DE29806191U1

DE29806191U1 - Durchflußmeßgerät mit Magnetkupplung

Info

Publication number: DE29806191U1
Application number: DE29806191U
Authority: DE
Original assignee: WEHRLE E GmbH
Current assignee: WEHRLE E GmbH
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2008-04-04

Description

W 164 02. April 1998

Anmelder: E. Wehrle GmbH 78113 Furtwangen
Anmelder-Nr.: 1458590

Bezeichnung: Durchflußmeßgerät mit Magnetkupplung

Die Erfindung betrifft ein Durchflußmeßgerät für strömende Medien, insbesondere Flüssigkeiten, die beim Durchströmen
einer Meßkammer einen Rotor in Drehung versetzen, der durch eine Magnetkupplung mit einem Zählwerk in Drehverbindung steht, wobei die Magnetkupplung aus zwei zueinander
koaxialen, durch wenigstens eine antimagnetische Trennwand voneinander getrennten, jeweils vierpoligen
Ringmagneten besteht.

Durchflußmeßgeräte der gattungsgemäßen Art mit Magnetkupplungen,
deren Ringmagnete jeweils vierpolig in axialer
Richtung magnetisiert sind, gehören bereits zum Stand der Technik. Gegenüber nur zweipolig magnetisieren Ringmagneten besteht bei vierpolig magnetisierten Ringmagneten
der Vorteil, daß die magnetischen Kupplungskräfte bei sonst gleicher Bauweise wesentlich größer sind.

Vierpolig magnetisierte Ringmagnete haben aber andererseits
den Nachteil, daß die Magnetkupplung im Impulsan-

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lauf leichter abreißt, da sie nur maximal 45° Verdrehwinkel verträgt, während dieser Verdrehwinkel bei einem nur zweipolig magnetisierten Ringmagnet 90° beträgt. Die Manipulationsmöglichkeit durch ein externes Magnetfeld wird bei vierpolig magnetisierten Ringmagneten zwar geringer. Ein ausreichender Schutz gegen Manipulationsmöglichkeiten ist dadurch aber nicht gewährleistet.

Es ist auch bekannt, solche Magnetkupplungen durch die Abschirmung mit einem flachen Stahlring, der um die Magnetkupplung herum angeordnet ist, zu verbessern. Diese Maßnahme allein reicht aber auch nicht aus. Außerdem ist eine solche Abschirmung durch eine außen aufgesetzte Stahlhaube bekannt, deren Abschirmwirkung allerdings relativ gering ist, weil die Stahlhaube von der Kupplung relativ weit entfernt ist und in der Regel eine geringe Wandstärke aufweist. Außerdem verursacht eine solche Haube als zusätzliches Teil mit großem Volumen zusätzliche Herstellungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußmeßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Magnetkupplung mit einfachen Mitteln optimal gegen Beeinträchtigung durch äußere Magnetfelder geschützt ist.

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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die beiden Ringmagnete auf ihren voneinander abgewandten Stirnflächen jeweils mit einem ferromagnetischen Rückschlußring versehen sind und daß im Bereich der Magnetkupplung eine die Magnetkupplung mit radialem Abstand konzentrisch umschließende ferromagnetische Ringscheibe angeordnet ist.

Durch die dreifachen Maßnahmen, nämlich durch die Verwendung vierpolig magnetisierter Ringmagnete, durch die außenseitigen Rückschlußringe an den Ringmagneten und durch die zusätzliche ferromagnetische Ringscheibe, welche die Magnetkupplung in radialem Abstand umschließt, wird eine optimale Abschirmung der Kupplung erzielt, die dazu führt, daß äußere Magnetfelder die gewünschte Funktionsweise der Magnetkupplung im Hinblick auf eine winkeltreue Drehbewegungsübertragung vom Rotor der Meßkammer auf das getriebliche Eingangsglied des Zählwerkes nur in einem Umfang stattfinden kann, der meßtechnisch vernachlässigbar klein ist und innerhalb der üblichen Meßtoleranzen liegt.

Durch die Rückschlußringe der beiden Ringmagnete werden die rückseitig austretenden Feldlinien kurzgeschlossen,

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so daß fast kein Streufeld entstehen kann, auf das ein
äußeres Magnetfeld einwirken könnte. Durch die Rückschlußringe
werden auch gleichzeitig die Kupplungskräfte auf annähernd doppelten Wert verstärkt. Die vorzugsweise aus Stahl bestehende Ringscheibe/, die die Magnetkupplung mit radialem Abstand konzentrisch umschließt, bewirkt eine zusätzliche Abschirmung in der Weise, daß die Magnetfeldlinien eines externen Magnetfeldes nahezu ausschließlich innerhalb der ferromagnetischen Ringscheibe verlaufen und somit von der Magnetkupplung bzw. der Streufelder ferngehalten werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein komplettes Durchflußmeßgerät im Schnitt;

Fig. 2 die räumliche Anordnung der die Magnetkupplung bildenden Teile im bezug auf die ferromagnetische Ringscheibe im Schnitt;

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Fig. 3 eine Stirnansicht des antriebsseitigen Magnetringes/

Fig. 4 in geschnittener Seitenansicht die Anordnung

der Magnetkupplungsteile und der ferromagnetischen Ringscheibe mit einem schematisch dargestellten externen Störmagneten und dessen in achsparallelen Ebenen verlaufenden Feldlinien;

Fig. 5 eine Draufsicht V aus Fig.. 4 mit dem externen Störmagneten und dessen in der Ebene der Ringscheibe verlaufenden Feldlinien.

Das in der Zeichnung dargestellte Durchflußmeßgerät dient zum Messen strömender Medien, insbesondere von Flüssigkeiten, wie 2. B. Wasser, die in Richtung des Pfeiles 1 eine runde Meßkammer 2 durchströmen. Diese Meßkammer 2 befindet sich zwischen zwei Rohrstutzen 3 und 4 eines aus Messing bestehenden einstückigen Gehäuses 5. Die beiden Rohrstutzen 3 und 4 sind jeweils mit Anschlußgewinden 6 bzw. 7 versehen. In der Meßkammer 2 ist in üblicher Weise ein als Flügelrad ausgebildeter Rotor 8 angeordnet. Dieser vollständig aus Kunststoff bestehende Rotor 8 besitzt eine Nabe 9, an welcher einstückig die im wesentlichen radial verlaufenden Flügel 10 angeformt sind. Die Nabe 9 ist mittels zweier Lagerzapfen 11 und 12 sowie Lagerbuch-

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sen 13 und 14 um eine gemeinsame Drehachse 15 reibungsarm gelagert, wobei diese Drehachse 15 rechtwinklig zur Strömungsachse 16 der beiden Rohrstutzen 3 und 4 verläuft.

Während der Lagerzapfen 12 festsitzend in einer Bohrung 18 des Messkammerbodens 19 sitzt und in die in der Nabe 9 befestigte Lagerbuchse 14 ragt, ist der Lagerzapfen 11 festsitzend in der Nabe 9 befestigt und mit seinem oberen Ende in der Lagerbuchse 13 geführt, die ihrerseits koaxial zur Bohrung 18 in einem Meßkämmerdeekel 20 befestigt ist. Dieser Meßkammerdeckel 20 ist auf seiner der Meßkammer 2 zugekehrten Seite mit einer Vielzahl von Staurippen 24 versehen, die sternförmig um einen Nabenring 21 herum angeordnet sind.

Der Nabenring 21 umschließt seinerseits eine Ausnehmung 22 des Meßkammerdeckels 20, in welche die Nabe 9 mit einem oberen Kupplungsteil 23 hineinragt. In diesem Kupplungsteil 23 sitzt konzentrisch zum Lagerzapfen 11 bzw. zur Drehachse 15 ein Ringmagnet 25, dem ein gleich großer Ringmagnet 26 koaxial in einem axialen Abstand c (Fig. 2) gegenübersteht. Dieser zweite Ringmagnet 26 ist an einem Antriebsritzel 29 befestigt, das das Antriebselement eines aus mehreren Zahnrädern und einem Rollenzählwerk 31 bestehenden Zählwerkes 30 ist.

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Die beiden Ringmagnete 25 und 26 bilden gemeinsam eine Magnetkupplung, durch welche die Drehbewegungen, des Rotors 8 auf das Antriebsritzel 29 möglichst schlupffrei bzw. winkelgetreu übertragen werden.

Wie aus den Fig. 2 und 3 bzw. 4 und 5 ersichtlich ist, sind die Ringmagnete 25 und 26 jeweils vierpolig und in axialer Richtung magnetisiert. Zudem sind sie auf ihren voneinander abgewandten Stirnflächen 32 bzw. 33 jeweils mit einem ferromagnetischen Rückschlußring 34 versehen. Diese Rückschlußringe 34, die unter sich völlig gleich ausgebildet sind, bedecken die Stirnflächen 32 und 33 der Ringmagnete 25 und 26 vollständig und spaltfrei. Diese Rückschlußringe 34 bestehen aus Stahl bzw. Eisen oder einem anderen ferromagnetischen Material und sie sind jeweils mit einem die äußere Randkante des jeweiligen Ringmagneten 25 bzw. 26 umschließenden Zentrierrand 35 versehen. Die Zentrierung der Rückschlußringe 34 auf den Ringmagneten 25, 26 kann auch mit anderen Mitteln erreicht werden.

Aus Fig. 2 ist auch deutlich erkennbar, daß der Durchmesser d2 der zentralen zylindrischen Öffnung 38 gleich groß ist wie der Durchmesser d2 der ebenfalls zylindrischen Hohlräume 39 der Ringmagnete 25, 26.

Durch die vierpolige Magnetisierung der beiden Ringmagnete 25 und 26 erzeugen sie in dem sich über den Abstand c

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erstreckenden Kupplungsspalt 36 sehr hohe magnetische Kupplungskräfte, die in Fig. 4 durch die magnetischen Feldlinien 37 angedeutet sind. Diese magnetischen Kupplungskräfte durchdringen dabei eine dünne zentrale Trennwand 40 des Meßkammerdeckels 20 sowie einen ebenfalls dünnen zentralen Wandabschnitt 41 eines Gehäusebodens 42 des Zählwerkgehäuses 43, die beide im Kupplungsspalt 36 angeordnet sind und jeweils aus nicht magnetisierbarem Material, nämlich vorzugsweise aus Kunststoff, z.B. PPO oder POM bestehen.

Der zentrale Wandabschnitt 41 liegt in einer zentralen Vertiefung 44 des Meßkammerdeckels 20. Auf seiner Oberseite ist dieser Wandabschnitt 41 mit einer zentralen Lagernabe 45 versehen, in welcher das Antriebsritzel 29 mit seinem Lagerzapfen 46 koaxial zur Drehachse 15 drehbar gelagert ist.

Dem zugleich als Lagerplatine für die Zahnräder des Zählwerks 30 dienenden Gehäuseboden 42 liegt ein Gehäusedekkel 47 gegenüber, der ebenfalls als Lagerplatine ausgebildet und durch mehrere Pfeiler 4 8 mit dem Gehäuseboden 42 verbunden ist. Auf der Innenseite ist dieser Gehäusedeckel 47 mit einer einstückig angeformten Lagerbuchse 27 versehen, in welcher der obere Lagerzapfen 17 des Antriebsritzels 29 gelagert ist.

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Das gesamte Zählwerk 30 ist von einer Kunststoffhaube umschlossen.

Mittels eines Kalibrierringes 50 sitzt der Meßkämmerdekkel 20 mit seinem äußeren Rand 51 auf einer Ringschulter

52 der Meßkammer 2 auf, wobei zur Abdichtung ein O-Ring

53 vorgesehen ist.

Gehalten wird der Meßkammerdeckel 20 in dieser Position von einer flachen Ringscheibe 55, die an ihrem Außenumfang ein Schraubgewinde 56 und im Zentrum eine zylindrische Öffnung 57 aufweist. Der Durchmesser a dieser Öffnung 57 ist wenigstens um den Faktor 2,5 größer als der Außendurchmesser b der beiden Ringmagnete 2 5 und 2 6, so daß zwischen den Ringmagneten 25 und 26 einerseits und der Ringscheibe 55 andererseits ein Abstand d besteht, mit welchem die Ringscheibe 55 die aus den beiden Ringmagneten 25 und 26 bestehende Magnetkupplung konzentrisch umschließt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist a etwa 3 mal größer als b. Wichtig dabei ist, daß diese Ringscheibe 55 aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Stahl oder Eisen besteht und in der Lage ist, externe Magnetfelder von der Magnetkupplung 25/26 fernzuhalten bzw. den Einfluß eines externen Magnetfeldes auf diese Magnetkupplung 25/2 6 so zu minimieren, daß beab-

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sichtigte Manipulationen des Meßergebnisses ausgeschlossen sind.

Die vier Sackbohrungen 58 auf der Oberseite der Ringscheibe 55 dienen lediglich zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels, mit dem die Ringscheibe in ein entsprechendes Innengewinde 59 des Gehäuses 5 eingeschraubt werden kann.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist die Ringscheibe 55 axial so angeordnet, daß sie sich zumindest größtenteils im Bereich des Kupplungsspaltes 36 befindet. Ihre Dicke dl ist so bemessen, daß sie etwa der Größe c des Kupplungsspaltes 36 entspricht. Die Ringscheibe 55 sollte nach Möglichkeit nicht dünner, sondern eher dicker sein als der Kupplungsspalt 36 mit seinem axialen Abstandsmaß c. Diese Ringscheibe 55 dient somit einerseits als Halter für den Meßkammerdeckel 20 und andererseits als magnetisches Abschirmelement für die Magnetkupplung 25/26 gegen externe magnetische Störfelder.

In den Fig. 4 und 5 ist schematisch angedeutet, daß die Feldlinien 59 bzw. 60 eines externen Permanentmagneten

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durch die Ringscheibe 55 weitgehend von den nur in minimalem Maße vorhandenen magnetischen Streufeldern 54 der beiden Ringmagnete 25 und 26 weitgehend ferngehalten werden und somit die Kupplungskräfte dieser beiden Ringmagnete 25 und 26 nicht merklich beeinträchtigen können. Es ist somit weitgehend gewährleistet, daß externe Magnetfelder auf die Arbeitsweise der Magnetkupplung 25/26 und somit auf das Meßergebnis keinen schädlichen Einfluß ausüben können.

Claims

1. Durchflußmeßgerät für strömende Medien, insbesondere Flüssigkeiten, die beim Durchströmen einer Meßkammer (2) einen Rotor (8) in Drehung versetzen, der durch eine Magnetkupplung (25, 26) mit einem Zählwerk (30) in Drehverbindung steht, wobei die Magnetkupplung aus zwei zueinander koaxialen, durch wenigstens eine antimagnetische Trennwand (40, 41) voneinander getrennten, jeweils vierpoligen, in axialer Richtung magnetisierten Ringmagneten (25, 26) besteht, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Ringmagnete (25, 26) auf ihren voneinander abgewandten Stirnflächen (32, 33) jeweils mit einem ferromagnetischen Rückschlußring (34) versehen sind und daß im Bereich der Magnetkupplung (25, 26) eine die Magnetkupplung mit radialem Abstand (d) konzentrisch umschließende ferromagnetische Ringscheibe (55) angeordnet ist.

2. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (55) in der Ebene des zwischen den beiden Ringmagneten (25, 2 6) liegenden Kupplungsspaltes (36) angeordnet ist.

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3. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (dl) der Ringscheibe (55) wenigstens annähernd gleich groß oder größer ist als der Kupplungsspalt (36).

4. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (55) eine zentrale zylindrische Öffnung (57) aufweist, deren Durchmesser (a) wenigstens um den Faktor 2,5 größer ist als der Außendurchmesser (b) der unter sich gleich großen Ringmagnete (25, 26) der Magnetkupplung.

5. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe mit einem Außengewinde (56) versehen und als Halter eines Meßkammerdeckels (20) in ein die Meßkammer (2) enthaltendes Gehäuseteil (5) eingeschraubt ist.

6. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußringe (34) die Stirnflächen (32, 33) der Ringmagnete (25, 26) vollständig und spaltfrei bedecken.

7. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus Stahl bzw. Eisen bestehenden Rückschlußringe (34) jeweils mit einem die äußere Randkante des Ringmagneten (25, 26) umschließenden Zentrierrand (35) versehen sind.