DE2635015B2 - Volumenzähler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Volumenzähler für Flüssigkeiten, dessen Gehäuse einen Einlauf aufweist, der rciit einem Auslaut' über einen durch einen Kreisbogen verlaufender» Kanal verbunden ist, dessen Innenwand von einer um eine zentrisch zum Kanal angeordnete Drehachse umlaufenden Nabe gebildet ist, auf der zumindest zwei Flügel angeordnet sind, die zwischen sich gleiche Volumina des Kanals abteilen und die um je einen parallel zu der Drehachse liegenden Zapfen aus einer außerhalb des Kanals liegenden Ruhestellung in eine den Kanal weitgehend abdichtenden Wirkstellung verschwenkbar gelagert sind, wobei die Position der Flügel durch eine im Innern der Nabe befindliche Verstelleinrichtung ggf. im Zusammenwirken mit der Kanalaußenwand gesteuert wird.

Ein derartiger Volumenzähler ist aus der US-Patentschrift Nr. 21 96 931 bekannt. Das Ein- und Ausschwenken der Flügel wird so gesteuert, daß in der Höhe des Einlaufs des Kanals die Ausschwenkbewegung beginnt und hinter der Einlauföffnung die maximale Abdichtung des Kanals durch den Flügel erreicht wird. Bei einer Weiterdrehung der Nabe setzt die Einschwenkbewegung wieder ein, die in Höhe des Auslaufs des Kanals vollständig abgeschlossen ist. Wesentlich für die Funktion dieser Art von Volumenzählern ist, daß in jeder Stellung der Nabe mindestens ein Flügel den Kanal praktisch vollständig abdichtet.

Die Flügel sind an einem Ende eines Hebels befestigt, dessen anderes Ende über ein Drehgelenk und eine Zugfeder mit einem ortsfesten Ring verbunden ist, auf dem die Federn umlaufen können. Das mit dem Drehgelenk versehene Ende des Hebels läuft entlang einer Nockenkurve, durch die der' Abstand des Drehgelenks des Hebels vom Mittelpunkt des Ringes variiert wird. Da das mit dem Flügel versehene Ende des Hebels in einem konstanten Abstand vom Mittelpunkt der Nabe geführt wird, ändert sich durch die erwähnte Abstandsänderung des Drehgelenks die Winkelstellung des Hebels und damit des mit ihm verbundenen Flügels. Nachteilig an diesem bekannten Volumenzähler ist das Erfordernis der äußerst exakten Justierung der Anordnung und Einhaltung der Stellung des ausgeklappten Flügels. Erfolgt nämlich die Verschwenkung des Flügels zu weit, reibt dieser an der Außenwand des Flüssigkeitskanals, während bei einer zu geringen Verschwenkung die von der Messung nicht erfaßten Flüssigkeitsmengen zu groß werden, wodurch eine Ungenauigkeit der Messung entsteht. Damit die Verstelleinrichtung diese exakte Stellung der Flügel gewährleisten kann, muß sie auf die Flügel große Kräfte einwirken lassen können. Hierdurch werden die entstehenden Reibungskräfte notwendigerweise vergrößert, so daß der Strömungswiderstand des Volumenzählers nicht in dem erwünschten Maße klein gehalten werden kann.

Aus der deutschen Auslegeschrift 15 73 099 und aus

rlnr C;«_m„„r In,·ml,-IC 1OC7 U„ft Q C„li„„ CQ7 U\<- CO1

UU (-MV-IIIIrI l^~£jVUOt,lll III l„ri/f,ll\,llU, U^ll^-ll \ß\JI L/l·} \S~> I

sind sogenannte Treibschieberzähler bekannt, bei denen der Flüssigkeitskanal durch Sieber versperrt wird, die in der Nabe elastisch gelagert sind und daher einen Druck auf die Kanalwandung ausüben. Der Ein- und der Auslauf des Kanals ist jeweils mit einer Steuerkurve versehen, durch die das Aus- bzw. Einfahren des Treibschiebers gesteuert wird. Auch diese Treibschieberzähler weisen den Nachteil auf, daß sie einen relativ hohen Strömungswiderstand bilden, da durch die Reibung der Treibschieber an der Kanalwand bzw. den Steuerkurven der Drehbewegung der Nabe erhebliche Widerstände entgegengesetzt werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Volumenzähler der eingangs erwähnten Art zu erstellen, bei dem die Steuerung der H Verschwenkung der Flügel wesentlich vereinfacht und eine Verminderung des Strömungswiderstandes des Voiumenzählers erzielt wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstelleinrichtung nur die Ausschwenk- und Einschwenkbewegung der Flügel steuert, die in ihrer Wirkstellung an gegenüber den Flügeln stromab angeordneten Anschlägen der Nabe anliegen.

Bei dem erfindungsgemäßen Volumenzähler müssen die Flügel durch die Verstelleinrichtung nicht mehr in >=> ihrer exakten Position gehalten werden. Bei strömender Flüssigkeit werden sie in ihrer Wirkstellung gegen den Anschlag gedrückt. In dieser Position kann lediglich vorgesehen werden, daß die Verstelleinrichtung das Zurückdrücken des in Wirkstellung befindlichen Flügels jo in seine Ruhestellung bei stehender Flüssigkeit bzw. eventuell auftretender Rückschlagstromung verhindert wird. Hierzu muß aber von der Verstelleinrichtung während des Zählvorganges keine Kraft auf den Flügel ausgeübt werden. Dadurch, daß die Verstelleinrichtung J) nur noch die Funktion hat, das Ausklappen des Flügels einzuleiten und den Übergang von der Wirkstellung in die Ruhestellung durchzuführen, werden die durch die Verstelleinrichtung auf die durch die Flüssigkeit mitgenommenen bzw. auf die die Flügel tragende Nabe übertragenden Reibungskräfte erheblich vermindert. Dadurch läßt sich eine bei Volumenzählern immer angestrebte Verringerung des Strömungswiderstandes erzielen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des VoIu- -r> menzählers die Ansteuerung der Flügel konstruktiv erheblich einfacher lösen läßt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Wirkstellung der Flügel deren stromauf liegende Rückseite angenähert radial ausgerichtet. Dadurch wird ">o eine optimale Kraftübertragung von der strömenden Flüssigkeit auf die Nabe erzielt.

In besonders einfacher Weise wird die Einschwenkbewegung der Flügel bei dem erfindungsgemäßen Volumenzähler dadurch bewirkt, daß die Verstellein- v. richtung für die Flügel eine in den Umlaufweg der sich in Wirkstellung befindlichen Flügel ragende, an der radial außenliegenden Wandung des Kanals vorgesehene Anlaufkurve aufweist, die in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Auslauf auf dem inneren Durchmesser wi des Kanals endet. Zweckmäßigerweise sind dafür die stromab liegenden Stirnseiten der Flügel in Anpassung an die Anlaufkurve abgerundet. Zweckmäßigerweise entspricht diese Abrundung auch dem Außendurchmesser der Nabe, damit die eingeschwenkten Flügel den Nabenmantel ohne Absatz fortführen, so daß durch die eingeschwenkten Flügel keine Wirbelbildung entsteht.

Zur Vermeidung einer Wirbelbiidun⁰' beim Ausschwenken der Flügel ist in der radial außenliegenden Wandung des Kanals eine Ausnehmung vorgesehen, die sich über den Umfangsabschnitt erstreckt, über den die Verschwenkung jedes Flügels in seine Wirkstellung erfolgt Die Flüssigkeit kann aufgrund der Ausnehmung frei um den ausschwenkenden Flügel herum strömen, wodurch das Sirömungsverhalten in dem Kanal im Sinne einer verminderten Wirbelbildung verbessert wird.

Eine bevorzugte und besonders einfache Ausführungsform für die Verstelleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils zwei Flügel diametral gegenüberliegen und über eine radial verschiebbare Zahnstange, deren Enden jeweils in ein starr mit jedem Flügel verbundenes Zahnsegment eingreifen, so in kinetischer Verbindung miteinander stehen, daß sich jeweils der eine der beiden Flügel in seiner Wirkstellung und der andere in seiner Ruhestellung befindet Diese Verstelleinrichtung gestaltet sich insbesondere im Zusammenwirken mit der erwähnten, das Einschwenken der Flügel steuernden Anlaufkurve besonders einfach, da keine zusätzlichen Maßnahmen für die Verschwenkung ergriffen werden müssen.

Eine weitere, sehr einfache Verstelleinrichtung weist eine innerhalb der hohl ausgebildeten Nabe ortsfest auf der Drehachse angeordnete Kurvenscheibe auf, auf der sich jeder Flügel mit einem drehfest mit ihm verbundenen Nockensegment abstützt. Dabei ist die zentrale Kurvenscheibe vorzugsweise mit einem mit einer entsprechenden Auskehlung in den Nockensegmenten zusammenwirkenden und die Verschwenkung des Flügels in seine Wirkstellung einleitenden Finger sowie mit einem die Wirkstellung sichernden Kreissegment versehen, dem ein entsprechendes Kreissegment jedes Nockensegmentes zugeordnet ist. Dabei geht wiederum vorzugsweise die Auskehlung jedes Nockensegmentes in eine Nase über, die sich in Wirkstellung des Flügels an ein vorzugsweise drehbares Anschlagrad der zentralen Kurvenscheibe anlegt.

Auf diese Weise wird bereits durch die geschickte Ausgestaltung der Kurvenscheibe und der Nockensegmente der Flügel die komplette Ausschwenkung der Flügel gesteuert.

In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung entlang seiner Drehachse,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie H-II der F i g. 1 und

F i g. 3 einen F i g. 2 entsprechenden Schnitt einer weiteren Ausführungsform.

Danach durchquert die bei 1 ankommende Flüssigkeit die Durchflußöffnungen 2 der Buchse 3, die durch die Befestigungselemente 4 und die Dichtungen 5 und 6 die flüssigkeitsdichte Befestigung des Gehäuses 7 und der Trennwand 8 am Grundkörper 9 gewährleistet. Dabei ist die Dichtung 5 eine Ringdichtung mit kreibförmigem Querschnitt. Der Grundkörper 9 begrenzt den oberen Teil der Kammer 10, von wo die Flüssigkeit durch die öffnung 11 ausströmen kann. Bevor die Flüssigkeit in die Kammer 10 eindringen kann, muß sie den Einlauf 12 des Gehäuses 7 unterhalb der Trennwand 8 durchqueren und den kreisförmigen Kanal 13 durchströmen, der in einer als Auslauf 15 dienenden Durchflußöffnung der Trennwand 8 mündet.

Beim Durchströmen des Kanals 13 dreht die Flüssigkeit durch die Flügel 16 eine um die Drehachse 18 umlaufende Nabe 17. Diese ist durch die Schrsube 19

mit einem Flansch 20 drehfest verbunden, der seinerseits drehfest mit einer in einer dichten Glocke 22 gelagerten Welle 21 verbunden ist. Durch an der Welle 21 drehfest angeordnete Magnetelemente 23 werden die auf der Außenseite der Glocke 22 an einem Außenteil 24 angeordneten Magnetelemente 23b mitgedreht. Das Außenteil 24 wiederum treibt unter Einfügung von konischen Verzahnungen 24a die Welle 24b einer Zähleinrichtung für die Umdrehungen der Nabe 17.

Die Flügel 16 sind drehbar auf einem Zapfen 25 zwischen unteren Unterlegscheiben 26 und oberen Unterlegscheiben 27 angebracht und so geformt, daß sie in ihrer Ruhestellung vollständig in die Nabe 17 versenkt sind bzw. in Wirkstellung den Kanal 13 dichtend abschließen.

Die vier Flügel sind jeweils drehfest mit je einem Zahnsegment 28 verbunden. Außerdem sind die sich jeweils diametral gegenüberliegenden Flügel 16 über radial verschiebbare Zahnstangen 30, 31, deren Enden jeweils in eines der Zahnsegmente 28 eingreifen, so miteinander verbunden, daß das Ausschwenken eines Flügels von dem Einschwenken des zugeordneten gegenüberliegenden Flügels gesteuert wird. Dabei sind die Zahnstangen rechtwinklig zueinander angeordnet. Eine am Ende des Kanals 13 angeordnete Anlaufkurve steuert das Einschwenken des Flügels 16a, sobald sich dieser Flügel am rechten Rand der Durchflußöffnung 15 in der Trennwand 8 befindet und durch den Kanal 13 ein Flüssigkeitsvolumen herangeführt hat, das in diesem Kanal zwischen zwei aufeinanderfolgende Flügel begrenzt wird.

Wie F i g. 2 zeigt, befinden sich immer zwei Flügel in Wirkstellung, wobei ihre Verschwenkbewegung in die Wirksteiiung durch einen Anschlag 32 auf der Nabe 17 begrenzt wird. Zur gleichen Zeit sind die beiden anderen Flügel in die Nabe 17 in die Ruhestellung versenkt.

Um das aufeinanderfolgende Ausschwenken jeder der Flügel 16 zu erleichtern, ist in der radia außenliegenden Wandung des Kanals 13 eine Ausneh mung 33 vorgesehen, die sich über den Umfangsab schnitt erstreckt, über den die Verschwenkung eine; jeden Flügels 16 in seine Wirkstellung erfolgt. Dadurch kann während des Verschwenkungsvorganges die Flüssigkeit frei um den betreffenden Flügel strömen wodurch eine Wirbelbildung verhindert wird.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform unter·

ίο scheidet sich von der in Fig. 1 und 2 dargestellter Ausführungsform nur in der Verstelleinrichtung für die Flügel 16.

In dieser Ausführungsform sind die Flügel 16 drehfest mit Nockensegmenten 34 verbunden, die die Zahnsegmente 28 ersetzen und die mit einer zentralen Kurvenscheibe 35 zusammenwirken. Diese ortsfest angeordnete Kurvenscheibe 35 weist einen Finger 36 auf, der mit einer Auskehlung 37 in dem Nockensegment 34 zusammenwirkt, um den Verschwenkvorgang der Flügel 16 aus der Ruhestellung in die Wirkstellung einzuleiten. Außerdem weist die zentrale Kurvenscheibe 35 ein Kreissegment 38 auf, das mit einem Kreissegment 39 an den Nockensegment 34 zusammenwirkt, um die Flügel 16 in der Wirkstellung zu halten.

Nach Einleitung des Verschwenkvorganges der Flügel 16 durch das Zusammenwirken des Fingers 36 mit der Auskehlung 37 wird eine Nase 40 des Nockensegmentes 34 von einem Anschlagrad 41 beaufschlagt, das sich frei um seine Achse dreht, damit der Verschwenkvorgang gleichmäßig und ohne Erschütterung sowie ohne Verschleiß der Teile stattfindet. Das Einschwenken der Flügel 16 in ihre Ruhestellung wird durch ein Kurvensegement 42 bewirkt, das den Kanal 13 im Bereich des Auslaufs stetig verengt und so geformt ist, daß der Flügel 16 kontinuierlich eingeklappt wird.

Im übrigen ist die Arbeitsweise genau die gleiche wie die der vorherigen Ausführungsform.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 Patentansprüche:

1. Volumenzähler für Flüssigkeiten, dessen Gehäuse einen Einlauf aufweist, der mit einem Auslauf über einen durch einen Kreisbogen verlaufenden Kanal verbunden ist, dessen Innenwand von einer um eine zentrisch zum Kanal angeordnete Drehachse umlaufenden Nabe gebildet ist, auf der zumindest zwei Flügel angeordnet sind, die zwischen sich gleiche Volumina des Kanals abteilen und die um je einen parallel zu der Drehachse liegenden Zapfen aus einer außerhalb des Kanals liegenden Ruhestellung in eine den Kanal weitgehend abdichtenden Wirkstellung verschwenkbar gelagert sind, wobei die Position der Flügel durch eine im Innern der Nabe befindliche Verstelleinrichtung ggf. im Zusammenwirken mit der Kanalaußenwand gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (30,31,36,15) nur die Ausschwenk- und Einschwenkbewegung der Flügel (16) steuert, die in ihrer Wirkstellung an gegenüber diesen Flügeln stromab angeordneten Anschlägen (32) der Nabe (17) anliegen.

2. Volumenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Wirkstellung der Flügel deren stromauf liegende Rückseite angenähert radial liegt.

3. Volumenzähler nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung für die Flügel eine in den Umlaufweg der sich in Wirkstellung befindlichen Flügel ragende, an der radial außenliegenden Wandung des Kanals (13) eingerichtete Anlaufkurve (42) aufweist, die in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Auslauf (15) auf dem inneren Durchmesser des Kanals endet.

4. Volumenzähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stromab liegende Stirnseite der Flügel in Anpassung an die Anlaufkurve abgerundet ist.

5. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der radial außenliegenden Wandung des Kanals eine Ausnehmung (33) vorhanden ist, die sich über den Umfangsabschnitt erstreckt, über den die Verschwenkung jedes Flügels in seine Wirkstellung erfolgt.

6. Volumenzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils zwei Flügel diametral gegenüberliegen und über eine radial verschiebbare Zahnstange (30, 31), deren Enden jeweils in ein starr mit jedem Flügel verbundenes Zahnsegment (28) eingreifen, so in kinetischer Verbindung miteinander stehen, daß sich jeweils der eine der beiden Flügel in seiner Wirkstellung und der andere in seiner Ruhestellung befindet.

7. Volumenzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine innerhalb der hohl ausgebildeten Nabe ortsfest auf der Drehachse (18) angeordnete Kurvenscheibe (35), auf der sich jeder Flügel mit einem drehfest mit ihm verbundenen Nockensegment (34) abstützt.

8. Volumenzähler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Kurvenscheibe (35) einen mit einer entsprechenden Auskehlung (37) in den Nockensegmenten (34) zusammenwirkenden und die Verschwenkung des Flügels in seine Wirkstc'lung einleitenden Finger (36) sowie ein die

Wirkstellung sicherndes Kreissegment (38) aufweist, dem ein entsprechendes Kreissegment (39) jedes Nockensegmentes zugeordnet ist

9. Volumenzähler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Auskehlung (37) in eine Nase (40) übergeht, die sich in Wirkstellung des Flügels an ein vorzugsweise drehbares Anschlagrad (41) der zentralen Kurvenscheibe (35) anlegt