DE2611452A1

DE2611452A1 - Temperaturkompensationseinrichtung fuer eine durchflussmessvorrichtung

Info

Publication number: DE2611452A1
Application number: DE19762611452
Authority: DE
Inventors: Ignacy John Grzeslo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-20
Filing date: 1976-03-18
Publication date: 1976-09-30
Also published as: CA1017969A; SU740162A3; US3969939A; GB1492004A; DE2611452C2; FR2304905B1; FR2304905A1

Description

Dipl.-lng. W. DahlU 17. März 1976

DipUng. K-J. Lippart £-Hg./kr

Patentanwälte

Franker.forslar Si.aße 137 9 C Ι Ι / [Γ Ο

5060 ßensberg-Refrath ^ά ^b ' ' ^ ^b *

Ignacy John Grzeslo Weston, Ontario, Kanada

"Temperaturkompensationseinrichtung für eine Durchflußmeßvorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Temperaturkompensationseinrichtung für eine Durchflußmeßvorrichtung.

Bei G-asdurchflußmeßvorrichtungen, insbesondere solchen, die in der Industrie zum Messen von großen Gasvolumen verwendet werden, die zu Heizzwecken "benutzt werden, ist es erforderlich, auf Änderungen in der Dichte des zu messenden Gases Rücksicht zu nehmen, die durch Temperaturschwankungen hervorgerufen werden.

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.Wenn die Temperatur ansteigt und das Gasvolumen zunimmt, wird die Heizkapazität eines gegebenen Gasvolumens reduziert. Da Heizgas normalerweise an Großverbraucher auf der Basis eines Preises pro Volumen bei Standardtemperatur verkauft wird, der äquivalent zu einem Preis pro Wärmeeinheit der Heizkapazität des Gases ist, müssen Temperaturechwankungen in der Burchflußmeßvorrichtung berücksichtigt werden. Dies wird im allgemeinen durch Anordnen von selbsttätig wirkenden Kompensationseinrichtungen an der Durchflußmeßvorrichtung erreicht, die dem Verbraucher das Volumen des verbrauchten Gases anzeigt.

Eine Temperaturkompensationseinrichtung für eine Gasdurchflußmeßvorrichtung, insbesondere für industrielle Zwecke, muß eine Reihe von Bedingungen erfüllen. In erster Linie muß die Temperaturkompensationseinrichtung selbsttätig und genau für eine lange Zeitspanne funktionieren. Darüber hinaus sollte die Einrichtung nur geringe und nicht häufige Überwachungsarbeiten erforderlich machen. Schließlich sollte diese Einrichtung Mittel umfassen, durch die die Genauigkeit in einfachster Weise periodisch überprüft werden kann.

Der. Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturkompensationseinrichtung für eine Durchflußmeßvorrichtung so zu gestalten, daß die vorerwähnten Bedingungen erfüllt werden. Diese Aufgabe wird bei einer Temperaturkompensationseinrichtung für

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eine Durchflußmeßvorrichtung, mit einem von dem durch die Vorrichtung strömenden Medium angetriebenen Antriebseiement und einer ersten diesem zugeordneten Anzeigevorrichtung, mit einem Temperaturfühler für das Medium, einer mit diesem verbundenen Steuerkurve, deren Stellung sich mit der Temperatur des Mediums ändert, mit einem Eurventaster, der längs einer Bogenbahn schwingt, die an einem Ende durch die Steuerkurve und am anderen Ende durch einen einstellbaren Anschlag begrenzt ist, und mit einer zweiten Anzeigeeinrichtung, die die Länge der Bogenbahn des Kurventasters angibt, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kurventaster durch einen vom Antriebselement angetriebenen Mechanismus in beiden Eichtungen seiner Bewegungsbahn angetrieben ist.

Die erfindungsgemäße Temperaturkompensationseinrichtung umfaßt eine Einrichtung zum Anzeigen des temperaturkorrigierten Gasvolumens und gleichzeitig des unkorrigierten Gasvolumens, so daß Genauigkeitsprüfungen leicht durchgeführt werden können. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist ferner Merkmale auf, die die Genauigkeit des Arbeitens der Einrichtung verbessern und deren ununterbrochenen Einsatz über eine lange Zeit bei nur minimalen Serviceleistungen verglichen mit den bekannten Einrichtungen - dieser Art ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung umfaßt somit einen Kurventaster, der sich längs einer Bogenbahn bewegt, deren Länge durch die

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Temperatur des fließenden Mediums bestimmt ist, wobei die Schwinggeschwindigkeit des Kurventasters durch das Gasvolumen bestimmt wird, das durch die Meßvorrichtung in dem Zeitraum strömt und das durch eine Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.

Gemäß der Erfindung ist der Kurventaster in beiden Schwingrichtungen zwangsläufig angetrieben. Diese Anordnung bewirkt eine besondere Genauigkeit über einen langen Zeitraum im Vergleich zur Verwendung von nicht zwangsläufigen Antriebseinrichtungen in einer oder in beiden Richtungen, wie dies bei Feder- oder Schwerkraftantrieben der Fall ist, da solche Einrichtungen gefährdet sind, durch Verschmutzung mit Staub oder dergleichen nach längerer Gebrauchszeit ungenau und unbrauchbar zu werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Kurventaster eine Friktionsfläche zum Anschlagen an die Steuerkurve und die Oberfläche der Steuerkurve ist aufgerauht. Vorzugsweise ist die Friktionsfläche des Kurventasters durch eine Hülse aus Gummi oder Kunststoff, wie Polyäthylen, Nylon oder dergleichen gebildet und die Oberfläche der Steuerkurve ist durch Vorsehen einer Riffelung aufgerauht. Diese Vorkehrungen verhindern einen Schlupf zwischen dem Kurventaster und der Oberfläche der Steuerkurve bei der Berührung, so daß die kurvenförmige Bewegungsbahn des Kurventasters durch die Stellung der Kurvenbahn genau bestimmt ist.

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Darüber hinaus umfassen vorzugsweise die Antriebsmittel zum Schwingantrieb des Kurventasters einen Exzenterstift, der durch das Antriebselement angetrieben wird und einen Hebel, der auf dem Exzenterstift durch eine Stift-Schlitzverbindung gelagert und schwenkbar mit dem Kurventaster verbunden ist, um dessen Schwingen zu bewirken, wenn der Exzenterstift angetrieben wird, wobei die Stift-Schlitzverbindung einen Leerlauf besitzt, um fortdauernden Antrieb des Exzenterstiftes zu ermöglichen, wenn die Schwingung des Kurventasters durch dessen Anlegen an die Steuerkurve begrenzt wird.

Die erfindungsgemäße Yorrichtung kann darüber hinaus vorteilhafterweise eine voreinstellbare Einrichtung umfassen, die das zweite Ende der Bogenbahn des Kurventasters begrenzt und die einen verstellbaren Anschlag umfaßt, der den Leerlauf in der Stift-Schlitzverbindung begrenzt. Der verstellbare Anschlag kann eine federvorgespannte Einstellschraube umfassen, die vorspringt, um eine Begrenzung der Schlitzlänge der Stift-Schlitz-Verbindung zu bilden. Eine solche Einstellschraube wird eingestellt, um das Instrument zur genauen Anzeige bei einer gegebenen Temperatur zu justieren. In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturkompensationseinrichtung für eine Durchflußmeßvorrichtung dargestellt. In dieser Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Darstellung der Tempe-

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raturkompensationseinrichtung, deren Gehäuse zum Teil aufgebrochen dargestellt ist, wobei der Betätigungsmechanismus in einer ersten Stellung steht und

Pig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende perspektivische Teilansicht, in der sich die Teile des Betätigungsmechanismus in einer zweiten Stellung befinden.

Die Temperaturkompensationseinrichtung umfaßt ein Gehäuse 10, das eine Endplatte 11 umfaßt, die an einem Kanal befestigt werden kann, durch den zu messendes Gas geleitet wird. Das Gehäuse trägt ein Chassis 12, in dem die meisten der beweglichen Teile gelagert sind. Das Chassis 12 umfaßt ein vorderes und ein hinteres vorspringendes Seitenteil 12a und 12b. Durch eine öffnung in der Endplatte 11 und im Chassis 12 ragt eine Antriebswelle 13 hindurch, die eine Schnecke 14 trägt und die mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Durchflußmeßvorrichtung zwagsläufig so gekuppelt ist, daß sie vom Schaufelrad der Meßvorrichtung in Umlauf versetzt wird. Die Schnecke 14 kämmt mit einem Schneckenrad 15 auf einer Welle 16, die in den Seitenteilen 12a und 12b des Chassis 12 gelagert ist und die ein Stirnzahnrad 17 trägt.

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Die Einrichtung umfaßt ein Stirnzahnradgetriebe, das durch dieses Stirnzahnrad 17 angetrieben ist und aus den Wellen 18, 19 und 20 besteht, die parallel zur Welle 16 verlaufen und in den Seitenteilen 12a und 12b des Chassis 12 gelagert sind. Die Welle 18 trägt ein Stirnzahnrad 21, das mit dem Stirnzahnrad 17 kämmt und ebenfalls mit einem Stirnzahnrad 22 auf der Welle 19 in Eingriff steht. Auf der Welle 19 ist ein weiteres Stirnzahnrad 23 angeordnet, das mit einem Stirnzahnrad 24 auf der Welle 20 kämmt. Die Welle 20 trägt ferner ein anderes Stirnzahnrad 25, das mit einem Zahnrad 26 eines UmdrehungsZählers 27 kämmt. Auf diese Weise sind die Wellen 18, 19, 20 und die Drehzahlanzeigeinrichtung 27 direkt von der Antriebswelle 13 und der Schnecke 14 in Abhängigkeit von dem Gasvolumen angetrieben, das durch die Durchflußmeßvorrichtung fließt, wobei die Temperatur unberücksichtigt bleibt.

Die Welle 20 ist in den beiden Seitenteilen des Chassis 12 gelagert und ein Bereich 28 dieser Welle erstreckt sich durch den vorderen Seitenteil 12a des Chassis 12 hindurch. Der Wellenbereich 28 trägt an seinem Ende ein Rad 29 mit einem exzentrischen Stift 30., Der Stift 30 ragt in einen länglichen Schlitz 31 eines Hebels 32 hinein, so daß der Stift 30 verschiebbar im Schlitz 31 gelagert ist. Der Hebel 32 ist mit zwei gelochten Vorsprüngen 33, 34, die sich zu beiden Enden des Schlitzes 31 vom Hebel 32 vorwärts erstrecken, versehen. Eine Einstellschrau-

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be 35 erstreckt sich durch die Öffnung des unteren Torsprunges 33 des Hebels 32 und ist so einstellbar, daß sie den gelochten Vorsprung 33 um ein großes oder kleines Stück überragt. Die Öffnung im Vorsprung 33 ist zu diesem Zweck mit Gewinde versehen und die Einstellschraube 35 verläuft parallel zum Schlitz 31. Eine "Feder 36 ist zwischen den Kopf der Schraube 35 und den unteren Vorsprung 33 eingeschaltet, um ein Festhalten der Schraube in einer vorbestimmten Stellung zu unterstützen.

Der Stift 30 erstreckt sich durch den Schlitz 31 im Hebel 32 und das dem Rad 29 abgewandte Ende ist schwenkbar von einem Anschlag 37 aufgenommen. Zwischen den Hebel 32 und den Anschlag 37 ist auf dem Stift 30 eine Unterlegscheibe 38 angeordnet. Parallel zum Schlitz 31 im Hebel 32 erstreckt sich vom Anschlag 37 aufwärts ein zylindrischer Stift 39 durch die Öffnung des oberen Vorsprunges 34 des Hebels 32 hindurch. Der Stift 39 ist von einer Druckfeder 40 umgeben, die sich an der unteren Seite des Vorsprunges 34 und der oberen Fläche des Anschlages 37 abstützt.

An seinem oberen Ende ist der Hebel 32 bei 41 gelenkig mit einem Kurventaster 42 verbunden. Der Kurventaster 42 ist von einer Welle 43 getragen, die mit einem Ende in dem Seitenteil 12a des Chassis 12 gelagert ist. Der Kurventaster 42 ist mit der Welle 43 durch eine Freilaufkupplung 44 in einer Drehrichtung verbunden, die zwischen dem Seitenteil 12a des Chassis und dem Kurven-

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taster 42 auf der Welle 43 angeordnet ist. Der Kurventaster 42 umfaßt einen radialen Arm 45 mit einem rückwärts abgebogenen Finger 46, der mit einer Hülse 47 aus Kunststoff "bedeckt ist.

Das andere Ende der Welle 43 trägt ein Kegelrad 48, das mit einem Zahnrad 49 eines Umdrehungszahlers 50 verbunden ist.

Ein schraubenlinienförmig gewickelter Bimetall-Temperaturstreifen 51, der auf einem Stab 52 angeordnet ist, liegt außerhalb des Gehäuses 10 der Einrichtung im Strömungsweg des Gases durch die Durchflußmeßvorrichtung hindurch. Der Stab 52 erstreckt sich durch die Endplatte 11 des Gehäuses hindurch und trägt an dem innerhalb des Gehäuses liegenden Ende ein Steuerkurvenelement in Form eines Steuerkurvenrades 53, das eine geriffelte Steuerkurvenfläche 54 trägt, die vom Stab 52 aus axial gerichtet ist. Das Steuerkurvenrad 53 ist so angeordnet, daß die geriffelte Steuerkurvenfläche 54 in der Bewegungsbahn des Fingers 46 des Kurventasters 42 liegt. Das Steuerkurvenrad 53 trägt eine visuelle Temperaturskala 55· Ein Zeiger 52 erstreckt sich vom Umdrehungszähler 50 aus in die Nähe der Skala 55, wenn sich das Steuerkurvenrad 53 in Abhängigkeit von Temperaturechwankungen dreht, die vom Bimetallstreifen 51 festgestellt werden, der Zeiger 56 grob die entsprechende Temperatur auf der Skala 55 anzeigt.

Im Betrieb strömt Gas durch die zugeordnete Durchflußmeßvorrich-

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tung (nicht dargestellt) und "bewirkt dabei ein Umlaufen des Schaufelrades der Meßvorrichtung, was die Welle 13 antreibt, die als Antriebselement für die Temperaturkompensationseinrichtung wirkt. Durch das zugeordnete Zahnradgetriebe und die Wellen 18, 19 und 20 wird dieser Antrieb auf den Umdrehungszähler 27 übertragen, um das tatsächliche Volumen des durch die Meßeinrichtung fließenden Gases anzuzeigen, wie vorher beschrieben worden ist, ohne daß dabei die Temperatur berücksichtigt wird. Der Umdrehungszähler 27 stellt somit eine erste Volumenanzeigeeinrichtung dar, die mit der Welle 13 in Verbindung steht.

Der Bimetallstreifen 51 bildet einen Temperaturfühler und berührt das Gas, das durch die Meßeinrichtung fließt und bewirkt ein Drehen des Stabes 52 und des Steuerkurvenrades 53 in Abhängigkeit von der Temperatur des strömenden Gases. Die Drehstellung des Steuerkurvenrades 53 und folglich die genaue Lage der geriffelten Kurvensteuerfläche 54, gegen die der Finger 46 des Kurventasters 42 schlägt, ist auf diese Weise durch die Temperatur des fließenden Gases bestimmt. Der Anschlag des Pingers 46 begrenzt die bogenförmige Schwingungsbewegung des Kurventasters 42, die nachfolgend beschrieben wird.

Die Welle 20 ist von der Welle 13 über das Zahnradgetriebe, wie vorbeschrieben angetrieben, so daß das Rad 29 entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft. Beim Umlauf läuft der exzentrische Stift 30

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um den Wellenbereich 28 um und "bewegt sich im Schlitz 31 des Hebels 32 auf und ab, wodurch der Hebel 32 um die Anlenkung 41 an den Kurventaster 42 schwingt. Läuft das Rad 29 aus der in Pig, 1 der Zeichnung veranschaulichten Stellung heraus in die Stellung hinein, die in Fig. 2 dargestellt ist, bewegt sich der Stift 30 im Schlitz 31 aufwärts und trägt den Anschlag 37 mit sich unter Komprimieren der Feder 40 gegen den oberen Vorsprung 34. Diese Bewegung und das Zusammendrücken bewirkt ein Verschwenken des Kurventasters 42 um die Welle43 aus der in Mg. dargestellten Stellung in die in !Fig. 2 gezeigte Lage, in der die Friktionsfläche 47 am Finger 46 des Bogentasters 42 die genaue Lage der Steuerkurvenfläche 54 berührt, die durch die Temperatur des strömenden Gases bestimmt ist. Wenn der Hebel 32 durch das Umlaufen des Rades 29 fortfährt den Kurventaster 42 nach rechts in Fig. 2 nach dem Anlegen an die Steuerkurvenfläche 54 zu drücken, wird diese Bewegung als Leerlauf durch die Bewegung des Stiftes 39 weiter durch die Öffnung im oberen Vorsprung 34 des Hebels 32 hindurch entgegen der Kraft der Feder absorbiert, wenn sich der Stift 30 weiter im Schlitz 31 aufwärts bewegt.

Da der Stift 30 am Rad 29 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft, bewegt sich der Stift 30 und der zugeordnete Anschlag zurück abwärts im Schlitz 31 im Hebel 32 als Leerlauf, bis der Anschlag 37 sich gegen das Ende der Einstellschraube 35 legt. Berührt der Anschlag 37 die Einstellschraube 35, ist eine wei-

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tere Abwärtsbewegung im Schlitz 31 verhindert und damit bewirkt ein weiteres Umlaufen des Rades 29 daß der Hebel 32 den Kurventsober 42 von der Steuerkurvenfläche 54 zurück in die in Fig. 1 dargestellte Stellung bewegt und danach wird der Zyklus wiederholt, wodurch ein Schwingen des Kurventasters 42 längs einer Bogenbahn erzeugt wird. Auf diese Weise bildet die Einstellschraube 35 einen Anschlag, der die bogenförmige Schwingbewegung des Kurventasters 42 an einem Ende und die Steuerkurvenflache 54 diese Bewegungsbahn am anderen Ende begrenzt.

Wenn der Kurventaster 42 schwingt, entkuppelt eine Freilaufkupplung 44 bei der Bewegung nach rechts in Fig. 1, kuppelt jedoch während der Bewegung nach links, so daß die Welle 43 schrittweise umläuft und den Umdrehungszähler 50 antreibt. Auf diese Weise registriert der Umdrehungszähler 50 die Schwingungen des Kurventasters 42 in einer Richtung, wobei die länge der bogenförmigen Schwingbewegung durch die Einstellschraube 35 und die gefühlte Temperatur und die dadurch eingestellte Steuerkurvenfläche 54 bestimmt ist. Die Einstellschraube 35 wird anfänglich eingestellt, um die Temperaturkompensationseinrichtung zu eichen. Der Kurventaster 42 wird also in beiden Richtungen, nämlich zur Steuerkurvenflache 54 hin und von dieser weg, durch den Hebel 32 angetrieben, der seinerseits vom Rad 29 und dem Wellenbereich 28 angetrieben ist.

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Claims

Patentansprüche

1.) Temperaturkompensationseinrichtung für eine Durchflußmeßvorrichtung, mit einem von dem durch die Vorrichtung strömenden Medium angetriebenen Antriebselement und einer ersten diesem zugeordneten Anzeigeeinrichtung, mit einem Temperaturfühler für das Medium, einer mit diesem verbundenen Steuerkurve, deren Stellung sich mit der Temperatur des Mediums ändert, mit einem Kurventaster, der längs einer Bogenbahn schwingt, die an einem Ende durch die Steuerkurve und am anderen Ende durch einen einstellbaren Anschlag begrenzt ist, und mit einer zweiten Anzeigeeinrichtung, die die Länge der Bogenbahn des Kurventasters angibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurventaster (42) durch einen vom Antriebselement (13) angetriebenen Mechanismus in beiden Richtungen seiner Bewegungsbahn angetrieben ist.

2. Temperaturkompensationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurventaster (42) eine Friktionsfläche (46) zum Anschlagen an die Steuerkurve umfaßt und daß die Steuerkurvenfläche (54) aufgerauht ist.

3. Temperaturkompensationseinrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Mechanismus zum Antrieb des Kurventasters (42) einen Exzenterstift (30), der vom Antriebselement (13) in Umlauf versetzt wird und einen dem Exzenterstift über eine Stift-Schlitzverbindung zugeordneten und schwenkbar am Kurventaster (42) angelenkten Hebel (32) umfaßt.

4. Temperaturkompensationseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurventaster (42) eine zweite Anzeigeeinrichtung (50) über eine Freilaufkupplung (44) antreibt, so daß die zweite Anzeigeeinrichtung die Länge der bogenförmigen Bewegungsbahn des Kurventasters in nur einer Richtung anzeigt.

5. Temperaturkompensationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler einen schraubenlinienförmig aufgewickelten Bimetallstreifen (51) umfaßt und daß die Steuerkurvenfläche (54) an einer Scheibe ausgebildet ist, die in Abhängigkeit von temperaturinduzierten Drehungen des BimetallStreifens (51) umläuft, wobei die .Steuerkurvenfläche (54) in axialer Richtung koaxial zur Achse des BimetallStreifens (51) gerichtet ist.

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