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"Durchflußmeßgerät"
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchflußmeßgerät entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei einem bekannten Durchflußmeßgerät der vorgenannten Art weist der
hohlzylindrisch ausgebildete Steuerschieber nur an einem Ende Steuerschlitze auf,
die zusammen eine auf dem Umfang unterbrochene Steuerkante bilden, welche mit einer
an einer-Steuerbüchse endseitig angeordneten Steuerkante zusammenwirken. Das Durchflußmeßgerät
wirkt in nur einer Durchflußrichtung. Der Durchfluß in Gegenrichtung ist gesperrt
(DE-AS 18 06 775).
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Bei einem anderen bekannten Durchflußmeßgerät der vorgenannten Art
hat der hohlzylindrisch ausgebildete Steuerschieber in seiner Mitte einen nach außen
gerichteten wulstartigen Vorsprung, der mit einem nach innen gerichteten wulstartigen
Vorsprung an einem ortsfesten Teil zusammenwirkt. Der hohlzylindrische Teil des
Steuerschiebers ist auf durch die Feder im Abstand voneinander gehaltenen Ringscheiben
verschiebbar, die auf einem eine Schulter aufweisenden und mit einem Stellbund versehenen
Zapfen ebenfalls verschiebbar sind.
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Um sicherzustellen, daß das Innere des hohlzylindrischen
Schiebers
stets den höheren der beiden in den vom Schieber voneinander getrennten Kammern
herrschenden Drücken unterworfen ist, ist eine Nut in dem Zapfen (Stange) zwischen
der Schulter und dem Bund vorgesehen. Die Montage und die Einstellung des bekannten
Steuerschiebers sind verhältnismäßig kompliziert (DE-AS 21 00 289).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches
Durchflußmeßgerät zu schaffen, welches den Uebergang von einer Durchflußrichtung
in die andere möglichst genau erfaßt und verhältnismäßig klein und einfach baut.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches
1 erfindungsgemäß gelöst. Infolge der gegenseitigen Zuordnung der in Bewegungsrichtung
des Steuerschiebers voneinander entfernten Steuerkanten zu den Steuerkanten im zylindrischen
Körper, wird ein einfaches, in zwei Durchflußrichtungen wirksames Durchflußmeßgerät
geschaffen, das den Übergang vonener Durchflußrichtung in die andere genau erfaßt
und einen großen Meßbereich in beiden Durchflußrichtungen aufweist. Das Durchflußmeßgerät
kann in einfacher Weise so ausgebildet werden, daß das Verhältnis zwischen dem in
der Zeiteinheit durch das Durchflußmeßgerät hindurchfließenden Volumen und der Verschiebung
des Steuerschiebers aus seiner Mittenlage auf einem Diagramm gesehen im wesentlichen
längs einer geraden Linie verläuft. Das Durchflußmeßgerät baut verhältnismäßig klein
und ist daher für Einbauventile geeignet. Es kann preiswert hergestellt werden.
Die zu bewegende Masse des Steuerschiebers ist gering.
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Die Merkmale in den Ansprüchen 2 und 4 betreffen zwei vorteilhafte
Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung.
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Unter einem hohlzylinderartigen Körper wird sowohl ein den
Steuerschieber
unmittelbar aufnehmendes Gehäuse als auch eie den Steuerschieber unmittelbar aufnehmende
und in ein Gehäuse eingesetzte Büchse verstanden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung
und der Zeichnung. In dieser sind drei Durchflußmeßgeräte als Ausführungsbeispiele
des Geaenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1, 2 und
4 jeweils einen Längsschnitt durch eines der Ausführungsbeispiele; Fig. 3 und 4
je einen Querschnitt durch das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel gemaß den
LinienIII-III bzw. V-V in Fig. 2 bzw. 4 in anderen Maßstäben.
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Das Durchflußmeßgerät nach dem ersten Ausführungsbeispiel hat ein
aus einem Gehäuseteil 1 und einem Gehäuseteil 2 bestehendes Gehäuse 1, 2. Die beiden
Gehäuseteile 1 und 2 sind fest miteinander verbunden und in ihrer gegenseitigen
Lage durch einen in beide Gehäuseteile 1 und 2 eingreifenden Stift 3 aesichert.
Beide Gehäuseteile 1 und 2 haben je eine durchgehende, gestufte Axialbohrung 4 bzw.
5. Die beiden Axialbohrungen 4 und 5 sind koaxial angeordnet.
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In der Axialbohrung 4 ist eine einen Boden 6 aufweisende Steuerhülse
7 axial verschiebbar gelagert. In Ruhelage der Steuerhülse 7 gesehen liegt die die
Axialbohrung 4 bearenzende Wand über die ganze Länge der Steuerhülse 7 an dieser
an und ist außerhalb der Steuerhülse 7 radial nach außen abgesetzt. Die Steuerhülse
7 hat an ihrem rohrförmigen Teil sowohl im Bereich ihres freien Randes als auch
im Bereich ihres Bodens 6 Steuerschlitze 8 bzw. 9. Die Form der Steuerschlitze 8,
9 wird der gewünschten Meßcharakteristik des
Durchflußmeßgerätes
entsprechend gewählt. An den einander zugewandten Enden der Steuer schlitze 8, 9
sind Steuerkanten 10 bzw. 11 vorgesehen. Die Steuerkanten 10 der Steuerschlitze
8 liegen auf einer gemeinsamen Umfangslinie der Steuerhülse 7 und die Steuerkanten
11 der -Steuerschlitze 9 liegen auf einer anderen Umfangslinie.
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In der in Fig. 1 darvestellten Ruhelage der Steuerhülse 7 gesehen
sind im Gehäuseteil 1 in Höhe der Steuerkanten 10 der Steuerhülse 7 Steuerkanten
12 und in Höhe der Steuerkanten 11 der Steuerhülse 7 Steuerkanten 13 vorgesehen.
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Die Steuerkanten 12, 13 bilden jeweils eine geschlossene Umfangslinie.
Die Abstände der Steuerkanten 10 und 11 bzw.
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12 und 13 sind in Achsrichtung der Steuerhülse 7 gesehen gleich. Die
Steuerkanten 12, 13 begrenzen eine Umfangsnut 14 im Gehäuseteil 1, die in eine Anschlußbohrung
15 mündet.
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Der auf seiten des freien Randes der Steuerhülse 7 befindliche Teil
der Axialbohrung 4 ist als Anschlußbohrung 16 ausgebildet.
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In Ruhelage der Steuerhülse 7 gesehen befindet sich an der Außenseite
von deren Boden 6 eine mit einem Durchgangsloch versehene Stützplatte 17, die sich
an einer Anschlagschulter 18 im Gehäuseteil 1 derart abstützt,d&B sie sich nicht
in Richtung der Anschlußbohrung 16 bewegen kann. Zwischen der Stützplatte 17 und
einer Druckfeder 19 ist eine nach Art eines Kardangelenkes ausgebildete Stützeinrichtung
20 zur Verhinderung eines hystereseartigen Einflusses von seiten der Druck feder
19 angeordnet. Die Druckfeder 19 stützt sich auf ihrer von der Steuerhülse 7 abgewandten
Seite auf einer Stützplatte 21 ah, die ihrerseits auf einem im Gehäuseteil 2 vorhandenen
Bund 22 aufsteht, der eine Bewegung der Stützplatte 21 weg von der Steuerhülse 7
verhindert. Durch die Mittenlöcher aufweisenden Stützplatten 17, 21, die Stützeinrichtung
20
und die Druckfeder 19 erstreckt sich eine mit der Steuerhülse 7 fest verbundene
Stange 23, zwischen der und der Druck feder 19 eine Abstandsbüchse 24 angeordnet
ist.
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In das von der Steuerhülse 7 abgewandte Ende der Stange 23 ist eine
Meßstange 23a eingeschraubt, die zu einem Weggeber 25 gehört, dessen Gehäuse auf
der von der Steuerhülse 7 abgewandten Seite in die Axialbohrung 5 im Gehäuseteil
2 eingeschraubt ist. Zwischen einer auf der Meßstange 23a aufgeschraubten Mutter
39 und der Stange 13 ist eine diese Stange radial überragende Unterlagscheibe 40
eingespannt, zwischen der und der Stützplatte 21 zur Einstellung dienende Zwisohenlagescheiben
angeordnet sind.
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Die Anschlußbohrung 15 ist über eine Schrägbohrung 26 mit einem Raum
27 der Axialbohrung 4 verbunden, der von der von der Anschlußbohrung 16 abgewandten
Seite des Bodens 6 der Steuerhülse 7 auf der einen Seite und von dem in die Axialbohrung
5 des Gehäuseteils2 eingeschraubten Anschlußteil des Gehäuses des Weggebers 25 auf
der anderen Seite begrenzt ist.
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Bei der Beaufschlagung der Steuerhülse 7 durch in Richtung des Pfeiles
A in die Anschlußbohrung 16 herangeführtes Drückmittel bewegt sich die Steuerhülse
7 in Richtung zur Druckfeder 19, wodurch diese zusammengedrückt wird, und entfernt
die Steuerkante 10 in der Steuerhülse 7 von der Steuerkante 12 im Gehäuseteil 1
in der Weise, daß zwischen diesen beiden Steuerkanten ein Spalt entsteht, durch
den Druckmittel in die Anschlußbohrung 15 übertreten und von dort aus abfließen
kann. Die Menge des in der Zeiteinheit übertretenden Druckmittels
wird
durch den Weggeber 25 angezeigt, da beim Verschieben der Steuerhülse 7 zugleich
die Meßstange 24 in gleicher Weise verschoben wird.
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Wird Druckmittel in Richtung des Pfeiles B herangeführt, so fließt
dieses über die Schrägbohrung 26 in den Raum 27 und entfernt die Steuerhülse 7 entgegen
der Wirkung der Druckfeder 19 von dem Weggeber 25 und damit die Steuerkante 11 von
der Steuerkante 13. Durch den zwischen den Steuerkanten 11, 13 aufgesteuerten Spalt
tritt Druckmittel hindurch und fließt über die Anschlußbohrung 16 ab. Die durch
den Weggeber 25 gemessene Größe dieses Spaltes ist ein Zeichen für die in der Zeiteinheit
durch den Spalt hindurchgetretene Druckmittelmenge.
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Da nur ein Weggeber 25 vorhanden ist, sind die Steuerschlitze 8 und
9 so ausgebildet, daß unabhängig von der Bewegungsrichtung der Steuerhülse 7 bei
gleichem von dieser zurückgelegtem Weg der Weggeber 25 jeweils die gleichen Durchflußmengen
in der Zeiteinheit angibt.
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Beim zweitenund dritten Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile mit
gleichen Bezugszeichen versehen, denen jedoch bei anderer Gestaltung der Teile ein
Kleinbuchstabe beigefügt ist.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat ein Gehäuse 1a, in
dem eine mehrfach gestufte Axialbohrung 4a vorgesehen ist. Im mittleren, radial
nach innen abgesetzten Teil der Axialbohrung 4a ist ein Steuerkolben 7a axial verschiebbar,
der mittels einer Stange 23 mit einem elektrischen Weggeber 25 verbunden ist. An
beiden Seiten des zylinderförmigen Steuerkolbens 7a stützt sich jeweils eine Druckfeder
19a und 19b ab, die sich ihrerseits an einem Deckelteil 28
bzw.
29 abstützt. Die Druckfedern 19a, 19b suchen den Steuerkolben 7a in seiner Mittellage
zu halten. Dieser hat zwei randseitige Steuerkanten 10a und 11a, die mit Steuerkanten
12a und 13a im radial nach innen abgesetzten Teil des Gehäuses 1a zusammenwirken.
Teile der Steuerkante 13a begrenzen zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen
30 und 31 im Gehäuse 1a und Teile der Steuerkante 12a zwei sich ebenfalls diametral
gegenüberliegende Ausnehmungen 32 und 33. Da die jeweils um 90° zueinander versetzt
angeordneten Ausnehmungen 30 bis 33 jeweils gleich ausgebildet sind, genügt die
Beschreibung der Ausnehmung 30. Diese erstreckt sich von der Steuerkante 13a in
Richtung zum elektrischen Weaaeber 25 bis zum radial erweiterten Teil der Längsbohrung
4a und erweitert sich dabei. Das gleiche gilt für die Ausnehmung 31, wogegen die
Ausnehmungen 32, 33 an der Steuerkante 12a beginnen und sich in Richtung zum Deckelteil
29 bis zum anderen radial erweiterten Teil der Längsbohrung 4a erweitern. In Ruhelage
des Steuerkolbens 7a liegen sich die Steuerkanten 10a und 12a sowie die Steuerkanten
11a und 13a gegenüber, so daß der Durchfluß geschlossen ist. Die Ausnehmungen 30
bis 33 sind im Querschnitt rechteckig ausgebildet. Die Steuerkanten 12a und 13a
bilden daher jeweils nur Teile des Innenumfanges des abgesetzten Teiles des Gehäuses
1a, wogegen die Steuerkanten 10a und 11a Umfangskanten des Steuerkolbens 7a bilden.
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Wird in Richtung des Pfeiles C in Fig. 2 Druckmittel herangeführt,
so wird der Steuerkolben 7a in der Zeichnung gesehen nach rechts verschoben, wodurdizwischen
den Steuerkanten 10a und 12a ein Spalt frei wird, durch den hindurch das Druckmittel
in die Ausnehmungen 32, 33 tritt und anschließend aus dem die Druckfeder 19b aufnehmenden
Raum in Richtung des Pfeiles D abfließt. Der elektrische Weggeber 25 gibt jeweils
den Abstand des Steuerkolbens 7a von seiner Mittenlage an.
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Wird in Gegenrichtung des Pfeiles D Druckmittel dem Durchflußmeßgerät
zugeführt, so bewegt sich der Steuerkolben 7a in der Zeichnung gesehen nach links
und zwischen den Steuerkanten 11a und 13a entsteht ein Spalt, durch den Druckmittel
in die Ausnehmungen 30 und 31 und in Gegenrichtung zum Pfeil C aus dem Gehäuse 1a
abfließt. Auch bei dieser Durchflußrichtung des Druckmittels wird der Abstand des
Steuerkolbens 7a von seiner Nittenlage durch den elektrischen Weggeber 25 angegeben.
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Das dritte Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 entspricht im
wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fio. 2 und 3 mit dem Unterschied,
daß in der Axialbohrung des hier mit ld bezeichneten Gehäuses eine Büchse 34 als
hohlzylinderartiger Körper untergebracht ist, die den Ausnehmungen 30 bis 33 entsprechende
Längsschlitze 30b bis 33b aufweist. Die Längsschlitze 30b, 31b werden auf der linken
Seite des Steuerkolbens 7b von durch die Büchse 34 unterbrochene Steuerkanten 12b
begrenzt, und die Längsschlitze 32b, 33b werden auf der rechten Seite des Steuerkolbens
7b von durch die Büchse 34 unterbrochenen Steuerkanten 13b begrenzt, die mit entsprechenden
umlaufenden Steuerkanten 10b bzw. lib des Steuerkolbens 7b zusammenwirken.
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Der Kolben 7b ist zwischen zwei jeweils in gleichen Abständen zu diesem
angeordneten und jeweils mit Stangen verbundenen Führungskolben 35 und 36 angeordnet.
Auf die von dem Steuerkolben 7a abgewandten Seiten der Führungskolben 35 bzw.
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36 wirkt je eine Druckfeder 19a bzw. 19b, die sich andererseits an
dem Deckelteil 28 bzw. 29 abstützt. Eine mit dem Führungskolben 35 verbundene Stange
23 stellt eine Verbindung mit dem elektrischen Weggeber 25 her. Die Führungskolben
35 und 36 sind jeweils von einer Ausgleichsbohrung durchsetzt.
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Die in der Zeichnung in Fig. 4 auf der linken Seite angeordneten Längsschlitze
32h und 33b münden in eine Ringnut 37 im Gehäuse 1b und die in der Zeichnung inFig.
4 rechts angeordneten Längsschlitze 30b und 31b münden in eine von der Ringnut 37
getrennte Ringnut 38 im Gehäuse lb. Die beiden Ringnuten 37, 38 sind mit voneinander
getrennten Druckmittelanschlüssen verbunden.
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Das Durchflußmeßgerät nach denFig. 4 und 5 wirkt in gleicher Weise
wie das Durchflußmeßgerät nach den Fig. 2 und 3.
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Statt der Bezeichnung Steuerschieber kann auch die Bezeichnung Meßschieber,
Meßkolben oder dgl. gewählt werden.
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