DE2661086C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 24 47 858 ist eine Steuerungseinrichtung für einen zweiseitig wirkenden Verbraucher bekannt, bei der durch einen hydraulischen Strömungsmesser ein von der Flüssig­ keitströmung abhängiges Signal erzeugt wird, das mit einem Eingangssignal verglichen wird. Das aus beiden Signalen abgeleitete Differenzsignal wird zur Betätigung des Stellglie­ des eines Wegeventils benutzt. Der dort beschriebene Strömungsmesser ist beispielsweise in einer Verbraucherleitung angeordnet, in der er in zwei Richtungen durchströmbar ist. Er weist Einrichtungen zum Abgreifen des Verschiebeweges eines Strömungsfühlers auf.

Die bekannte Steuereinrichtung ist gerätetechnisch aufwendig, und der Strömungsmesser ist im Hochdruckbereich angeordnet.

Es liegt die Aufgabe vor, einen hydraulischen Strömungsmesser zu schaffen, der im Nieder­ druckbereich zwischen den Verbraucheranschlüssen und dem Tank angeordnet werden kann.

Die Aufgabe wird für einen hydraulischen Strömungsmesser der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Strömungsmesser nach dieser Erfindung hat in einem Gehäuse mit zwei alternativ beaufschlagbaren Verbraucheranschlüssen einen gemeinsamen Tankabfluß. Er weist einen aus zwei Meßfühlern bestehenden Strömungsfühler auf. Die Meßfühler sind in axialem Abstand zueinander auf einer Führungsstange be­ festigt und in entgegengesetzten Richtungen gegen Federkraft axial verschiebbar.

Der Strömungsmesser ist so ausgebil­ det, daß sein Wegmeßsystem ein elektrisches Ausgangssignal liefert, das für die Verwendung in einem elektro-hydraulischen Steuerkreis zur Betätigung eines zweiseitig wirkenden Verbrau­ chers besonders geeignet ist.

Nach Anspruch 2 dient als Wegmeßsystem für die Auslenkung des Strömungsfühlers ein in der Druckmittelkammer des Strömungsmessers angeordnetes Linear­ potentiometer, dessen Schleifer mit der Führungsstange für die Strömungsfühler fest verbunden ist und dessen elektrische Anschlüsse druckdicht aus dem Gehäuse des Strömungsmessers herausgeführt werden.

Der Strömungsmesser ist so ausgelegt, daß das System praktisch ohne Totzone arbeitet. Durch die Vorspannung der Federn in dem Strömungs­ messer ist es möglich, den Arbeitsbereich des Meßsystems in den Bereich turbulenter Strömung zu verlegen, so daß bei Umspringen der Strömung von laminar auf turbulent an der Meßkante keine Verfälschung des Anzeigeergebnisses auftritt. Dadurch ist ein lineares Ausgangssignal des Wegmeßsystems gesichert.

Die Anordnung des Wegmeßsystems in dem Druckmittelraum des Strömungsmessers besitzt den Vorteil, daß er druckfest und -dicht ausgelegt werden kann, da außer elektrischen Meßleitungen keine Anschlüsse aus dem Gehäuse herausgeführt werden müssen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Strömungsmessers ergibt sich aus dem Anspruch 3.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine hydraulische Steuereinrichtung mit einem Wege­ ventil in Serienschaltung mit einem Strömungsmesser nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt den Strömungsmesser.

Der hydraulische Steuerkreis nach Fig. 1 ist rein schematisch dargestellt und zeigt nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Bauelemente. Dabei wurde als Ventil ein stetig verstellbares Wegeventil 70 benutzt. Als Verbraucher 4 wurde eine Zylinder-Kolben-Einheit dargestellt; jedoch sind auch andere Verbraucher unbeschränkt anwendbar.

In der hydraulischen Steuereinrichtung ist an den beiden Tankanschlüssen des Wegeventils 70 der richtungsselek­ tierende Strömungsmesser 71 nach dieser Erfindung angeschlos­ sen. Es sei hier deshalb zuerst der Aufbau und die Funktion des Strömungsmessers 71 erläutert.

In Fig. 2 ist der Strömungsmesser 71 im Prinzip dargestellt. Er besitzt zwei Meßfühler 73.1 und 73.2, die in der Druck­ mittelkammer 11 mit axialem Abstand zueinander auf der Führungsstange 74 starr angeordnet sind. Die Meßfühler 73.1, 73.2 sind tellerförmig ausgebildet und weisen eine ausgeprägte umlaufende Steuerkante auf. Die Führungsstange 74 ist im Gehäuse 10 und einer Zwischenwand der Druckmittelkammer 11 in beiden Richtungen axial verschiebbar. Der axiale Abstand der Steuerkanten der beiden Meßfühler 73.1 und 73.2 entspricht der lichten Weite der radialen Abflußöffnung 72.3 im Gehäuse 10, die den Strömungsmesser 71 mit dem Tank verbindet. Der Querschnitt des Tankabflusses 72.3 kann dabei jede gewünschte Form annehmen, abhängig von der gewünschten Charakteristik des Strömungsmessers 71.

Die beiden radialen Einlaßöffungen 72.1 und 72.2 sind rechts bzw. links neben den Meßfühlern 73.1 und 73.2 angeordnet. Es ist jedoch dabei zu beachten, daß der geringste axiale Abstand jeder Einlaßöffnung 72.1 bzw. 72.2 von der Abflußöffnung 72.3 größer ist als der axiale Abstand der Steuerkanten der Meßfühler 73.1 und 73.2 voneinander.

Die Federn 75.1 und 75.2 stützen sich einerseits an den Lochblenden 76 ab, die sich wiederum am Gehäuse 10 über Sprengringe abstützen. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Federn eine untere Vorspannungsgrenze nicht unterschreiten. Andererseits stützen sich die Federn an der Gehäuseinnenwand bzw. an einer Zwischenwand axial ab, welche die Meßkammer 14 für den Istwertgeber 8.1 (Weggeber) von der Druckmittelkammer 11 trennt. Diese Zwischenwand gestattet einen Druckausgleich zwischen Druckmittelkammer 11 und Meßkammer 14.

Die Vorspannung der Federn 75.1 und 75.2 besitzt den Vorteil, daß dadurch der lineare Kennlinienbereich der Feder während der Messung und damit auch der lineare Kennlinienbereich des Strömungsmessers im Meßbereich nicht verlassen wird, so daß von dieser Seite her keine Verfälschung des Meßergebnisses zu erwarten ist.

Die Führungsstange 74 ist in den Lochscheiben 76 frei be­ weglich; sie besitzt jedoch einen Anschlag, um bei einer Auslenkung der Meßkörper die entsprechenden Lochblenden vor sich herzuschieben.

Aufgrund des vorgesehenen Meßbereiches des Strömungsmessers 71 ist der Schleifer 15.1 eines Linearpotentiometers 15 so angeordnet, daß er aus seiner Ruhestellung heraus in beide Richtungen verschoben werden kann und der Weggeber 8.1 (Istwertgeber) ein der herrschenden Strömung proportionales Signal liefert. Der Istwertgeber 8.1 und der Sollwertgeber 9.1, der den gleichen Meßbereich aufweist wie der Istwert­ geber, sind mit dem Eingang eines Vergleichers und Verstärkers 5 elektrisch verbunden und auf die Stellglieder 6.1, 6.2 des Wegeventils 70 geschaltet. Die beiden entgegengesetzten Verstellrichtungen des Ventils 70 erfordern in dem hydrau­ lischen Steuerkreis jedoch eine elektrische Sicherung der Stellglieder 6.1 und 6.2 untereinander. Diese wird durch Dioden 77, 78 mit entgegengesetzter Sperrichtung in den elektrischen Steuerleitungen erreicht.

Der Strömungsmesser 71 hat folgende Arbeitsweise:
Strömt beispielsweise Öl durch den Anschluß 72.2 in den Strömungsmesser 71, so werden die Meßfühler 73.1 und 73.2 mit der Führungsstange 74 nach links gegen die Kraft der Feder 75.2 verschoben. Die Feder 75.1 bleibt aufgrund ihrer Abstüt­ zung durch den Sprengring in ihrer gezeichneten Stellung. Die Steuerkante des Meßfühlers 73.2 gibt einen bestimmten Quer­ schnitt der Abflußöffnung 72.3 frei, so daß das Druckmittel zum Tank abfließen kann.

Der Durchflußmesser 71 ist in Fig. 1 an die beiden Tankab­ flüsse des Wegeventils 70 angeschlossen, bevor diese vereint werden. Da dies üblicherweise bereits in dem Ventilgehäuse vorgenommen wird, eignet sich der Strömungsmesser 71 besonders zum Einbau in das Ventil.

Es wird folgende Arbeitsstellung angenommen:
Zum Ausfahren des Verbrauchers 4 wird das Ventil 70 in Stellung I geschaltet. Der Rückstrom vom Verbraucher 4 zum Tank gelangt über die Leitung 72.2 zu dem Strömungsmesser 71 und verschiebt die Meßfühler 73.1 und 73.2 nach links. Dadurch gibt das Wegmeßsystem 8.1 ein positives Signal ab. Beim Auftreten eines Differenzsignals beim Sollwert/Istwert-Vergleich gelangt das elektrische Signal über Verstärker 5 und Diode 78 in den linken Elektromagneten 6.1, der das Wegeventil 70 im Korrektursinne bewegt.

Bei einer Einfahrbewegung des Verbrauchers 4 (Ventil 70 in Stellung II) läuft der analoge Vorgang ab, d. h. das Öl strömt über die Leitung 72.1 in den Strömungsmesser 71, verschiebt dort die Meßfühler 73.1 und 73.2 nach rechts, so daß es aus der Auslaßöffnung 72.3 zum Tank abfließen kann. Weicht die Einfahrbewegung von der gewünschten ab, so liegt am Ausgang des Verstärkers 5 ein negatives Signal an, das von der Diode 77 zu dem rechten Elektromagneten 6.2 durchgelassen wird, der den Hauptsteuerkolben im Korrektursinne betätigt. Je nach vor­ gegebenem Sollwert oder Sollwertprogramm läßt sich jede Verfahrgeschwindigkeit des Verbrauchers 4 realisieren. Im Stillstand des Verbrauchers 4 hat das Istwertsignal die Größe Null und die Steuerkanten der Meßfühler 73.1 und 73.2 decken die Abflußöffnung zum Tank so ab, daß keine Flüssigkeitsströ­ mung durch den Strömungsmesser vorliegt.

Der Sollwertgeber kann hierbei nur einen einzigen Wert für jede Verfahrrichtung aufweisen. Er kann aber auch ständig verändert werden, und zwar durch manuelle Eingriffe oder aufgrund einer Zeitplansteuerung, die ein festes Programm abtastet. Es ist auch möglich, daß der Sollwert durch einen Führungsstift oder ähnliches gebildet wird, der an einer Schablone entlanggleitet und dadurch elektrische Schalter betätigt, die elektrische Kontakte schließen oder öffnen.

Claims (3)

1. Hydraulischer Strömungsmesser (71) zur Messung einer Flüssigkeitsströmung eines Verbrauchers (4)
mit einer in einem Gehäuse (10) eingeschlossenen Druckmit­ telkammer (11),
mit Anschlüssen (72) für den Zulauf und Ablauf der Flüssigkeitsströmung, die mit axialem Abstand angeordnet sind,
mit einem Strömungsfühler (73), der zwischen den Anschlüs­ sen (72) axial beweglich ist
und der mit einer Steuerkante bei Axialbewegung in beiden Richtungen einen sich vergrößernden Strömungsquerschnitt freigibt,
mit Federn (75), durch welche der Strömungsfühler (73) federnd eingespannt ist, und mit einem Wegmeßsystem mit elektrischem Ausgangssignal, das mit dem Strömungsfühler (73) über eine Führungsstange (74) verbunden ist und durch das ein von der Durchflußmenge abhängiges Istwertsignal erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (11) einen konstanten Innenquerschnitt aufweist und drei Anschlüsse (72.1, 72.2, 72.3) besitzt, von denen zwei Anschlüsse (72.1, 72.2) mit Abstand beidseits des Strömungsfühlers (73.1, 73.2) außerhalb dessen Bewegungsbereichs am Gehäuse (10) angeordnet und mit je einem der Rücklaufanschlüsse des Verbrauchers (4) verbindbar sind, und von denen der dritte Anschluß ein radialer Mittenanschluß (72.3) ist, der zwischen den beiden anderen Anschlüssen (72.1, 72.2) liegt und mit dem Tank verbindbar ist, daß der Strömungsfühler aus zwei Meßfühlern (73.1, 73.2) besteht, deren Querschnitt dem Innenquerschnitt der Kammer (11) entspricht und die einen axialen Abstand haben, der der lichten Weite der Öffnung des Mittenanschlusses (72.3) entspricht, daß die Federn (75.1, 75.2) den Strömungsfühler von beiden Seiten derart einspannen, daß die Meßfühler (73.1, 73.2) den Mittenanschluß (72.3) im Stillstand des Verbrauchers (4) abdecken.

2. Hydraulischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ende der Führungsstange (74) der Schleifer (15.1) eines als elektrisches Wegmeßsystem dienenden Linearpotentiometers (15) befestigt ist, das in der Druckmittelkammer (11) des Strömungsmessers (71) angeordnet ist, und daß die elektrischen Anschlüsse des Wegmeßsystems druckdicht aus dem Gehäuse (10) herausgeführt sind.

3. Hydraulischer Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ddadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmesser (71) in das Ventilgehäuse eines Wegeventils (70) eingebaut und an die beiden Rückfluß­ anschlüsse des Wegeventils (70) angeschlossen ist.