-
Durchflußzähler für Flüssigkeiten
-
Die Erfindung betrifft einen Durchflußzähler für Flüssigkeiten mit
einem einen Flüssigkeitseinlaß und einen Flüssigkeitsauslaß aufweisenden Gehäuse,
in welchem ein durch die das Gehäuse durchströmende Flüssigkeit antreibbares Meßrad
drehbar gelagert ist und mit einer in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit
des Meßrads eine Meßgröße abgebenden Vorrichtung.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, als Vorrichtung zur Abgabe der
Meßgröße das Meßrad mit Magneten zu bestücken und im Gehäuse Spulen anzuordnen,
so daß durch den so gebildeten Generator auf induktive Weise eine Wechselspannung
erzeugt wird, deren Frequenz proportionl der Drehzahl des Flügelrads ist, so daß
aufgrund der linearen Fehlerkurve dieser Strom unmittelbar zum Betrieb eines elektrischen
Meßgerätes benutzt werden kann, an dessen Ausschlag sich der augenblickliche Durchfluß
pro Zeiteinheit ablesen läßt.
-
Diese bekannte Konstruktion ist insbesondere zum Meßen des Durchflußes
kleiner Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit bestimmt.
-
Trotzdem ist ein gewisser Mindestdurchfluß erforderlich, weil das
Auflösungsvermögen nach unten begrenzt ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Konstruktion ist darin zu sehen, daß die Spannung des erzeugten Strom3 von der Winkelgeschwindigkeit
des Meßrades abhängig ist und daher in weiten Grenzen schwankt, wenn sich der Durchfluß
verändert.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Durchflußzähler
der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß etn besonders hohes Auflösungsvermögen
erreicht wird, so daß also der Durchfluß kleinster Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit
einwandfrei angezeigt werden kann, wobei außerdem der Zähler elektrische Impulse
gleichbleibender Spannung abgeben soll.
-
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Meßrad eine normal
zur Meßradachse angeordnete, mit in gleichmäßigen Winkelabständen verteilten Durchlässen
versehene Scheibe aufweist, daß im Umlaufbereich dieser Durchlässe am Gehäuse auf
einer Seite der Scheibe eine Strahlungsquelle und auf der anderen Seite der Scheibe
ein durch die Strahlung der Strahlungsquelle zu Impulsen erregbarer Sensor angeordnet
ist, und daß die Durchlässe für die Strahlung der Strahlungsquelle durchlässig,
die Scheibe außerhalb der Durchlässe aber undurchlässig ist.
-
Da sich auf der Scheibe eine sehr große Anzahl von Durchlässen unterbringen
läßt, besteht bei dieser Ausgestaltung des Durchflußzählers die Möglichkeit, bei
einer einzigen Umdrehung des Meßrades eine sehr große Zahl von Impulsen abzugeben,
so daß sich dadurch das Auflösungsvermögen gegenüber der bekannten Konstruktion
beachtlich erhöhen läßt.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Strahlungsquelle
eine Leuchtdiode und der Sensor ein Phototransistor ist.
-
Da der Phototransistor bei jeder Beaufschlagung mit Strahlung aus
der Leuchtdiode einen Impuls abgibt, dessen Spannung im wesentlichen konstant ist,
wird die Durchflußmenge lediglich durch die Impulsdichte angezeigt, während im Gegensatz
zur bekannten Konstruktion die abgegebenen Spannung im wesentlichen unverändert
bleibt.
-
Noch eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ist es, daß die Strahlungsquelle
eine Infrarotdiode ist.
-
Noch eine andere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die
Durchlässe als Durchbrechungen ausgebildet sind.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist es, daß die Scheibe aus für
die Strahlung der Strahlungsquelle durchlässigem Material besteht und außerhalb
der Durchlässe durch eine undurchlässige Schicht abgedeckt ist.
-
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform ist es, daß die Scheibe und
das Meßrad in einem Stück gefertigt sind.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß nach einer weiteren Ausführungsform
beiderseits der Scheibe jeweils zwei Strahlungsquellen bzw.
-
diesen zugeordnete Sensoren angeordnet und die Sensorausgänge mit
den Eingängen einer Diskriminatorschaltung verbindbar sind.
-
Schließlich ist es noch eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung
daß das Gehäuse mit einem etwa normal zur Meßradachse angeordneten Deckel versehen
ist, der die Anschlußanordnung für den Phototransistor als steckbare Verbindung
aufweist.
-
Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.
-
Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Durchflußzählers
mit den elektrischen Anschlüssen, Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 um 900 gedrehten
Schnitt durch einen Durchflußzähler Fig. 3 eine Draufsicht auf das in einem Lagerbügel
gehaltene Meßrad, wobei zu beiden Seiten des Lagerflügels unterschiedliche Ausführungsformen
des Maßrads dargestellt sind und Fig. 4 eine schematische Darstellung der elektrischen
Anordnung innerhalb des Durchflußzählers.
-
Der erfindungsgemäße Durchflußzähler besteht aus einem insgesamt mit
10 gekennzeichneten Gehäuse, das im wesentlichen aus einem Unterteil 12 und einem
Oberteil 14 besteht, wobei zum Abdecken der elektrischen Einrichtungen noch Abdeckplatten
vorgesehen sein können, von welchen eine untere Abdeckplatte 16 dargestellt ist.
-
Diese Teile, wie auch ein nachfolgend noch näher erläutertes.
-
vom Gehäuse 1 umschlossenes, als Meßrad dienendes Flügelrad 18 bestehen
aus einem geeigneten, in Bezug auf die zu messende Flüssigkeit widerstandsfähigen
Kunststoff. Im Unterteil 12 und im Oberteil 14 sind hier nicht näher erläuterte
Lagerstellen 20 für Lagerzapfen 22, 24 des Meßrads 18 ausgebildet, wobei die Lagerung
so gestaltet ist, daß sich das Meßrad besonders leichtgängig drehen kann. Für den
Flüssigkeitseinlaß und den Flüssigkeitsauslaß sind am Gehäuseunterteil 12 Anschlußstutzen
26 und 28
vorgesehen, die von in das Innere des Gehäuses 10 ausmündenden
Kanälen durchzogen werden.
-
Das Meßrad 18 weist normal zur Meßradachse in der Mitte der im Gehäuse
inneren ausgebildeten zylinderischen Kammer 30 eine kreisförmige Scheibe 32 auf,
an deren Ober- und Unterseite an einander entsprechenden Stellen und in gleichmäßigen
Winkelabständen in die Meßradachse durchquerenden Radialebenen Flügel 34 angeordnet
sind. An dem die Kammer 30 begrenzenden Wandungsteil des Unterteils 12 ist eine
Infrarotdiode 38 angeordnet, der in achsparallerer Richtung am entsprechenden Wandungsteil
40 des Oberteils 14 ein Phototransistor 42 gegenüberliegt. Für den elektrischen
Anschluß der Infrarotdiode 38 sind an der Außenseite des Unterteils 12 in dort angeformte
Taschen 44 und 46 Lötfahnen 48 bzw.
-
50 eingesetzt, die über Verbindungsleitungen 52 bzw. 54 mit der Photodiode
verbunden sind. Der Phototransistor 42 ist mit Steckanschlüssen 56 und 58 im Oberteil
14 über entsprechende Leitungsverbindungen 60 bzw. 62 verbunden.
-
In einem der Verbindungslinie zwischen der Infrarotdiode 38 und dem
Phototransistor 42 entsprechenden radialen Abstand von der Meßradachse ist die Scheibe
32 mit Durchbrechungen 64 versehen, die in gleichen Winkelständen über den Umfang
der Scheibe verteilt sind.
-
Wird durch eine den Durchflußzähler durchströmende Flüssigkeit das
Meßrad 18 in Drehung versetzt und wird zugleich durch eine über die Lötfahnen 48
und 50 angelegte Spannung die Infrarotdiode 38 zur Abgabe von Infrarotstrahlung
erregt, so wird dieser Strahlung jeweils dann der Weg zum Phototransistor 42 freigegeben,
wenn eine Durchbrechung 64 an der Infrarotdiode 38 vorbeiwandert.
-
Die auf den Phototransistor 42 auftreffende Infrarotstrahlung erzeugt
dort einen elektrischen Impuls mit vorgegebener Spannungshöhe. Mit zunehmendem Durchfluß
erhöht sich die Winkelgeschwindigkeit des Meßrads 18 und damit die Impulsdichte
der den Phototransistor 42 über die Steckanschlüsse 56 bzw. 58 verlassenden Impulse.
-
Es ist ersichtlich, daß durch entsprechend dichte Anordnung der Durchbrechungen
64 eine vergleichsweise hohe Impulsfolge pro Meßradumdrehung erzielbar ist, so daß
eine sehr hohe Meßgenauigkeit auch bei sehr geringen Durchflüssen erzielbar ist.
-
Ordnet man in einem Winkelabstand von der ersten, aus Infrarotdiode
38 und Phototransistor 42 bestehenden Lichtschranke eine zweite Lichtschranke an,
so können die Ausgänge der Phototransistoren mit einer Diskriminatorschaltung verbunden
werden, die es beispielsweise gestattet, Vor- und Rückläufe exakt zu messen, und
mittels des Durchflußzählers Regel-, Steuerungs- und Dosierungsaufgaben zu erfüllen,
wobei selbst bei kleinster Winkelgeschwindigkeit des Meßrads 18 ein Signal großer
Spannung, beispielsweise in Höhe von 1,5 V, zum Ansteuern jeder Nachfolgeschaltung
zur Verfügung steht.
-
Sofern bei kleinsten Durchflüssen und hoher Präzision eine Beeinflussung
des Meßergebnisses durch Einflüsse der Durchbrechungen der Scheibe 32 zu befürchten
ist, kann die Scheibe aus für die Strahlung durchlässigem Material angefertigt und
außerhalb der Strahlungsdurchlässe für diese undurchlässig abgedeckt sein.
-
Ansprüche: