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Mengenmeßgerät mit einem in einer Kammer angeordneten Rotor Die Erfindung
bezieht sicn auf ein Nengenma£gerät mit einem in einer Kammer angeordneten Rotor
mit Meß-Hohlräumen, in welche d.ie zu messende Flüssigkeit uiter Antreiben des Rotors
einströmt und dabei in definierte Volumina eingeteilt. wird, und mit im Rotor hubbeweglichen
Teilen, die mittels einer Steuereinrichtung auf einer zur Achse des Rotors erzentrischen
Bahn geführt sind.
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Bei bekannten Mengenmeßgeräten dieser Art (z.B, UT-AS 2 009 879, DT-AS
2 058 187) dienen in radialer Richtung hubbewegliche Elemente zur Abteilung von
Flüssigkeitsmengen und müssen daher unter Einhaltung großer Cenauigkeiten mit engem
Spiel an feststehenden Teilen entlanggleiten, was fertigungstechnisch einen gewissen
Aufwand erfordert Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde; ein Mengenmeßgerät
vorzuschlagen, das sich kostengünstiger als die Mengenmeßgeräte bekannter Ausführung
mit einem Rotor herstellen läßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Mengenmeßgerät der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß die Meß-Hohlräume durch feste Trennwände des Rotors
voneinander getrennt, und die hubbeweglichen Teile sind Kolben; Jedem Meß-Hohlraum
ist ein Kolben zugeordnet.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Mengenmeßgerätes besteht vor allem
darin, daß alle diejenigen Flächen die beim Betrieb eine Flüssigkeit-Abdichtung
zwischen bewegten und unbewegten Teilen herstellen und daher genau bearbeitet werden
müssen,
geometrisch einfach geformt sind, indem sie glatte, ebene
oder kreiszylindrische Flächen darstellen. Ein weiterer Vorteil des erfindurigsgemäf>-en
Mengenmeßgerätes wird darin gegen hen, daß zur Erzielung einer Unempfindlichkeit
gegen Verschmutzung sich beim Betrieb des Mengc-.nnießgerätes verengende Spalte
zwischen bewegten und unbewegten Teilen vermieden sind; stattdessen sind abstreifende
Kanten vorgesehen.
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Bei dem erfindungsgeiti.ßen Mengenmeßgerät kann die Steuer einrichtung
in unterschiedl cher Weise ausgebildet sein. Als vorteilhaft wird es erachtet, wenn
Jeder Kolben mit einer FElrungsrolle verbunden istt die mit einer feststehenden
Kurvenscheibe die Steuereinrichtung bildet. Der Vorteil einer solchen Steuereinrichtung
besteht vor allem-darin> daß sie sich verhältnismäßig einfach herstellen läßt
und relativ unanfällig gegen Störungen ist.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, einander gegenüberliegende Kolben
durch jeweils ein Gestänge miteinander zu verbinden, das vorzugsweise zumindest
an einem Ende mit einer Führungsrolle versehen ist. Dabei kommt man in vorteilhafter
Weise mit einer einzigen Führungsrolle an Jeweils einem Gestänge aus, wenn die Kurvenscheibe
eine eingearbeitete Kurvenbahn aufweist, in der die jeweilige Führungarolle läuft.
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Bei einer Verbindung der Kolben über Gestänge kann die Verbindung
der Führungsrollen mit dem Kolben unterschiedlich erfolgen. Vorzugsweise ist diese
Verbindung so vorgenommen, daß die Führungsrollen an den Enden der Gestänge zwischen
den Kolben auf jeweils einer Achse gelagert sind, die den Kolbenbolzen des jeweiligen
Kolbens bildet. Vorteilhaft ist diese Ausführung vor allem insofern, als von dem
Kolbenbolzen nicht nur die Führungsrolle am Kolben gehalten ist, sondern gleichzeitig
das Gestänge mit dem Kolben verbunden ist.
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Bei einer anderen Verbindungsart der Führungsrollen mit den Kolben
sind bei dem erfindungsgemäßen Mengemneßgerät die Führungsrollen auf im Bereich
der Enden der Gestänge angebrachten Hilisachsen gelagert, und an den Enden der Gestänge
ist jeweils ein Kolben starr befestigt. Bei dieser Ausführungsform, die konstruktiv
etwas aufwendiger als die eben beschriebene ist, ergibt sich insofern ein Vorteil,
als die Montage erleichtert wird.
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Anstelle von Führungsrollen können gegebenenfalls auch mit den Kolben
oder den Gestängen verbundene Führungsstifte oder Gleitsteine zur Führung der Kolben
auf einer exzentrischen Bahn zur Achse des Rotors dienen.
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In Abweichung von einer Steuereinrichtung mit einer Kurvenscheibe
und Führungsrollen bzw. -stiften läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Mengenmeßgerät
auch eine Steuereinrichtung einsetzen, die aus einer pleuelartigen Lenkereinrichtung
besteht; die Pleuel sind dabei mit ihrem jeweils einen Ende auf einer exzentrisch
zur Achse des Rotors angeordneten Lenkerachse und mit ihrem Jeweils anderen Ende
auf Steuerachsen der Gestänge gelagert. Diese Art der Ausbildung einer Steuereinrichtung
ist zwar konstruktiv und in der Herstellung verhältnismäßig einfach, schafft aber
unter Umständen Schwierigkeiten hinsichtlich der abdichtenden Flächen zwischen Einlaß-
und an der Auslaßseite des Mengenmeßgerätes.
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Ebenso wie die Steuereinrichtung können auch die Meß-Hohlräume des
erfindungsgemäßen Mengenmeßgerätes unterschiedlich ausgeführt sein. So wird es als
vorteilhaft angesehen, wenn die Meß-Hohlräume sich in axialer Richtung erstreckende
Ausnehmungen des Rotors eind, die an ihrer jeweils einen Stirnseite verschlossen
und an ihrer jeweils anderen Stirnseite offen sind; die Kammer weist an einer Stirnfläche
auf einer entsprechenden
Seite eine Einlaßöffnung und auf der anderen
Seite eine Auslaßöffnung auf. Die Meß-Hohlräume kann man sich in dieser Ausbildung
auch aus einem umlaufenden inneren des Rotors gebildet vorstellen, der durch feste
Trennwände in die einzelnen Meß-Hohlräume unterteilt ist.
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Ferner können die Meß-Hohlräume sich in axialer Richtung erstreckende
Ausnehmungen des Rotors sein, die an ihren beiden Stirnseiten verschlossen sind,
im Bereich jeweils einer Stirnseite jedoch einen radial im Innern des Rotors verlaufenden
Kanal aufweisen, der an einer Stirnseite des Rotors nahe der Achse austritt. Diese
Ausführung der Hohlräume, die fertigungstechnisch gegenüber der oben aufgeführten
Ausbildung komplizierter ist, bietet den meßtechnischen Vorteil, daß geringere Reibungsverluste
bei der Drehung des Rotors auftreten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nur eine
verhältnismäßig kleine Stirnfläche des Rotors dichtend gegenüber der Kammer sein
muß.
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Gegebenenfalls kann auch eine Ausbildung der Meßräume nützlich sein,
die am Umfang offene Ausnehmungen des Rotors darstellen, die in axialer Richtung
durch Stirnwandteile des Rotors verschlossen sind; die Kammer weist an ihrem Umfang
auf einander gegenüberliegenden Seiten eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung auf.
Die Notwendigkeit einer derartigen Ausbildung der Meß-Hohlräume kann dann gegeben
sein, wenn aus räumlichen Gründen die Einlaß- und Auslaßstutzen des erfindungsgemäßen
Mengenmeßgerätes am Umfang der Kammer angebracht werden müssen. Fertigungstechnisch
jedoch bereitet diese Ausführungsform insofern Schwierigkeiten, als die Begrenzungen
der einzelnen Meß-Hohlräume in Umfangsrichtung an einer konzentrischen Innenfläche
der Kammer mit sehr geringem Spalt zur Sicherstellung einer Flüssigkeitsdichtung
entlanggleiten müssen. Dies führt zu größeren zu bearbeitenden Flächen und erfordert
eine genau
zentrische Einpassung des Rotors in die Kammer. Außerdem
ergibt sich im Betrieb ein verhältnisma hohe Relativgeschwindigkeit, wodurch die
Abnutzungsproblc-me wachsen Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Figuren 1 und
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mengenmeßgerätes in zwei zueinander
5 enkrechten Schnitten dargestellt.
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Das gezeigte Mengenmeßgerät enthält eine rammer ,1 die aus einem Oberteil
2 und einem Unterteil 3 besteht Das Oberteil 2 besitzt einen Stwzen, der es mittels
einer Treni'and 4 von dem Innenraum der Kammer 1 abgetrennt ist Die Trennwand 4
bildet eine Lagerstelle für eine Achse 5 eines innerilb der Kammer 1 angeordneten
Rotors 6 sowie für eine Abtriebswelle 7.
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Die Achse 5 des Rotors 6 ist außerdem in einem Lageransatz 8 des Gehäuseunterteils
3 gehalten. Auf der Achse ist der Rotor 6 durch Kugellager 9 und 10 gelagert. Die
Übertragung der Drehbewegungen des Rotors 6 auf die Abtriebswelle 7 erfolgt mittels
einer Magnetkupplungg die aus den Kupplungsteilen 11 und 12 besteht, von denen das
Kupplungsteil 11 mit dem Rotor 6 und das Kupplungsteil 12 mit der Abtriebswelle
7 fest verbunden ist.
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Der Rotor 6 enthält - wie insbesondere Figur 2 erkennen läßt -Meß-Hohlräume
13, die von axialen Ausnehmungen des Rotors 6 gebildet sind. Zwischen den einzelnen
Meß-Hohlräumen 13 ist jeweils eine Trennwand 14 vorhanden. Die Meß-Hohlräume 13
sind an ihrer einen Stirnseite 15 (siehe Fig. 1) verschlossen, während sie an ihrer
anderen Stirnseite 16 offen sind. Durch einen in dem Gehäuseunterteil 3 vorgesehenen
Einlaßkanal 17 kann dann durch eine Einlaßöffnung 18 die zu messende Flüssigkeit
in Richtung des Pfeiles i9 in die Meß-Hohlräume 13 einströmen. Uber eine Auslaßöffnung
20 strönt die zu messende Flüssigkeit infolge der Bewegung des Rotors 6 dann über
einen Auslaßkanal 21 aus dem Mengenmeßgerät heraus.
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Um einen Antrieb des Rotors 6 durch die zu messende Fliissigkeit zu
ermöDlichen, sind in radialen Bohrungen 22 des Rotors 6 Kolben 23 hubbeweglich gelagert.
Die Kolben 23 sind jeweils einander diametral ,-eenüDar ageordnet und durch ein
Gestänge 24 und 25 miteinander verbunden. Wie Figur 1 erkennen läßt, können die
Kolben 23 mit einem I:r,lhenbolzen 26 versehen sein, auf dem eine Führungsrclle
27 drehbar gelagert ist; der Kolbenbolzen 26 ist auch durch eine Bohrung am Ende
28 der Gestange 24 und 25 gef:ührt. Die Führungsrollen 27 stehen in Berührung mit
einer Kurvenscheibe 29, die räumlich fest angeordnet ist, inden sie mit der Kammer
1 oder mit der Achse 5 verbunden ist.
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Strömt Flüssigkeit in einer in Figur 2 durch den Pfeil 30 gekennzeichneten
Richtung in den Meß-Hohlraum 13 ein, dann wird ein Druck auf den Kolben 23 in Richtung
auf die Achse 5 des Rotors 6 ausgeübt. Infolge der äußeren Gestalt der Kurvenscheibe
29 wird dadurch eine Drehbewegung des Rotors 6 in Richtung des Pfeiles 31 verursacht.
Da mit dem Drehbeginn des Rotors 6 der Kolben 23 weiter in das Innere des Rotors
6 eintaucht, kann der Meß-Hohlraum 13 die zulaufende Flüssigkeit aufnehmen. Bei
weiterer Drehung des Rotors 6 überschleift schließlich die Trennwand 14 die Einlaßöffnung
18 und beendet somit den Füllvorgang für diesen Meß-Hohlraum. Die Führungsrolle
27 des zu diesem Meß-Hohlraum 13 gehörenden Kolbens 23 befindet sich in diesem Moment
auf einem zur Achse 5 konzentrischen Abschnitt der Kurvenscheibe 29, wodurch die
Bewegung des Kolbens 23 in radialer Richtung beendet ist. Die Bewegung des in Drehrichtung
nachfolgenden Kolbens 23 von einem anderen zur Achse 5 konzentrischen Abschnitt
größeren Radius der Kurvenscheibe 29 auf den schrägen Teil der Kurvenscheibe vermittels
dem Rotor 6 einen weiteren Drehimpuls durch die dann auf diesen Kolben mit ihrem
Druck einvirkende, zu messende Flüssigkeit.
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Im Bereich der Auslaßöfltlung 20 spielt sich der umgekehrte Vorgang
ab: Von der Kurvenscheibe 29 wird der Kolben 23 von seiner Führungsrolle 27 immer
weiter nach außen gedrückt und verdrängt dabei einen entsprechenden Teil des geförderten
FlUssigkeitsvolumens, der durch die Auslaßöffnung 20 des Mengenmeßgerätes entweichen
kann. Bei demdargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nengenmeßgerätes
mit vier Kolben wird bei jeder Umdrehung des Rotors 6 viermal das Kolben-Hubvolumen
duröhdas Gerät gefördert. Die Anzahl der Umdrehungen des Rotors 6 gibt damit eine
eindeutige Aussage über die durchgeflossene Flüssigkeitsmenge.
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Wie aus Figur 1 entnehmbar ist, kann der Kolben 23 auch fest mit den
Enden 28 der Gestänge 24 und 25 verbunden sein, beispielsweise durch Nietung. Die
Führungsrollen 27 sind dann auf einer Hilfsachse 32 gelagert>'die an dem Gestänge
24 bzw.
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25 angebracht ist. Die Wirkungsweise einer derart ausgebildeten Ausführungsform
des erfindungsgenuäßen Mengenmeßgerätes stimmt mit der oben beschriebenen überein.
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Mit der Erfindung wird ein Mengenmeßgerät mit einem in einer Kammer
angeordneten Rotor vorgeschlagen, das sich mit verhältnismäßig wenig Aufwand herstellen
läßt, da das Mengenmeßgerät aus leicht herstellbaren Teilen zusammengesetzt ist,
die im wesentlichen nur glatte, ebene oder kreiszylindrische Flächen aufweisen.
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2 Figuren 13 Patentansprüche