DE2923203A1

DE2923203A1 - Durchflussmengenmesser fuer fluessige und gasfoermige medien

Info

Publication number: DE2923203A1
Application number: DE19792923203
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Boldt
Original assignee: SELBSTFINANZIERUNGS ANSTALT
Current assignee: SELBSTFINANZIERUNGS ANSTALT
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1980-05-08
Also published as: CH628430A5; FR2429417B3; FR2429417A1

Description

29237-G3

Durchflussmengenmesser für flüssige und gasförmige Medien

Durchflussmengenmesser für flüssige und gasförmige Medien, mit einem einen Hohlraum allseits umschliessenden, aus nicht ferro magnetischem Stoff bestehenden Führungskörper, welcher einen axial verschiebbaren Steuerschieber und einandergegenüberliegende Eintritts - und Austrittsöffnuägen für das Medium, sowie mindestens eine axial auf dem Führungskörper angeordnete in einen elektrischen Stromkreis geschaltete Feldspule aufweist.

Es sind verschiedene Arten von Durchflussmengenmessern bekannt geworden, welche dementsprechend nach verschiedenen physikali sehen Prinzipien funktionieren.

So gibt es beispielsweise einen Durchflussmengenmesser nach der eingangs beschriebenen Art, dessen Führungskörper eine sich zur Eintrittsöffnung des Mediums hin sich konisch verjüngende Bohrung aufweist, welche in einen zylindrischen Teil mündet. Im Führungs körper ist axial verschiebbar ein Schwimmkörper angeordnet, der einen Konus und eine mit einer ferromagnetischen Hülse verbundene Stange enthält.

Diese Ausführungsform ist für eine senkrechte Anordnung vorgesehen. Bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit wird der Konus des Schwimm körpers im konischen Teil des Führungskörpers gegen die Austritts öffnung hin angehoben, wodurch sich die Lage der ferromagnetischen Hülse im Bereich der am Führungskörper angeordneten Feldspule zwangsläufig ändert. Damit ändert sich auch der Stromfluss in der Feldspule, welche über eine Brückenschaltung von einem Generator mit geringer Leistung gespiesen wird.

Die Aenderung des Stromflusses wird auf einem mit proportionalen Mengenwerten, z.B. l/min, ausgerüsteten Spannungs - bzw. Stroman zeigegerät direkt abgelesen.

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ORIGINAL INSPECTED

Λ-

Bei einem derartigen Durchflussmengenmesser"tritt der nicht un erhebliche Nachteil ein, dass durch die Ausbildung des konischen Hohlraumes im Führungskörper und des darin sich bewegenden Konus', zwischen der Aenderung der Durchflussmenge im Führungskörper und dem Mass der Verschiebung, der ferromagnetischen Hülse in der Feld spule keine Linearität besteht.

Dies erschwert die Herstellung des Anzeigegerätes derart, dass nur kostspielige Einrichtungen zur Umwandlung der Werte verwendet werden können.

Als weiterer Nachteil tritt der Umstand auf, dass die genannten Durchflussmengenmesser relativ grosse Einbaumasse erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Durchflussmengenmesser zu schaffen, mit welchem eine lineare Anzeige der Strömungsmenge, weitgehend unabhängig von der Viskosität des Strömungsmediums er zielt werden kann und welcher durch eine kompakte Bauart wenig Raum beansprucht.

Der erfindungsgemässe Durchflussmengenmesser der eingangs genann ten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber an seiner der Austrittsöffnung des Mediums zugekehrten Stirnseite eine Boh rung aufweist, welche mindestens durch eine radial gerichtete Bohrung am Umfang des Steuerschiebers mit dem Hohlraum des Füh rungskörpers, und beim Durchströmen des Mediums mit den am Umfang des der Eintrittsöffnung des Führungskörpers zugekehrten Endes des Steuerschiebers, keilförmig, sich zur Austrittsöffnung des Füh rungskörpers hin verjüngenden Steuerschlitzen, kommuniziert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält der Führungskörper des Durchflussmengenmessers jeweils im Bereich der Lagerung des Steuerschiebers je eine Feldspule, die zusammen eine Differential spule bilden und an eine elektrische Messbrücke geschaltet sind.

Vorzugsweise weist der Steuerschieber gegenüber dem Abstand zwi sehen dem Anschlag im Führungskörper und der die Steuerkante bil dende Stirnseite der Längslagerung des Steuerschiebers eine grös sere Länge auf.

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Vorteilhafterweise besteht der Führungskörper aus einem eine Axial lagerung des Führungseinsatzes aufnehmende, lösbar befestigtem Führungseinsat ζ.

Im weiteren zeichnet sich der Durchflussmengenmesser dadurch vor teilhaft aus, dass der Führ.ungskörper ein - und austrittsseitig, jeweils ein die Lagerung des Steuerschiebers bildender lösbar befestigter Führ-ungseinsatz aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Führungseinsatζ die Eintritts - und/oder Austrittsöffnung für das Medium auf.

Der Führungseinsatz kann am Umfang eine Dichtungsanordnung auf weisen.

Bei der Verwendung bei grossen Durchflussmengen und damit höheren Drücken ist es vorteilhaft, dass zwischen der der Austrittsseite des Führungskörpers zugekehrten Stirnseite des Steuerschiebers und dem Anschlag im Führungskörper eine Druckfeder angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten und die Wirkungsweise der Erfindung sind an hand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung beispiels weise erörtert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Durchflussmengenmesser

Figur 2 eine dreidimensionale Darstellung des Steuerschiebers gemäss Figur 1

Ein gesamthaft mit 1 bezeichneter Durchflussmengenmesser nach Figur 1 besitzt einen Führungskörper 2 aus nichtferromagnetischem Stoff. Der Führungskörper und ein ebenfalls aus einem nicht mag netisierbaren Werkstoff bestehender Führungseinsatz 3 umschliessen einen Hohlraum k allseits. Der Führungseinsatζ 3 ist derart in den Führungskörper 2 eingebaut, dass seine Längslagerung 5 für den Steuerschieber 6 und diejenige für letzteren im Führungskörper 2 dieselbe Axe 7 gemeinsam haben. Der Führungseinsatz 3 besitzt vorzugsweise einen zur Längslagerung 5 koaxialen Lagerstummel 8,

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welcher den durch den Führungskörper 2 und den Führungseinsatz.3 gebildeten Hohlraum k mit einer Dichtungseinrxchtung 9 dichtet.

Der Führungseinsatζ 3 ist durch die mit Mittellinien 10 ange deuteten Sicherungselemente ( nicht gezeichnet ), z.B. Schrauben, Gewindebolzen u.s.w., am Führungskörper 2 befestigt. Die mit einem Stutzen 11 ausgebildete Leitung 12 mündet vor der Längslagerung 5 des Führungseinsatzes 3 liegenden erweiterten Sammelraum 13· Der Führungskörper 2 muss aus einbautechnischen Massnahmen für den Steuerschieber 6 aus zwei Teilen bestehen.

Die mit der Längslagerung 5 im Führungseinsatz 3 fluchtende zweite Lagerstelle l'f des Steuerschiebers 6 im Führungskörper 2 endet durch die mit der Lagerstelle 14 einen Anschlag 15 bildende Ausgangslei tung 16, die wiederum durch einen Stutzen 17 entsteht. Damit am Uebergang zur Ausgangsleitung l6 keine Turbulenz entsteht, ist die Bohrung angesenkt.

Es ist selbstverständlich möglich, sowohl eintritts - als auch.aus trittsseitig lösbar befestigte Führiings einsät ze 3 zu verwenden.

Koaxial zur zweiten Lagerstelle 1^· im Führungskörper 2 ist im Ab stand einer dünnen Wand 20 eine Feldspule 21, die sich über die Länge der zweiten Lagerstelle Ik erstreckt, fest aufgeschoben.

Die Feldspule 21 ist an eine nicht dargestellte elektrische Strom quelle angeschlossen und wird durch ein Gehäuse 22 geschützt, das der einfachheithalber durch mindestens eine mittels Mittellinien 23 angedeutete Schraube am Führungskörper 2 befestigt ist.

Führungskörper 2 und Führungseinsatζ 3 bestehen aus nichtferromag netischen Stoffen, währenddem der Steuerschieber 6 aus einem mag netisierbaren Werkstoff gefertigt ist.

Io Zuge der Erläuterung zur Uebertragung der durch die Position des Steuerschiebers 6 erfassten Durchflussmenge, sei gleichzeitig auf eine weitere Ausführungsform der elektrischen Einrichtung hin gewiesen.

Im Bereich der Längslagerung 5 des Führungseinsatzes 3 wird auf den Führungskörper 2 eine weitere Feldspule Zh (nicht dargestellt) geschoben. Die Feldspulen 23 und 2h bilden zusammen durch die Er regung mittels Wechselstrom eine Differentialspule, die an eine

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Messbrücke angeschlossen ist. Auf ihre Wirkungsweise wird anschlies send an den speziellen Beschröibungsteil näher eingegangen.

In Figur 2 ist der Steuerschieber 6 gemäss Figur 1 näher darge stellt. An seiner der Austrittsöffnung des Führungskörpers 2 züge kehrten Stirnseite 2k ist- er mit mindestens einer Bohrung 25 ver sehen, in welche von ausseri radial gerichtete Bohrungen 26 münden. An seinem Umfang weist der Steuerschieber 6 an dem der Eintritts öffnung zugekehrten Ende, keilförmige, sich zur Austrittsöffnung des Führungskörpers 2 hin verjüngende Steuerschlitze 27 auf. Anstelle des unter seiner eigenen Schwerkraft gegen die untere End lage wirkenden Steuerschiebers 6, kann im Führungskörper 2, zwi sehen Anschlag 15 und Stirnseite 2k des Steuerschiebers eine Druck feder (nicht dargestellt) eingelegt werden. Diese Druckfeder weist eine kleine Federkonstante, jedoch einen grossen Vorspannweg auf, sodass über den gesamten Steuerweg eine sich wenig ändernde Kraft auf den Steuerschieber 6 einwirkt.

Abschliessend wird auf die Funktionsweise des Durchflussmengen messers hingewiesen.

Gemäss Figur 1 befindet sich der Steuerschieber 6 des Durchfluss mengenmessers 1 zwischen seiner oberen und unteren Endlage, d.h. in einer Position, bei welcher das Medium unter einem bestimmten Druck den Durchflussmengenmesser durchströmt.

Der Steuerschieber 6 verlässt jedoch auch in seiner oberen End lage die Längslagerung 5 im Führungseinsatζ 3 nicht. In der darge stellten Position hebt sich der Steuerschieber durch den Ueberdruck im Sammelraum 13 und den Unterdruck auf der Verbraucherseite von seiner unteren Endlage ab. Das Medium strömt über die Steuerkante 28 am Führungseinsatζ 3, durch den Hohlraum k in die Bohrung 25 des Steuerschiebers 6 zum Verbraucher. Durch das Abheben des Steu erschiebers 6 aus seiner unteren Endlage ändern die elektrischen Strom - bzw. Spannungswerte in der Feldspule. Diese neuen Werte werden proportional auf ein mit Mengenwerten geeichtes Strom bzw. Spannungsanzeigegerät geführt, von welchem sodann die effek tive Durchflussmenge ablesbar ist.

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Im Falle einer verwendeten Differentialspule aa XJnfang des Füh rungskörpers, wie in den vorangegangenen Zeilen beschrieben, er folgt beim Durchströmen des Druckmediums ein Aufsteuern des Steu erschiebers 6 derart, dass der Steuerschieber aus der einen Feld spule heraus tiefer in die andere eintaucht. Mit der Stellungsänderung des Steuerschiebers 6 ändern sich die Scheinwiderstände in den Feldspulen und bewirken eine Spannungs änderung, die in Verbindung mit einer Messbrücke eine dem Weg des Steuerschiebers 6 proportionale Strom - bzw. Spannungsanzeige, die als Durchflussgrösse in l/min direkt angezeigt wird.

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Claims

Selbstfinanzierungsanstalt Vaduz Vaduz FL PATENTANSPRUECHE

1. !Durchflussmengenmesser für flüssige oder gasförmige Medien mit einem einen Hohlraum allseits umschliessenden, aus nicht ferromagnetische!!! Stoff bestehenden Führungskörper, welcher einen axial verschiebbaren* Steuerschieber und einander ge genüberliegende Eintritts - und. Austrittsöffnungen für das Medium, sowie mindestens eine axial auf dem Führungskörper angeordnete, in einen elektrischen Stromkreis geschaltete Feldspule aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer schieber (6) an seiner der Austrittsöffnung des Mediums zu gekehrten Stirnseite eine Bohrung (25) aufweist, welche durch mindestens eine radial gerichtete Bohrung (26) am Umfang des Steuerschiebers (6) mit dem Hohlraum (¹O des Führungskörpers (2), und beim Durchströmen des Mediums mit den am Umfang des der Eintrittsöffnung des Führungskörpers (2) zugekehrten Endes des Steuerschiebers (6), keilförmig, sich zur Austrittsöffnung des Führungskörpers (2) hin verjüngenden Steuerschlitsen (27) _f kommuniziert.

0 3 0 0 19/0592 °^RSG!NÄL

2. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldspulen (21,24) der an eine elektrische Messbrücke geschalteten Differentialspule auf dem Führungskörper (2), jeweils im Bereich der Lagerungen (5,1*0 des Steuerschiebers (6) angeordnet sind.

3. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet,, dass der Steuerschieber (6) gegenüber dem Ab stand zwischen Anschlag (15) im Führungskörper (2) und der die Steuerkante (28^ bildende Stirnseite der Längslagerung (5) des Steuerschiebers (6) eine grössere Länge aufweist.

h. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der eine Axiallagerung (5il*O des Steuer Schiebers (6) aufweisende Führungseinsatz (3) des Führungs körpers (2), an diesem lösbar befestigt ist.

5· Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Führungskörper (2) ein - und austritts seitig jeweils ein die Lagerung des Steuerschiebers (6) bilden der lösbar befestigter Führungseinsatz (3) aufweist.

6. Durchflussmengenmesser nach Anspruch h oder 5» dadurch gekenn zeichnet, dass der Führungseinsatζ (3) die Eintritts - und / oder Austrittsöffnung für das Medium aufweist.

7. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungseinsatz (3) am Umfang eine Dichtungsanordnung (9) aufweist.

8. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen der der Austrittsseite des Führungs körpers (2) zugekehrten Stirnseite des Steuerschiebers (6) und Anschlag (15) im Führungskörper (2) eine Druckfeder angeordnet ist.

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