DE2943184A1

DE2943184A1 - Durchflussmesszelle

Info

Publication number: DE2943184A1
Application number: DE19792943184
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. 8131 Unterbrunn Aipperspach; Gerhard 8000 München Bartek
Original assignee: Apparatebau Gauting GmbH
Current assignee: Apparatebau Gauting GmbH
Priority date: 1979-10-25
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1981-05-07

Description

Durchflußmeßzelle
Die Erfindung betrifft eine Durchfluß @@@@ eine strömende Flüssigkeit mit einem @@@ der strömenden Flüssigkeit angetriebenen Zahl- oder F@@@@@lrad, dessen Drehgeschwindigkeit als Maß für @@@@@ Durchfluß über einen induktiven aufnehmer ermittelt wird.
Es sind Durchflußmeßgeber bekannt @@@e im Aufbau einer Zahnradpumpe ahrlich sind. Dabei werden zwei mit kleinem Spiel ineinendergreifende Zahnräder durch eine strömende Flüssigkeit angetrieben, die in zwischen Gehäusewänden und den Zahnrädern entstehenden Kammern transportiert wird. Die Drehgeschwindigkeit der Zahnräder ist der Durchflußmenge proportional und wird über eine mit einem der Zahnräder verbundene Welle zur Auswertung aus dein Flüssigkeitsraun heraus übertragen.
Diese Durchflußmesser haben den Nachteil, daß sie aufwendige Dichtungsmaßnahmen an drehenden Wellen erfordern.
Eei aggressiven Flüssigkeiten treten Probleme hinschtlich des Dichtungsmaterials auf. Darüber hinauskann die Belastung durch d@@@@ @e und Reitung der @@ichtung den Flüssigkeitsstrom beeinflussen.
Bei einer weiterer bekannten Ausführung wird die Drehgeschwindigkeit ohne mechanische Kopplung induktiv @@@@@. Dab@@@@@ das ah@r@d e@s magnetischem Material gefertigt und ein induktiver Autnehmer ist so über dem Zahrsranz a@@ebracht, daß durch das Vorbeilaufen der Zähne @@ @ufnehme @@@@ eriodisc@@, den magnetischen Fluß beeinflussende @@a tangerung erfolgt. Die Änderungsfrequenz des magnetischen Flusses ist @mit ein Maß für die Drehgeschwindigkeit.
Nachteilig daran ist, daß die geometrischen Abmessungen der Zähnteilung, insbesondere bei kleinen Ausführungen, das Auflösevermögen begrenzen.
Durch ein Verkleinern er Zahne bei gleichzeitiger Erhöhung der Zahnzahl konnte Z@ar eine Versserung der Auflösung erreicht werden da dadurch jedoch gleichzeitig das wirksame Drehmoment reduziert und der Meßfehler, nämlich Verhaltnis der Beckrate zur Durchflußmenge vergrößert wird, ist der Einsatz dieses Prinzips unzulänglich, wenn hohes Auflösevermögen bei kleinen Durchflußmengen gefordert wird Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchflußmeßzelle zu schaffen, die auch bei kleinen Durchflußmengen eine hohe Auflösung erreichen läßt.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Mitelln gelöst Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Frequenz der Änderung es magnetischen Flusses unabhängig von der Form und der Anzahl der Zähne oder Flügel ist.
Des weiteren liegt es im Wesen der Erfindung, durch die wählbare Form und Anzahl der Elemente auch die Größe und den zeitlichen Verlauf der Anderung des magnetischen Flusses in hohem laße beliebig gestalten zu können.
Darüber hinaus gestattet die Erfindung ein breites Materialspektrum für das Zahn- oder Flügelrad, d. h. die Auswahl des Materials kann allein nach Kriterien erfolgen, die durch die Anforderungen an die Zähne oder durch die Eigenschaften der Flüssigkeit gegeben sind.
Ein nichtmagnetisches Zahn- oder Flügelrad kann aus einem billigen Kunststoff, z. B. durch Gießen, gefertigt werden. Dabei können je nach Bedarf Permanentmagneten oder andere magnetische Werkstoffe als Elemente mit eingegossen werden.
Schließlich bietet die Verwendung mehrerer induktiver Aufnehmer die Möglichkeit eine weitere Verfeinerung des Auflösevermögens zu erzielen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 die Anordnung eines Zahnrades und eines induktiven Aufnehmers bei einer herkömmlichen Durchflußmeßzelle, Fig. 2 die erfindungsgemäße Anordnung den magnetischen Fluß beeinflussender Elemente auf einem Zahnrad und eines induktiven Aufnehmers, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem hufeisenförmigen, dem Zahnrad beidseitig gegenüberstehenden induktiven Aufnehmer, und Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit mehreren induktiven Aufnehmern.
In der Fig. 1 ist deutlich der Zusammenhang zwischen der Anzahl von Zähnen 2 eines Zahnrades 1 und der Änderungsfrequenz der den magnetischen Fluß beeinflussenden Spaltwirkung zwischen dem Zahnrad 2 und einem induktiven Aufnehmer 3 bei einer herkömmlichen Durchflußmeßzelle zu erkennen.
Die Fig. 2 zeigt das magnetisch leitende Zahnrad 1 mit den Zähnen 2 Der induktive Aufnehmer bzw Tastkopf 3 bekannter Ausführung ist seitlich vom Zahnrad 1 in einem vorgegebenen Abstand y angeordnet. Das Zahnrad weist auf seiner dem Tastkopf gegenüberliegenden Seite auf einem Teilkreis mit dem Radius r nutförmige Aussparungen 4 auf. Der Tastkopf hat den gleichen Abstand r zur Achse A des Zahnrades.
eht sich das Zahnrad 1 um seine Achse A, so bewegen sicn die Aussparungen 4 unter dem Tastkopf 3 hindurch. Der Tastkopf erzeugt ein Magnetfeld, dessen Feldlinien sich über den Spalt zwischen Tastkopf 3 und Zahnrad 1, das Zahnrad, nochmals den Spalt und das Tastkopgehäuse schließen. Somit wird der magnetische Fluß wesentlich von der Breite y des Spaltes bestimmt. Die Aussparungen 4 führen bei der Drehung des Zahnreles 1 zu einer periodischen Änderung des Spalter und dailt zu ine periodischen Änderung des Flusses.
Daraus ;ird ein elektrisches Signal gewonnen, dessen Frequenz der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades und damit der Durchflußmenge proportional ist.
Neben der Drehgeschwindigkeit bestimmt die Anzahl der Aussparungen auf den' Teilkreis die Änderungsfreq des Flusses. Bei kleiner Durchflußmenge, also kleiner Drehgeschwindigkeit kann somit durch sehr viele eng nebeneinander angeordnete Ausspannungs die Änderungsfrequenz des flusses in @@@@ Gre@@@h erhöht werden.
Dies enspricht einer Erhöhun@@@@@s Auflesevermegen Meßzeite.
Eine weitere Auführungsforn der Erfindung kehrt der.
Spalteffekt um, in dem ein Zahnrad aus nichtmagnetischem Material, z. B. aus Kunststoff, Verwendung findet, auf dessen Stirnfläche oder in dessen Innerem sich ein Magnetmaterial-Muster, das in der Draufsicht eine den Aussparungen ähnliche Struktur aufweist, befindet. Bei einer Drehung des Zahnrades passiert dieses Muster den Tast- kopf und die magnetischen Feldlinien schließen sich nun über das magnetische Material. Dadurch wird der gleiche Effekt der Änderung des magnetischen Flusses erzielt.
Durch Einbringen einer nicht gezeigten unmagnetischen Trennwand zwischen Tastkopf und Zahnrad wird das die Flüssigkeit führende Behältnis vollkommen nach außen abgeschlossen, wodurch eine totale Trennung zwischen Meßanordnung und Flüssigkeit erzielt wird.
Irn gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Tastkopf mit einem starken CoSa-Magneten ausgerüstet, um eine möglichst große Flußdichte und damit ein großes elektrisches Signal zu erhalten. Dadurch werden Störeinflüsse verringert und die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der Aussparungen bzw. des Musters weiter reduziert.
Durch die Ausführung des Tastkopfgehäuses aus magnetischem Material und einen möglichst geringen Abstand y werden äußere Störeinflüsse soweit wie möglich ausgeschlossen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Tastkopf 3 hufeisenförmig, dem Zahnrad 1 beidseitig gegenüberstehend ausgebildet. Das Zahnrad ist dabei wahlweise auf einer oder auf beiden Seiten mit den Aussparungen oder dem magnetischen Muster versehen. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführung, wenn das Zahnrad mit durchgehenden Bohrungen 4 versehen ist oder ein nichtmagnetisches Zahnrad mit darin eingebrachten, vorzugsweise axial durchgehenden magnetischen Elementen Verwendung findet. Bei dieser Ausführung wird ein spaltbeeinflussendes axiales Lagerspiel des Zahnrades, sowie eine nicht exakt gleichmäßige Lage der eingebrachten Elementen in axialer Richtung voll kompensiert.
Schließlich zeigt die Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit drei Tastköpfen 3 und vier Elementen 4. Dabei sind die Tastköpfe jeweils gegeneinander um 1 1/3 = 4/3 der Teilung der Elemente angeordnet, so daß nach dem Nonius-Prinzip eine der Anzahl der Tastköpfe entsprechende Vervielfachung der Änderungsfrequenz des magnetischen Flusses erzielt werden kann.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Durchflußmeßzelle mit einem von einer strömenden Flüssigkeit angetriebenen Zahn- oder Flügelrad, dessen Drehgeschwindigkeit als Maß für den Durchfluß induktiv ermittelt wird, gekennzeichnet durch im Drehumfang des Zahn- oder Flügelrades (1) auf diesem unabhängig von der Lage seiner Zähne (2) oder Flügel angeordnete Elemente (4) mit gegenüber ihrer unmittelbaren Umgebung unterschiedlichem agnetischen Widerstand.
2. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahn- oder Flüqelrad (1) aus magnetischem Material besteht und die Elemente mit unterschiedlichem magnetischen Widerstand (4) Aussparungen auf der Stirnfläche des Zahn- oder Flügelrades sind.
3. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahn- oder Flügelrad (1) aus nichtmagnetischem Material und die Elemente (4) aus magnetischem Material bestehen.
4. Durchflußmeßzelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente ermanentmagnete sind.
5. Durchflußmeßzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur induktiven Ermittlung der Drehgeschwindigkeit menrere relativ zu den Elementen (4) feststehende, im Drehumfang des Zahn-oder Flügelrades (1) angeordnete Aufnehmer (3) verwendet werden, die jeweils gegeneinander um ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung der Elemente zuzüglich einem der Anzahl der Aufnehmer entsprechenden Bruchteil versetzt befestigt sind.