DE3000219C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatisch proportionale Fluid-Meßvorrichtung, die von einem Druckfluid antreib­ bar ist.

Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine Fluid- Meßvorrichtung der erwähnten Art, die in Abhängigkeit von dem durch eine Leitung hindurchgehenden Fluid-Durch­ fluß eine vorbestimmte Fluid-Menge mißt, welche ggf. zu dem durch die Leitung fließenden Fluid zugemischt werden soll.

Ein spezielles Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist beispielsweise das Zumessen von chlorhaltigen Lösungen für Wasserleitungen, wobei die Arbeitsweise derart ist, daß stromab des Mischpunktes eine konstante Chlorkonzentration bei Änderungen des Wasserdurchflusses in der Hauptleitung erzielt wird.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik nach der DE-OS 24 56 387, aus der eine Einrichtung zum Zumessen einer Flüssigkeit zu einem Hauptflüssigkeitsstrom bekannt ist. Bei dieser Einrichtung wird die zu dosierende Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter mittels einer durch einen Wassermotor angetriebenen Pumpe in den Hauptstrom gefördert, wobei die Fördermenge der Pumpe durch die Stellung eines in einem Ne­ benströmungsweg angeordneten Ventils gesteuert wird.

Aus der US-PS 30 47 003 ist eine Fluid-Meßvorrichtung be­ kannt, bei der der Hauptflüssigkeitsstrom mittels eines Venturi-Rohrs dynamisch gemessen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluid-Zu­ meßvorrichtung zu schaffen, bei der der Anteil der zugemes­ senen Flüssigkeit in einem weiten Bereich konstant gehalten wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Fluid-Meßvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bevorzugte Ausführungs­ beispiele der Erfindung werden im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Wasserleitung, in der ein Durchflußmengenfühler in Verbindung mit einem Fluid-Signalverstärker angeordnet ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Meßvor­ richtung selbst;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Modulationsventils, das insgesamt durch den Buchstaben A in Fig. 2 angegeben ist;

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Leitung 10, beispielsweise eine Wasser­ leitung, in der ein Venturirohr 11 sowie eine Meßstelle 12 für den statischen Druck angeordnet sind.

Leitungen 13 und 14, die mit dem Venturirohr 11 bzw. mit der Meßstelle 12 verbunden sind, führen zu einem an sich bekannten und im Handel erhältlichen Signalverstärker 15, der in der Lage ist, eine Modulation eines Fluids, wie etwa Druckluft, zu bewirken, welches durch einen Einlaß 16 eintritt und durch einen Auslaß 17 austritt. Es ergibt sich als in Abhängigkeit von der Durchflußmenge des Fluids in der Leitung 10 eine unterschiedliche Lieferung von Druck­ luft am Auslaß 17.

Die modulierte Druckluft, die am Auslaß 17 vorhanden ist, steuert die Meßvorrichtung nach Fig. 2, und zwar in einer Art und Weise, die im folgenden noch dargestellt werden soll.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Meßvorrichtung eine Modulator- oder Steuer-Baugruppe 20, eine Motor-Baugruppe 21 und eine Pumpen-Baugruppe 22.

Die Baugruppe 20 weist ein Paar von Kappen 23 und 24 auf, zwischen denen eine flexible Membran 25 montiert ist, die unter der Wirkung einer Feder 26 steht. Die Membran 25 ist außerdem mit einer Stange 27 verbunden, welche ver­ schieblich in einer an der Kappe 24 angeordneten Buchse 28 sitzt. Die Kappe 24 ist mit einem Anschluß 29 für eine Leitung versehen, welche mit dem Auslaß 17 des Fluid-Signal­ verstärkers 15 in Verbindung steht, so daß die Membran 25 und folglich die Stange 27 durch Einführen von Druckluft nach links verschoben werden können. Die Kappe 23 ist mit einer Entlüftung 30 versehen, um den Aufbau eines Gegen­ drucks zu verhindern.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Stange 27 um eine Weg­ strecke nach links verschoben wird, die der Wasser-Durch­ flußmenge in der Leitung 10 entspricht.

Die Stange 27 berührt mit ihrem Ende ein Ende einer Stange 31, die zu der Pumpen- und Motor-Baugruppe gehört, wie es im folgenden beschrieben werden soll.

Die Pumpen- und Motor-Baugruppe umfaßt einen Körper 32, der mit zwei Kappen 33 und 34 versehen ist. Zwischen dem Kör­ per 32 und der Kappe 33 sitzt eine Membran 35, die unter der Wirkung einer Feder 36 steht, welche bestrebt ist, die Membran nach links zu verschieben. Außerdem ist zwischen dem Körper 32 und der Kappe 34 eine Membran 37 angeordnet, die, wie es sich noch ergeben wird, das Pumpenelement dar­ stellt.

Während des Betriebs unter der Wirkung eines Modulations­ ventils, das insgesamt mit dem Buchstaben A bezeichnet ist, wird durch eine Leitung 38, die mit der von der Kappe 21 und der Membran 35 begrenzten Kammer in Verbindung steht, hydraulischer Druck zugeführt und abgelassen. Dieses Zu­ führen und Ablassen von hydraulischem Druck unter der Wir­ kung des Ventils A in der Leitung 38 bewirkt eine Ver­ schiebung der Membran 35 nach rechts gegen die Wirkung der Feder 36 sowie eine Rückkehrbewegung der Membran.

Der Raum zwischen der Membran 35 und der Membran 37 kann ggf. mit einem hydraulischen Fluid, beispielsweise mit Öl, gefüllt sein, und zwar durch eine Füllöffnung 39, um zu bewirken, daß eine genau definierte volumetrische Beziehung zwischen der Motorkammer (Membran 35 und Kappe 33) und der Pumpenkammer (Membran 37 und Kappe 34) besteht.

Die Stange 31, die bei 40 mit der Membran 35 verbunden ist, erstreckt sich durch eine Öffnung 41 des Körpers 32, um sich an die Membran 37 anzuschließen. Die Oszillationsbe­ wegung der Stange 31 wird somit auf die Membran 37 über­ tragen, die bei ihrer Verschiebung nach rechts und nach links das Volumen der von der Kappe 34 und der Membran 37 selbst begrenzten Kammer ändert, um eine Pumpenwirkung zu erzielen, und zwar mit Hilfe der Anordnung 42, die Rück­ schlagventile 43 und 44 aufweist. Folglich wird Fluid vom Ende 45 her angesaugt und aus dem Ende 46 ausgestoßen.

Vorstehend wurde die Gesamtanordnung der Vorrichtung be­ schrieben, bestehend aus der Modulator-Baugruppe, der Pum­ pen-Baugruppe und der Motor-Baugruppe. Diese Anordnung ar­ beitet folgendermaßen:

Wenn der Fluid-Signalverstärker Druckluft an den Anschluß 29 anlegt, wird die Membran 25 nach links verschoben. Außer­ dem arbeitet das Modulationsventil A, um Hydraulikdruck durch die Leitung 38 aufzubringen oder abzulassen, wobei der Stange 31 eine Oszillationsbewegung erteilt wird, die als Folge periodisch das Volumen der zwischen der Membran 37 und der Kappe 34 definierten Kammer ändert, wodurch die oben erwähnte Pumpwirkung entsteht. Wenn der an den Anschluß 29 angelegte Druck abfällt, wandert die Stange 27 unter dem von der Feder 26 ausgeübten Schub nach rechts. Dies führt zu einer Begrenzung der Schwingungsamplitude der von der Stange 31 durchgeführten Oszillationsbewegung, und zwar mit der Folge, daß sich die von der Membran 37 durchgeführte volumetrische Verschiebung vermindert. Im Grenzfall, in welchem kein Druck am Anschluß 29 liegt, wird die Stange 27 vollständig nach rechts verschoben, wobei die Stange 31 mit ihrem Ende 47 an einem Stift 48 im Inneren der Kappe 34 zur Anlage kommt, wodurch die Pumpwirkung aufgehoben wird.

Es ergibt sich also eindeutig, daß die Baugruppe 22 eine Pumpleistung erbringt, die variabel ist in Abhängigkeit von dem pneumatischen Druck, der an den Anschluß 29 angelegt wird.

Im folgenden soll anhand von Fig. 3 als Ausführungsbei­ spiel eine vereinfachte Konstruktion des Modulationsven­ tils beschrieben werden, wie es schematisch unter dem Be­ zugszeichen A in Fig. 2 angegeben ist.

Gemäß Fig. 3 umfaßt das Modulationsventil A ein Paar von Kappen 50 und 51, die mit einer Leitung 38′ entsprechend der Leitung 38 nach Fig. 2, mit einer Leitung 52 zum Zu­ führen von hydraulischem Druckfluid und mit einer Auslaß- Leitung 53 versehen sind. Zwischen den beiden Kappen 50 und 51 ist eine umlaufende Scheibe 54 angeordnet, die eine Öffnung 55 sowie einen Kanal 56 aufweist. Die umlaufende Scheibe 54 ist mit einer Welle 57 verbunden, die von nicht gezeigten Einrichtungen gedreht wird, beispielsweise von einem Elektromotor oder vom Abtrieb eines Flüssigkeits- Durchflußzählers. Während ihrer Drehung setzt die Scheibe 54 periodisch die Öffnung 55 in Verbindung mit der Leitung 38′, wobei dem Druckfluid der Durchgang zu der von der Kappe 33 und der Membran 35 definierten Kammer gestattet wird; ferner schafft die Scheibe periodisch eine Verbindung zwischen der Leitung 38′ und dem Kanal 56, um die Leitung 38′ an die Auslaß-Leitung 53 anzuschließen. Es ergibt sich also eindeutig, daß die Drehung der Scheibe 54 hydraulisches Druckfluid periodisch der von der Membran 35 und der Kappe 33 definierten Kammer zuführt und aus dieser Kammer abläßt. Daraus resultiert eine Antriebswirkung zur Steuerung der Pumpen-Baugruppe 22. Ferner ist es für den Fachmann klar ersichtlich, daß das Modulationsventil A unterschiedliche Formen annehmen kann.

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der An­ ordnung nach Fig. 1, wobei entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, führen die Leitungen 13 und 14 zu einem Differential-Wandler TD, der einen Funktionsverstäker AO steuert, welcher seinerseits der Steuerung eines modulierenden Magnetven­ tils EV dient. Die Betriebsweise ist für den Fachmann klar ersichtlich und stimmt praktisch mit der nach Fig. 1 überein.

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Meß­ vorrichtung nach Fig. 2, und zwar eignet sich dieses abge­ wandelte Ausführungsbeispiel insbesondere für eine Ver­ wendung im Zusammenhang mit Leitungen kleinen Durchmessers, bei denen nicht die Notwendigkeit besteht, das zuzumessende Fluid in Abhängigkeit von der die Leitung durchströmenden Durchflußmenge in weitem Bereich zu modulieren.

Wie es sich aus Fig. 5 ergibt, in der die gleichen Bezugs­ ziffern aus Fig. 2 zur Bezeichnung entsprechender Teile dienen, ist an der Kappe 33 eine Gewinde-Buchse 60 vorge­ sehen, in die ein Bolzen 61 zum Einstellen der Amplitude der Stange 31 eingeschraubt ist. Der Bolzen 61 trägt einen Kopf 62 zum Einstellen während des Einrichtens der Vorrich­ tung sowie ferner eine Feststellmutter 63.

In diesem Falle wird das Modulationsventil A direkt vom Abtrieb eines nicht dargestellten Wasser-Durchflußzählers angetrieben.

Vorstehend wurde die Erfindung im Zusammenhang mit derzeit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, ohne daß darin eine Beschränkung liegen soll. Es sei darauf hingewiesen, daß in der Praxis dem Fachmann Abwandlungen und Änderungen im Rahmen der Erfindung möglich sind.

Zusammenfassend schafft die Erfindung eine Fluid-Zumeßvor­ richtung, die durch ein Druckfluid antreibbar ist, und zwar mit einem Fühler für den Lieferbedarf, mit einer von einem Druckfluid gesteuerten Modulator-Baugruppe und mit einer von einem Druckfluid betätigten Motor-Baugruppe, die mit einer Pumpen-Baugruppe für das zuzumessende Fluid verbunden ist.

Claims (4)

1. Fluid-Meßvorrichtung, die von einem Druckfluid antreibbar ist, gekennzeichnet durch eine erste Kammer, der periodisch unter der Steuerung eines periodisch von einer eigenen Anordnung antreibbaren Modulations­ ventils (A) ein Druckfluid zugeführt wird, wobei die erste Kammer von einer flexiblen Membran (35) begrenzt wird, die durch eine Stange (31) mit einer zweiten Membran (37) ver­ bunden ist, welche eine Wand einer zweiten Kammer bildet, die eine Pumpenkammer darstellt, wobei die Schwingungsamplitude bzw. der Hub der Stange (31) durch eine Einstelleinrichtung (20; 61) be­ stimmbar ist, um die Menge des gemessenen Fluids entsprechend der Steuerung des Modulationsventils einzustellen.

2. Fluid-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung aus einer Modulationsbaugruppe (20) besteht, die auf den Druck anspricht, der von der das Druckfluid modulierenden, an sich bekannten Vorrichtung (15; EV) geliefert wird, und daß sie eine Membran-Anordnung (25-27) aufweist, um die Schwingungs­ amplitude bzw. den Hub der Stange (31) zu verändern.

3. Fluid-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung aus einem handverstellbaren Bolzen (61) besteht, der direkt auf die Stange (31) einwirkt und deren Schwingungsamplitude bzw. Hub vorbestimmt.

4. Fluid-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationsventil (A) ein Bauteil (54) umfaßt, um ein Druckfluid periodisch an die erste Kammer anzulegen und von dieser abzuleiten, wobei dieses Bauteil vom Abtrieb eines mit einer Fluidleitung verbunden Fluid-Durchflußzählers steuer­ bar ist.