubenanordnung beweglich. Die Strömung auf die Reaktionsströmung zwingt die Schraubenanordnung stromabwärts, so daß die Kupplungsscheiben in Eingriff kommen* Dies dreht den Schraubenpropeller und bringt die Rotationseinrichtung zum stromaufwärts Fortschreiten und fort von der festen Scheibe, die die Stromabwärtsgrenze der axialen Bewegung bestimmt. Das Ergebnis ist, daß die Anordnung eine Nullposition sucht, welche gleich stromaufwärts von der Position ist, bei der die Kupplung in vollem Eingriff ist, und bei der der Kupplungsschlupf genügend ist, um Kräfte zur Stromaufv/ärtsbewegung der Anordnung zu liefern, die gleich jenen der Strömung sind, die dazu neigen, die Anordnung stromabwärts zu tragen. Wie bei der anderen

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Vorrichtung wird ein Fühler verwendet, um die Rotationsbewegung der Anordnung aufzuzeigen und ein der Umdrehung der Anordnung und daher dem Durchfluß vergleichbares Ausgangssignal zu liefern.

Wenn die Grundzüge der Erfindung in einer Vorrichtung zur Durchfluß-Mengenmessung eines Strömungsmediums angewendet werden, sollten die Auftriebs- und Schwerkräfte, die auf das Schraubenglied in Richtung der axialen Bewegung einwirken, gleich sein, und wenn nicht, sollten sie durch eine geeignete entgegenwirkende Vorspannvorrichtung gleichgerichtet werden» Um die Verwendung einer solchen Vorspannvorrichtung zu vermeiden, kann man vorzugsweise den Durchfluß des Strömungsmediums messen, wenn es durch einen horizontalen Durchgang fließt, da unter solchen Umständen die Schwerkraft und die Auftriebskraft, die auf die Rotationsanordnung einwirken, in Richtung der axialen Bewegung Null sind.

Zusätzlich zu der Erfindung wurde herausgefunden, daß Meßvorrichtungen nach den Grundzügen der Erfindung auch zum Messen von Dichten in Strömungsmedien verwendet werden können. Unter diesen Umständen wird die Rotationsvorrichtung in das Strömungsmedium gehängt und in der Richtung einer vorher bestimmten Position vorgespannt, bei welcher der Rotor zwangsläufig angetrieben wird. Das Vorspannen kann mechanisch erreicht werden oder einfach durch Schwer- oder Auftriebskräfte, die diese Funktion übernehmen, erreicht werden. Unter diesen Umständen ergibt die erhaltene Ge-

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schwind!gkeit durch das Schraubenglied, während es eine Nullposition der Bewegung sucht, eine Beziehung, die umgekehrt prc

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portional zu der / der gemessenen Dichte ist.

Allgemeine Aufgabe der Erfindung ist,ein verbessertes Meßgerät zu liefern. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes Durchflußmengen-Meßgerät zu liefern, von dem Typ, der eine lineare Beziehung zwischen den Umdrehungen pro Zeiteinheit des Rotationsgliedes und der Durchflußinenge liefert, wobei die Beziehung im wesentlichen durch Strömung oder mechanische Reibungcfaktaren, Temperatur- oder ViskositäbsSnderungen des Strömungsmediums ohne Einfluß bleibt. Eine weitere Aufgabe ist es, verbesserte Dichtemeßvorrichtungen zu liefern, welche durch Temperatur- und Viskositätsänderungen des zu messenden Strömungsmediums unbeeinflußt bleibt. Andere Aufgaben sind einfache und billige Meßvorrichtungen zu liefern, welche die obengenannten Aufgaben bewältigen .

Die neuen Merkmale, die für die Erfindung charakteristisch angesehen werden, werden im einzelnen in den beigefügten Ansprücher, ausgeführt. Die Erfindung selbst jedoch, beides sowohl ihre Anordnung als auch ihre Arbeitsweise, zusammen mit weiteren Aufgaber und Vorteilen hiervon, kann am besten in Verbindung mit der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden.

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Es zeigt:

Fig. 1 eine Anordnung der Erfindung zur Verwendung zur Durchflußraengenmessung eines Stromungsmediums durch einen Durchgang, wobei die Darstellung einen vertikalen Schnitt allgemein längs der Linie 1-1 von Fig* 2 zeigt?

Pig, 2 eine Frontansicht der Anordnung, die in Fig, I zu sehen ist, längs der Linien 2-2 von Fig. 1, wobei einige Teile fortgelassen wurden;

Fig. 3 eine schematische Arbeitsweise der Anordnung von Fig.l und gewisse, damit verbundene Schaltungen?

Fig. 4 eine andere Anordnung der Erfindung, v/ie sie zur Dichtemessung von Strömungsmedien verwendet wird in einem vertikalen Schnitt allgemein längs der Linien 4-4 von Fig»5;

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt durch das Gerät nach Eig. 4 längs der Linien 5-5;

Fig. 6 schematisch den in den Anordnungen von Fig. 4 und 5 verwendeten Fühlschaltkreis;

Fig. 7 die Anordnung der Erfindung, die in Fig. 5 und 6 gesehen ist, wenn sie ausgerichtet ist, um den Durchfluß eines

Strömungsmediums zu messen;
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Fig. 8 eine Modifikation der Anordnung von Fig. 4 bis 7, wobei das Gerät für die Dichtemessung angepaßt wurde, wenn es horizontal angeordnet ist; und

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linien 9-9 von Fig. 8.

Figuren 1 bis 3 zeigen eine Meßvorrichtung Io, die an einem horizontal angeordneten Durchgangsteil 11 befestigt ist, das ein Strömungsmedium aufnimmt und durch welches "das zu messende Strömungsmedium in Richtung des Pfeiles 12 fließt« Meßvorrichtung Io enthält einen drehbaren Arm 13, der für die drehbare Bewegung an einer runden Unterstützungsplatte 15 durch eine Drehvorrichtung 14 befestigt ist» Die Unterstützungsplatte 15 wird von einem zylindrischen Gehäuse 16 aufgenommen, welches auf der oberen Seite das Durchgangsteils 11 aufgeschweißt ist. Das obere Ende des Gehäuses 16 ist mit einer inneren Schulter ausgerüstet, welche die runde Unterstützungsplatte 17 trägt, welche mit einer herumführenden Nut versehen ist, in welcher ein O-Ring 18 aufgenommen wird, um das Innere des Gehäuses 16 gegen das Äußere des Durchgangs abzudichten. Platte 17 wird durch eine Kappe 19 an ihrem Platz gehalten, welche durch ein Gev/inde mit dem oberen Ende des Gehäuses in Eingriff kommt, wobei die Kappe einen kreisrunden Ausschnitt 2o liefert, der den Zugang zu einer elektrischen Zuführung für die elektrischen Leiter über Teil 21 auf der Platte erleichtert,
/ ■ die in den Schaltkreisen verwendet werden in Verbindung mit der Vorrichtung.

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Die Tragplatte 15 liegt auf einer Ebene 22 in der Wand des Durchgangs 11 und ist mit zwei gegenüberliegenden Aussparungen 23 versehen, um die Teile der Einrichtung 14 aufzunehmen, die von dem Rand der Platte her zugänglich sind. Der Dreharm 13 erstreckt sich im allgemeinen vertikal durch eine zentrale öffnung 24 in der Platte 15, wobei die Drehvorrichtung aus einem Paar Rollenlager 25 besteht, die sich in den genannten Aussparungen befinden und durch einen Drehstift 26 befestigt sind. Stift 26 ist an dem inneren Laufring des Kugellagers 25 befestigt und erstreckt sich durch den Arm 13. Arm 13 ist in der Öffnung 24 durch zylindrische Distanzhalter 27 zentriert, die den Schaft des Stiftes 26 an entgegenliegenden Seiten des Arms umgeben, und die zwischen dem Arm 13 und deia inneren Laufringen der Kugellager durch eine Mutter, die durch ein Gewinde mit dem Ende des Stiftes 26 in Eingriff kommt, eingeklemmt sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist*

Am unteren Ende des Armes 13 ist ein elektrischer Motor 28 befestigt, und der Schaft 3o des Motors 28 ist an einen dem Strömungsmedium entgegenwirkenden Schraubenpropeller 29 befestigt. Das untere Ende des Armes 13 ist von der Kraft des in dem Durchgang 11 fließenden Mediums abgeschirmt mittels eines kleinen stromlinienförmigen Gehäuses 31, das an der Platte 15 befestigt ist, und sich in das Mittelfeld des Durchganges durch einen kleinen passenden Schlitz 32 in der Wand des Teiles 11 erstreckt.

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- Io -

Das Gehäuse 31 hat innen transversal ausgerichtete Wände 33 und 34/ die an ihrem unteren Ende die Drehbewegung des Armes 13 begrenzen. Das Gehäuse 31 hat stromabwärts eine Abteilung 35, die den Fühler 36 aufnimmt, der vorgesehen ist, um die Rotationsbewegung der Rotationsvorrichtung 55 zu fühlen, welche aus

Schraubenpropeller
einem / 29 und einer Welle 3o besteht. Fühler

36 ist von der Form einer Induktivität, die die Rotationsbewegung eines verlängerten Stabes 37 fühlt, welcher drehbar an der Welle 13 befestigt ist an der Stromabwärtsseite des Motors 28. In dem Fühlschaltkreis 53 wird das Feld des Induktivfühlers 36 unterbrochen jedesmal, wenn ein Ende des Stabes 37 in der Nähe des Fühlers vorbeigeht/ wodurch ein Ausgangsaignal 54 erzeugt wird, das in einem Verstärker 51 verstärkt wird und in einen Zähler 5 2 gegeben wird, welcher nach einer Aufsummierungsmethode arbeitet. Jedes Ausgangssignal 54 ist ein Zeichen für eine halbe Umdrehung der Vorrichtung der dargestellten Anordnung und ist entsprechend einer ganzen Umdrehung vergleichbar und dem Volumen äquivalent.

Das obere Ende des Dreharmes 13 erstreckt sich in das Gehäuse 16 und trägt einen Magneten 38, der mit einem normalerweise offenen Federschaltteil 39 desErregerschaltkreises 4o für den Motor 28 zusammenarbeitet. Der S ihalter 39 i±. zur Längsausrichtung relativ zu dem Magneten 38 durch eine Klammer 44 befestigt. Die Klammer 44 besteht aus Klemmteilen 41 und 42/ die durch ein Schraubenelement 43 zum Einklemmen des Schalterteils 39 zusammengehalten werden* Die Klammer 44 ist an einer anderen runden Trag-

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platte 45 in dem Gehäuse 16 befestigt« Die Platte-45 hat einen vertikalen Abstand von der Unterstützungsplatte 15 durch ein Paar zylindrischer Abstandshalter 46, die die Schafte eines Paares Schraubenelemente 47 umgeben« Die Schraubenelemente 47 befestigen die Platten 45 und 15 aneinander und kommen mit der letzteren durch Gewinde in Eingriff, wie es in den Zeichnungen zu sehen ist. Die Platte 45, wie in Fig. 1 zu sehen, hat eine Öffnung 48, die eine Drehbewegung des Armes 13 am oberen Ende der Anordnung gestattet.

In der in den Fig. 1 bis 3 abgebildeten Anordnung fällt die Rotationsachse der Anordnung 55, die aus dem Propeller 29 und der Motorwelle 3o besteht, mit der horizontal angeordneten Längsachse 56 des Durchganges 11 an der Null—Position der Anordnung zusammen, und innerhalb der Grenzen der Drehbewegung der Anordnung um die Drehachse des Stiftes 26, die durch die Wände 33 und 34 gestattet wird, ist die Anordnung im wesentlichen linear längs der Achse 56 beweglich.

Die Arbeitsweise der Meßvorrichtung Io wird am besten durch Fig, 3 und der darin abgebildeten übertriebenen Drehbewegung des Arms verstanden. Motor 28 ist mit dem Schalter 39 und einer elektrischen Gleichstromquelle 49 in dem Erregerschaltkreis 4o für den Motor in Serie geschaltet, und unter dem Einfluß der in dem Durchgang 11 in Richtung des Pfeiles 12 fließenden Strömung, wird die

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Rotation der Schraubenanordnung 55 in eine Stromabwärtsrichtung gedrückt. Dies bewirkt, daß sich der Arm 13 in Richtung des Pfeiles 5o dreht/ und die Anordnung 55 sich im wesentlichen linear längs der Achse 56 in Stromabwärtsrichtung bewegt. Schalter 39 befindet sich in der Klammer 44, um die Stromabwärts-Drehbewegung der Anordnung 55 aus der NUll-Pcsition anzuzeigen, wie sie in ausgezogenen Linien in Fig. 3 gezeigt ist, und schließt

und erregt daher den Schaltkreis 4o, / den Motor 28 um eine Antriebs-

Wirkverbindung zwischen der Rotationsanordnung 55 und dem mit Energie versorgten Motor 28 an einer Position 57 für die Anordnung zu liefern, die sich leicht stromabwärts

ist von der Null-Position befindet und bestimmt/durch die Stellung des Schalters 39. Wenn der Schaltkreis 4o geschlossen ist, dreht sich der Schraubenpropeller 29 in Richtung des Pfeiles 58 und durch die Reaktion mit dem Strömungsmedium wird bewirkt, daß sich die Anordnung stromaufwärts von der Position 57 bewegt. Diese Stromaufwärtsbewegung gegen die Strömung des Strömungsmediums durch den Durchgang entfernt den Einfluß des Magneten von Schalter 39 und öffnet den Schaltkreis 4o, um den Motor zu entregen. Der der Drehvorrichtung erteilte Ausschlag, wenn der Motor eingeschaltet ist, ist genügend, die Vorrichtung leicht stromaufwärts von der Null-Position zu bewegen, wie z.B. zu Position 58a und der Schaltkreis geht außer Betrieb, die Einrichtung kommt wieder unter den Einfluß des Strömungsmediums und wird in Richtung der vorher bestimmten Position gedrückt.

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Der Fühler 36, wie vorher angezeigt, liefert ein digitales Ausgangssignal in dem FtihIschaltkreis versehen, das der Durchflußrrtenge proportional ist, und das in einem Zählwerk 52 aufsummiert wird gemäß dem Stand der Technik.

Anstelle der Verwendung eines normalen offenen Blattfederschalters und eines Motors mit konstanter Geschwindigkeit kann man natürlich einen Motor mit variabler Geschwindigkeit verwenden und einen Schaltkreis liefern, in dem die Geschwindigkeit laufend zunimmt je weiter sich die Vorrichtung stromabwärts von der Nullposition bewegt, wie es z.B. durch Anbringen eines Widerstandes in dem Erregerschaltkreis des Motors, welcher in Verbindung mit der Bewegung des Dreharmes sich verändert in der Weise, wie es für den Fachmann offensichtlich ist _t vorgenommen werden kann.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine Meßvorrichtung abgebildet,allgemein mit 6o bezeichnet, und wie man sieht, in einem Durchführungsteil 61 befestigt, um die Dichtebedingungen eines Strömungsmediums zu messen. Teil 51 hat Endflanschen62, die an den entgegenliegenden Enden angeschweißt sind und mit gegenüberliegenden Endplatten 63 versehen sind, die an die Endflansche durch Schrauben 64 angeschraubt sind. O-Ringe 65 sind zwischen den Flanschen 62 und den Platten 63 angebracht, um eine geeignete Dichtung für den Behälter des strömenden Mediums zu liefern. Die Anordnung liefert eine Kammer 66 für das strömende Medium, und die Kammer ist mit

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ein Paar Eintrittsrohren 67 und ein Paar Austrittsrohren 68 versehen. Die Rohre 67 und 68 sind in genügendem Abstand von der Füh!vorrichtung und an entgegenliegenden Seiten des Schraubengliedes angeordnet _t um eine axiale Strömung des Strömungsmediums in der Kammer zu vermeiden, während trotzdem Diffusion des Eugeführten strömenden Mediums durch die Kammer gestattet wird. Dia Eingaberohre 67 werden von einer gemeinsamen Sammelleitung 68 versorgt» um Druckunterschiede zu vermeiden, die durch axiale Strömung in der Kammer hervorgerufen werden, und eine gleiche oder ähnliche Sammelleitungs-Anordnung (nicht gezeigt) kann für die Austrittsrohre 68 verwendet werden.

Die Meßvorrichtung besteht aus einem außen angebrachten Motor 69, der antriebsmäßig mit einer Antriebswelle 7o verbunden ist,

wiederrum
die/mit einem Kegelradgetriebe 71 antriebsmäßi.g " mit der anderen Welle 72 verbunden ist« Der Schraubenpropeller 73 ist auf einer noch anderen Welle 74 befestigt, die koaxial mit der Welle 72 angeordnet ist und durch einen Kupplungsmechanxs mus, mit 75 bezeichnet, dadurch angetrieben wird. Das Getriebe und der Kupplungsmechanismus 71 und 75 befinden sich in einem stromlinienförmigen Gehäuse 76, das axial . in den Durchführung teil 61 angeordnet ist. Gehäuse 76 wird von einer Platte 77 mittels einer Hülse 78 getragen, die sich durch eine passende öffnung 79, in das Teil 61 erstreckt, und die durch

ein Gewinde mit dem zylindrischen Tei.'l des Körpers 8o des Gehäuses 76 in Eingriff Kommt»

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Welle 7o wird in einem Paar Lager 81 und 82 gelagert, die durch innen angeordnete zylindrische Abstandshülsen 83 in Abstand gehalten werden. Lager 82 ist; auf einer inneren Schulter des einen Endes der äußeren Hülse 78 gelagert, und das andere Lager 81 ist zwischen der Hülse 83 und einer anderen Hülse, bezeichnet mit 83a, eingeklemmt. Die äußere Hülse 78 ist an der Platte 77 durch eine Mutter 84 befestigt, die m it dem oberen Ende durch ein Gewinde in Eingriff kommt in einem passenden ■ Ausschnitt in der Platte 77.

Welle 72 ist in einem Lager 85 gelagert, das mit einer inneren Schulter an dem unteren Ende des Gehäuseteils 8o in Eingriff kommt, und das Lager ist befestigt durch ein stromlinienförmiges Endstück 86, das mit dem Innengewinde in der Nähe der Schultern des Gehäusekörpers in Eingriff kommt» Das obere Ende der Welle 72 ist mit einer Kupplungsscheibe 87 des Mechanismus 75 ausgerüstet, und die Lagerbüchse 88 der Kupplungsplatte ist in einem anderen Lager 89 gelagert,, das von einer anderen inneren Schulter aufgenommen wird und dagegen durch einen Sprengring, bezeichnet mit 9o, befestigt ist. Welle 7o trägt ein Kegelrad 91, das mit einem anderen Kegelrad 92 kämmt, das auf der Welle 72 befestigt ist, so daß eine Rotationsbewegung der Welle 7o auf die Welle 72 übertragen wird und so zu dem Kupplungsscheibenteil 87 des Kupplungsmechanismus 75 gelangt. Welle 74 ist in einem Lager 93 gelagert, das in der Mutter 94 befestigt ist, welche mit dem

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Innengewinde 95 des oberen Teils des Gehäuseteils 8o in Eingriff kommt. Welle 74 ist auch in einem Rollenlager ... 96 gelagert, das einen äußeren Laufring besitzt, der drehbar mit der Kupplungsscheibe 87 befestigt ist, Welle 74 ist axial in dem inneren Laufring des Lagers 96 beweglich, und die andere Kupplungsscheibe 97 des Mechanismus 75 ist drehbar an der Welle 74 befestigt.

Der Fühler 98 zum Fühlen der Drehbewegung des Schraubenelemants

73 ist in der Wand des Durchgangsteils 71 in dieser Anordnung befestigt. Der Fühler 98 ist vom Typ einer Induktivität und liefert wie in der anderen Anordnung ein Ausgangssignal lol, das durch einen Verstärker Io3 verstärkt wird und in einem Zählwerk Io2 aufsummiert wird«

Die drehbare Anordnung 99 besteht aus einer Welle 74, einem Schraubenpropeller 73 und einer Kupplungsscheibe 75, die linear längs einer Längsachse Io5 des Durchgangs 61 zwischen Grenzen, die durch die Stellung der Kupplungsscheibe 87 und des Lagers 93 bestimmt sind, beweglich ist. Bei dem Betrieb der Dichtemeß-Vorrichtung fließt ein strömendes Medium kontinuierlich durch die Kammer 66, welches durch die Eintrittsrohre 67 der Kammer 66 zugeführt wird, und durch die Austrittsrohre 68 von der Kammer weggeführt wird» Die Drehvorrichtung 99 ist in diesem Beispiel in der Richtung nach unten durch die Schwerkraft vorgespannt

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die die Auftriebskräfte, die an der Anordnung angreifen, überschreiten, und bei normalem Betrieb der Meßvorrichtung läuft der Motor 69 bei konstanter Geschwindigkeit, so daß über die Welle 7o das Getriebe 71 und die Welle 72 die Scheibe 87 des Kupplungsmechanismus 75 sich konstant um die vertikale Achse der Welle 72 mit einer konstanten Geschwindigkeit und im allgemeinen in Richtung des Pfeiles Io6 dreht. Die Schwerkräfte, die auf die Drehvorrichtung 99 einwirken, neigen dazu, die Vorrichtung in Eingriff mit der Scheibe 87 zu bringen, welche die unterste Position der Anordnung 99 bestimmt. Wenn die Scheibe 87 mit der Kupplungsscheibe 97 in Eingriff kommt, wird das Schraubenglied 73 in Drehbewegung versetzt und neigt dazu, durch die Reaktion mit dem umgebenden strömenden Medium die Anordnung 99 nach oben in die Richtung des Pfeiles loo fortzubewegen, weg von der Position, die durch die feste.Kupplungsscheibe 87 bestimmt ist. Diese lineare Aufwärtsbewegung der Anordnung 99 verursacht, daß die Anordnung eine Null-Position sucht, welche wenig über der unteren Position liegt, bei welcher die Kupplung in vollem Eingriff ist. Die Aufwärtsbewegung der Einrichtung 99 aus Gründen der Rotationsbewegung des Schraubengliedes hebt die Gravitationskräfte auf, die die Anordnung in Richtung nach unten von der Null-Position vorspannen. Unter diesen Umständen sind die Umdrehungen pro Minute

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der Einrichtung umgekehrt proportional der / des durchschnittlichen Dichtezustandes des strömenden Mediums während der Meßperiode. Der Fühler 98 fühlt die Rotationsbewegung und liefert

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ein Ausgangssignal llo, welches der Umdrehung der Anordnung vergleichbar ist und in einem Zähler Io2 des Fühlschaltkreises aufsummiert wird«

Fig* 7 zeigt ein Meßgerät 6o, das als Durchflußmengenmesser arbeitet und in einem Teil einer Durchführung Io9 angebracht ist, welches mit seiner Achse llo horizontal mit den Wellen 72 und 74 ausgerichtet ist. In dieser Anordnung sind keine Schwerkraft oder AuftriebskraftkOpponenten vorhanden, die dazu neigen, die Einrichtung 99 in irgendeine Richtung längs der Achse llo der Bewegung der Vorrichtung 99 au drücken und daher ist die lineare Bewegung der Einrichtung längs der Achse llo nur durch die Kraft des strömenden Mediums durch den Rohrteil Io9 in der Richtung des Pfeiles 111 oder durch die Kräfte, die die Einrichtung stromaufwärts treiben, wenn die Kupplungsteile in Eingriff sind bestimmt«

Während des Betriebes des Meßgerätes, das in Fig. 7 zu sehen ist, zwingt die Strömung in dem Durchgang Io9 die Vorrichtung 99 in die Richtung des Pfeiles 111, bis die Kupplungsscheibe 75 mit der Scheibe87 in Eingriff kommt« Motor 69 treibt natürlich die Kupplungsscheibe 87 drehbar an, wenn das Meßgerät in Gebrauch ist und wenn die Einrichtung 99 die Stromabposition erreicht, die durch die Kupplungsscheibe 87 bestimmt ist die Kupplungsscheiben75 und 87 kommen in Eingriff und die Vorrichtung 99 ist in Antriebwirkverburidene . mit dem Antriebsmechanismus des

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sich Meßgerätes 60. Hierdurch dreht/die Anordnung, und die Reaktion der Propellerblätter auf das fließende Medium, wenn die Vorrichtung angetrieben wird, ist so, daß die Vorrichtung in Stromaufwärtsrichtung entgegen der Richtung, die durch den Pfeil 111 gezeigt ist, fortschreitet« Dadurch werden die Kupplungsscheiben 75 und 87 gelöst und lassen die Anordnung ohne Antriebsverbindung mit der Kupplungsscheibe 87 zurück, so daß die Anordnung 99 dann dazu neigt, unter der Kraft der Strömung in dem Teil Io9 zu einer Eingriffsposition zurückzukehren. Das Ergebnisist natürlich, daß die Anordnung 99 eine Null-Position sucht, bei welcher die auf die Anordnung wirkenden Kräfte in Stromabwärtsrichtung sich durch die Antriebskräfte der Anordnung in Stromaufwärtsrichtung aufheben. Der Fühler 98 liefertunter solchen Umständen ein Ausgangssignal, welches einer Umdrehung der Anordnung vergleichbar ist, und welches aufsummiert werden kann, um eine Summe während einer vorherbestimmten Zeitperiode zu ergeben, die der Durchflußmenge durch den, Durchgang proportional ist.

In den Fig. 8 und 9 ist die Meßveorrichtung von den Fig. 4 bis modifiziert gezeigt, um sie zur Dichtemessung zu verwenden, wenn die Rotationsvorrichtung angeordnet ist, um sich um eine horizontale Achse zu drehen. In diesem Beispiel ist das Nasenteil, das zu dem Propeller 73 gehört, entfernt und durch einen kreisscheibenförmigen Magneten 116 ersetzt, wobei die Rotationsanordnung 117 aus dem Magneten 116, dem Schraubenglied 73, der Welle

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- 2ο -

und der Kupplungsscheibe 75 enthält. Der zylindrische Durchgang 118, auf welchen in diesem Beispiel die Meßvorrichtung befestigt ist, hat einen anderen scheibenförmigen Magneten 119, der axial in dem Durchgang durch Streben, die mit 12o bezeichnet sind, befestigt ist» Um eine stromlinienförmige Anordnung zu gewährleisten, ist die Stromaufwärtsseite der Strebenanordnung an einem stromlinienförmigen Nasenstück 121 befestigt.

Die Magnete 116 und 119 sind mit ihren Polen so angeordnet, daß sie sich abstoßen, und dieses zwingt natürlich die Anordnung 117, unter den magnetischen Kräften in die Richtung des Pfeiles 122 und spannt auf diese Weise die Anordnung in einer durch die Kupplungsscheibe 87 bestimmten Position vor, unter diesen■Umständen -greift die Kupplung ein, so daß die Anordnung 117 rotiert und in Richtung des Pfeils 123 fortschreitet« Die Rotationsanordnung 117 sucht entsprechend eine Null-Position, bei welcher Kupplungsschiupf auftritt und bei welcher die Propellerkräfte in Richtung des Pfeils 123 den abstoßenden Kräften des Magneten in Richtung des Pfeils 122 gleich sind. Unter diesen Umständen ist die Anzahl der Umdrehungen des Propellers, die durch den Fühler

Qua dra twur ζ e1 gefühlt werden, umgekehrt proportional der / , der mittleren Dichte während einer Meßperiode, und daher kann die aufsummierte Zählung verwendet werden, um die Dichte des fließenden Mediums zu bestimmen.

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Der Gegenstand der Erfindung ist natürlich nicht beschränkt auf die beispielsweise gezeigten Ausführungsformen. Abänderungen sollen auch in den Schutzbereich fallen.

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Claims (15)

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1., Durchflußmengen-Meßvorrichtung/ dadurch geken nz e i chne t, daß sie aus einem Behälter für das Strömungsmedium, einer Rotationsanordnung, die im wesentlichen linear beweglich zwischen vorherbestinunten Grenzen in dem Behälter iat und eine vorherbestimmte Position besitzt, besteht, wobei die Anordnung ein Schraubenglied besitzt, das auf das Strömungsmedium reagiert, um die Anordnung in einer vorher bestimmten Richtung längs der Linie der Bewegung vorzutreiben,

wenn die Anordnung durch Rotation angetrieben wird, die Antriebseinrichtung v/ährend des Betriebs antriebsmäßig mit der Einrichtung in einer voxherbestimmten Position verbunden ist und außer Betrieb antriebsmäßig mit der Anordnung an einer Position vor dieser Position verbunden ist, und Vorrichtungen, um die Rotationsbewegung der Anordnung abzutasten, die ein Ausgangssignal vergleichbar der Umdrehung besitzt.

2. MeßVorrichtung nach Anspruch 1 zum Messen einer Durchflußmenge eines Strömungsmediums, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen Durchgang für das Strömungsmedium besitzt, wobei sich die Anordnung im wesentlichen linear längs der Achse des Durchganges bewegt und in Richtung stromaufwärts des Strömungsmediums fortschreitet, wenn die Anordnung durch Rotation angetrieben wird, wobei die Antriebseinrichtungen aus einer elektrischen Energiequelle,

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und

elektrischen Motor, der elektrisch mit der Energiequelle verbunden ist, wenn die Antriebseinrichtung im Betrieb

ist, bestehen und von der Ener-

elektrisch
giequelle /getrennt siid, wenn die Antriebseinrichtung en nicht in Wirkverbindung mit der Anordnung stehen.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 zum Messen einer Durchflußmenge, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem Durchgang für die Strömung des Strömungsmediums umfasst, wobei die Anordnung im wesentlichen linear längs der Achse des Durchgangs beweglich ist und stromaufwärts fortschreitet, wenn die Anordnung durch Rotation angetrieben wird, wobd. die Antriebseinrichtungen aus Rotationsvorrichtungen bestehen, die mit der Anordnung in Eingriff kommen, wenn die Antriebsvorrichtung während des Betriebs mit der Anordnung antriebsmäßig verbunden ist und die von der Anordnung getrennt sind, wenn die Antriebsvorrichtung außer Betrieb mit der Anordnung antriebsmäßig verbunden ist*

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, um die Dichte eines Strömungsmediums zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung in einer Richtung entgegen der vorbestimmten Richtung vorgespannt ist.

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5. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, um die Dichte eines Strömungsmediums zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung in einer Richtung entgegen der vorbestimmten Richtung durch Gravitationskräfte vorgespannt ist.

6. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, um die Dichte eines Strömungsmediums zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung in Richtung entgegen der vorbestimmten Richtung durch magnetische Kräfte vorgespannt ist.

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung/aus Rotationsvorrichtungen bestehen, die mit der Anordnung in Eingriff kommen, wenn die Antriebsvorrichtungen während des Betriebes mit der Anordnung antriebsmäßig verbunden sind und die nicht in Eingriff sind mit der Anordnung, wenn die Antriebsvorrichtungen außer Betrieb mit der Anordnung antriebsmäßig verbunden sind.

8. Durchflußmengen-Meßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Behälter für das Strömungsmedium besteht, einer Rotationsanordnung, die drehbar um eine Drehachse ist und die im wesentlichen linear in dem Behälter zv/ischen vorherbestimmten Grenzen einer solchen Drehbewegung beweglich ist, wobei die Anordnung eine vorher-

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bestimmte Position Und ein Schraubenglied, welches auf die

."besitzt
Strömung reagiert/ um die Anordnung in einer voherbestimmten Richtung längs der Linie der Bewegung fortzubewegen, wenn die Anordnung rotationsmäßig angetrieben wird, einen elektrischen Motor antriebsmäßig und drehbar mit der Anordnung verbunden, einer elektrischen Energiequelle, wobei der Motor elektrisch mit der Energiequelle an einer vorherbestimmten Position verbunden ist und elektrisch bei Positionndavor getrennt ist, und Vorrichtungen, um die Rotationsbewegung der Anordnung zu fühlen, die ein Ausgangssig~ nal, vergleichbar' zur Umdrehung der Anordnung besitzt.

9. Durchflußmengen-Msßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem elektrischen Schaltkreis besteht, der aus einem Motor, einer Energiequelle und Schaltvorrichtungen besteht, wobei die Schaltvorrichtungen geschlossen werden^m den Schaltkreis zu schließen, wenn die Anordnung an einer vorherbestimmten Position ist, und die bewirkt, die Anordnung durch Drehbewegung in eine vorbestimmte Richtung fortzubewegen, um den Schaltkreis zu öffnen.

10. Durchflußmengen-Meßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einem Durchgang für die Strömung des Strömungsmediums aufweist, eine Rotationsanord-

' nung, die drehbar um eine Drehachse beweglich ist, und die

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sich im wesentlichen linear längs der Achse des Durchgangs bewegt zwischen vorherbestimmten Grenzen dieser Drehbewegungen, wobei die Vorrichtung eine vorherbestimmte Position und ein auf das Strömungsmedium reagierendes Schraubenglied zur Fortbewegung der Vorrichtung stromaufwärts von der vorherbestimmten Position besitzt, wenn die Anordnung rotationsmäßig angetrieben wird, ein Motor antriebsmäßig mit der Anordnung verbunden ist, der Motor an der vorbestimmten Position für die Anordnung in Betrieb ist und an Positionen vor dieser Position außer Betrieb ist, und Vorrichtungen, die ein Ausgangssignal besitzen, welches einer Umdrehung der Anordnung vergleichbar ist.

11. Strömungsmediums-Meßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Behälter für das Strömungsmedium besteht, eine Rotationsanordnung im wesentlichen linear beweglich zwischen vorherbestimmten Grenzen in dem

umfasst
Behälter/, wobei die Anordnung eine vorherbestimmte Position und ein auf das Strömungsmedium reagierendes Schraubenglied zur Fortbewegung der Anordnung in eine vorherbestimmte Richtung längs der Linie der Bewegung besitzt, wenn die Anordnung durch Rotation angetrieben wird, Vorrichtungen, um die Anordnungen durch Rotation anzutreiben, die aus einer Kupplung bestehen, welche mit der Anordnung einer vorherbestimm-' ten Position in Eingriff kommt, und welche gelöst ist, wenn

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sich die Anordnung vor dieser Position befindet, und Vorrichtungen, die ein Ausgangssignal besitzen, welches einer Umdrehung der Anordnung vergleichbar ist.

12. Strömungsmediums-Meßvorrichtung nach Anspruch 11, um die Dichte des Strömungsmediums zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung entgegen der Richtung der vorherbestimmten Richtung vorgespannt ist.

13. Strömungsmediums-Meßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung durch Gravitationskräfte vorgespannt ist.

14. Strömungsmediuins-Meßvorrichtung nach· Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung durch magnetische Kräfte vorgespannt ist.

15. Durchflußmengen-Meßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchgang für die Strömung des Strömungsmediums umfasst, eine Rotationsanordnung, die im wesentlichen linear längs der Achse des Durchgangs zwischen vorherbestimmten Grenzen beweglich ist, wobei die Anordnung an einer vorherbestimmten Position ist und ein auf das Strömungsmedium reagierendes Schraubenglied,

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um die Anordnung fortzubewegen in Stromaufwärtsrichtung,

wenn die Anordnung rotationsmäßig angetrieben wird, Vorrichtungen, um die Anordnung rotationsmäßig anzutreiben, die eine Kupplung aufweist, welche an einer vorherbestimmten Position der Anordnung in Eingriff kommt, und die losgelöst ist, wenn sich die Anordnung stromaufv/ärts von der vorhertestimmten Position befindet.

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*v.

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