DE3020979C2

DE3020979C2 - Verdrängungs-Prüfstand für die Eichung volumetrischer Flüssigkeits-Durchflußzähler

Info

Publication number: DE3020979C2
Application number: DE3020979A
Authority: DE
Inventors: Claudio Dipl.-El.-Ing. ETH Goldau Meisser
Original assignee: LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1980-05-07
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE3020979A1; CH645720A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdrängungs-Prüfstand für die Eichung /olumetrischer Flüssigkeits-Durchflußzähler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der DE-AS 14 98 424 bekannten Verdrängungs-Prüfstand dieser Art weisen die beiden Zylinderräume außer dem Anschluß an den Prüfling einen Weiteren Anschluß an eine Pumpe über eine Rohrleitung auf, in der ebenfalls ein Ventilsystem mit zwei möglichen Stellungen zur Umlenkung der durch die Pumpe geförderten Flüssigkeit abwechselnd in die beiden Zylinderräume vorhanden ist. Die beiden Ventilsysteme werden dabei so beeinflußt, daß der Prüfling einen abwechselnden Anschluß an einen der beiden Zylinderräume erhält, dessen Anschluß zu der Pumpe dann unterbrochen ist, so daß wegen des dann bestehenden Anschlusses des anderen Zylinderraumes an die Pumpe der Kolben in Richtung dieses einen Zylinderraumes im Vorlauf zur Förderung der Flüssigkeit durch den Prüfling längsbewegt wird, um dann

ίο anschließend im Rücklauf nach einem Umschalten der beiden Ventilsysteme die Flüssigkeit aus oem anderen Zylinderraum zu dem Prüfling zu fördern. Da für die Eichung beispielsweise von Wärmemengen-Durchflußzählern für Heizungsanlagen, bei denen die Auflösung eines Zählwerkes anwendungsbedingt meistens relativ gering ist und beispielsweise nur ein Zählimpuls pro 100 1 Durchfluß für Nenndurchflüsse von 1 bis 10 m³ pro Stunde abgegeben wird, entsprechend große Durchflußmengen benötigt werden, die ein Mehrfaches des Zylindervolumens betragen, müssen dafür bei dem bekannten Verdrängungs-Prüfstand die Ventilsysteme in den Rohrleitungen zu der Pumpe und zum Prüfling entsprechend häufig umgeschaltet werden, was von dem Nachteil einer Störung des gleichmäßigen Flusses der Flüssigkeit durch den Prüfling bei jedem Umschaltvorgang begleitet ist. Eine weitere nachteilige Einflußgröße für die Erzielung eines solchen gleichmäßigen Flusses stellt dabei auch die Förderkapazität der Pumpe dar, wenn di~se im Betrieb Schwankungen unterliegt.

jü Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Verdrängungs-Prüfstand so auszubilden, daß mit einem ständigen Umlauf einer vergleichsweise geringen gleichen Flüssigkeitsmenge auch Prüflinge mit einer vergleichsweise großen Durchflußmenge unter Einhaltung eines möglichst gleichmäßigen Flusses geprüft werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den Merkmalen gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Patentansprüchen 2 bis 5 sind weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verdrängungs-Prüfstandes erfaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher drei verschiedene hydraulische Schaltungsmöglichkeiten schematisch dargestellt sind.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung mit zwei von einem gemeinsamen Antrieb betätigten Dreiwegventilen,

F i g. 2 eine solche mit einem Dreiwegventil und zwei Absperrventilen,

Fig. 3 eine Anordnung mit einem Vierwegventil und F i g. 4 ein Kolbenweg-Diagramm.

in den nachfolgend beschriebenen Figuren sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Es bedeuten 1 und 2 je einen Förderzylinder, die beide das gleiche Volumen aufweisen, bestehend aus je einem Zylinder 3 und 4 sowie einem darin längsbewegbaren Kolben 5 und 6. Auf die Darstellung der Antriebe für die Kolben 5 und 6 sowie die Meßeinrichtung zur Erfassung der geförderten Flüssigkeitsmenge wurde in den Figuren verzichtet. Die beiden Föi'derzylinder 1 und 2 sind hydraulisch einander parallel geschaltet und wirken in wechselnder Folge so auf einen Prüfling 7, daß zuerst der eine Förderzylinder Flüssigkeit zum Prüfling 7 fördert, und dann unter Beibehaltung der gleichen Strömungsrichtung der andere. Der Kolben 5 bzw. 6 bewegt sich dabei bezogen auf die F i g. 1 beispielsweise

nach oben.

Ein bistabiles Ventilsystem 8 dient dabei einerseits einer möglichst störungsfreien Umschaltung des zum Prüfling 7 fließenden Flüssigkeitsstromes von einem auf den anderen Förderzylinder 1,2. Andererseits muß das Ventilsystem 8 ein Zurückstellen der Kolben 5, 6 in der bezüglich der Fig. 1 unteren Endlage und damit ein Zurückfließen der Flüssigkeit unter Umgehung des Prüflings 7 von der einen zur anderen Kolbenseite ermöglichen. Dazu dient mindestens ein nachfolgend beschriebenes Rohrstück, das unter Umgehung des Prüflings 7 am Förderzylinder 1 oder 2 je einen durch den Kolben 5 bzw. 6 abgetrennten ersten und zweiten Zylinderraum 9 und 10 bzw. 11 und 12 über das Ventilsystem 8 wechselweise miteinander verbindet. Dadurch kann derjenige Kolben 5 oder 6, der im betrachteten Zeitpunkt keine Flüssigkeit zum Prüfling 7 fördert, wieder in seine Ausgangsstellung, d. h. in seine untere Endlage zurücklaufen. Der Flüssigkeitsaustausch zwischen den beiden Zylinderräumen 9 und 10 bzw. Jl und 12 erfolgt dann durch das erwähnte Rohrstück.

In allen drei Beispielen der F i g. 1 bis 3 sind die ersten Zylinderräume 9 und 11 mit Rohrleitungen 13 bzw. 14 untereinander und mit einem ersten Anschluß 15 des Prüflings 7 verbunden. Die zweiten Zylinderräume 10 und 12 stehen über Rohrleitungen 16 bzw. 17 mit Hilfe des Ventilsystems 8 wechselweise zur Förderung von Flüssigkeit durch den Prüfling 7 mit einem zweiten Anschluß 18 des Prüflings 7 in Verbindung.

Im Beispiel der F i g. 1 besteht das Ventilsystem 8 nus zwei miteinander gekoppelten Dreiweg-Ventilen 19 und 20, von denen je ein erster Anschlußstutzen 21 und 22 mit dem zweiten Anschluß 18 des Prüflings 7 verbunden ist. Je ein zweiter Anschlußstutzen 23, 24 steht mit je einem der zweiten Zylinderräume 10 bzw. 12 in Verbindung. Je ein Rohrstück 27 und 28 schließt dritte Anschlußstutzen 25 und 26 an je einen der ersten Zylinderräume 9 bzw. 11 an. Dabei könnten sich die beiden Rohrstücke 27 und 28 bereits an den dritten Anschlußstutzen 25 und 26 zu einem einzigen Rohrstück vereinen, das zu den Rohrleitungen 13 und 14 geführt ist. Beide Dreiweg-Ventile 19 und 20 werden von einem gemeinsamen Antrieb 29 betätigt und haben einander zwangsweise zugeordnete Stellungen: Wenn bei einem der Dreiweg-Ventile 19 oder 20 der dritte Anschlußstutzen 25 bzw. 26 geschlosssen ist, dann ist beim anderen Ventil 20 bzw. 19 der erste Anschlußstutzen 22 bzw. 21 geschlossen.

Im Beispiel der F i g. 2 besteht das Ventilsystem 8 aus einem Dreiwegventil 30 und zwei in den Rohrstücken 27 und 28 angeordneten Absperrventilen 31 und 32. Die Ventile 30, 31 und 32 werden gemeinsam von einem einzigen Antrieb 33 betätigt. Das Dreiwegventil 30 ist mit seinem mittleren Anschlußstutzen am zweiten Anschluß 18 des Prüflings 7 angeschlossen und verbindet in seinen beiden möglichen Stellungen entweder den zweiten Zylinderraum 10 oder 12 der Förderzylinder 1 bzw. 2 mit dem zweiten Anschluß 18 des Prüflings 7. Zwangsläufig wird dabei dasjenige Absperrventil 31 bzw- 32 geschlossen, das dem mit dem Prüfling 7 verbundenen Förderzylinder 1 bzw. 2 zugehört, während das andere Absperrventil 32 bzw. 31 geöffnet ist.

Im Beispiel der F i g. 3 besteht das Ventilsystem 8 aus einem einzigen Vierwegventil 34, dessen Schieber 35 in seinen beiden Endlagen einen Weg für den Durchfluß von einem der Förderzylindev 1 oder 2 zum Prüfling 7 freigibt, während der Rückfluß aus dem ersten

Zylinderraum 11 bzw. 9 des anderen Förderzylinders zu dessen zweitem Zylinderraum 12 bzw. 10 durch ein einziges Rohrstück 36 freigegeben wird. Ein Antrieb 37 dient der Betätigung des Schieben: 35.

In allen drei beschriebenen Beispielen sind die den Durchfluß beeinflussenden Teile des Ventilsystems 8 so ausgelegt, daß der Durchflußquerschnitt in Richtung des Prüflings 7 auch während der Umschahzeit vom einen Förderzylinder auf den anderen immer gleich bleibt Das heißt, daß in gleichem Maße, wie sich der Durchflußquerschnitt vom einen Förderzylinder zum Prüfling 7 hin verkleinert, sich derjenige vom anderen Förderzylinder her vergrößert, wobei vorausgeschickt sei, daß sich während dieser Zeit beide Kolben 5 und 6 in gleicher Richtung bewegen, wie dies weiter unten beschrieben ist Auch für die Umschaltung des Rückflusses durch die Rohrstücke 27,28 bzw. 36 hat der Durchflußübergang ohne Querschnittsänderung zu erfolgen. In den Beispielen der Fig. t und 2 wird dies durch eine mechanische Kopplung der einzelnen Stellglieder gewährleistet, während sich diese Forderung beim aiifwandmäßig günstigsten Beispie! der Fig. 3 wohl am einfachsten bewältigen läßt, denn das Vierwegventil 34 löst diese Aufgabe dank seines Aufbaues, der eine kontinuierliche Flußumlenkung gewährleistet.

Damit beim Umschalten des Ventilsystems 8 beide Kolben 5 und 6 in der gleichen Richtung fördern können, muß der rücklaufende Kolben 5 oder 6 seine Endstellung jeweils erreicht haben und sich wieder in der Förderrichtung bewegen, bevor der fördernde Kolben seine Endslellung erreicht hat. Die Rücklaufgeschwindigkeit der Kolben 5 und 6 muß daher immer um einen gewissen Betrag größer sein als die Vorlaufgeschwindigkeit zur Förderung von Flüssigkeit durch den Prüfling 7.

Zur Bewegung der Kolben 5 und 6 dienen zwei in den Figuren niehl dargestellte Antriebe, deren Geschwindigkeiten vorteilhaft stufenlos verstellbar sind und damit einer vom Prüfling geforderten Durchflußmenge pro Zeiteinheit angepaßt werden können.

Der Hubablauf beider Kolben 5, 6 wird nachfolgend anhand des Diagramtnes der Fig.4 näher erläutert: In diesem ist auf der Ordinate der Hub h der Kolben 5, 6 und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Eine gestrichelt gezeichnete Kurve 38 bedeutet den Weg/ Zeit-Verlauf des Kolbens 5 und die ausgezogene Kurve 39 denjenigen des Kolbens 6. Beide Kolben können einen Hub A_ma, zurücklegen, siehe auch Fig. 1.

Zu einem Zeitpunkt u bewegt sich der erste Kolben 5 entsprechend der Kurve 38 nach oben und fördert Flüssigkeit durch den Prüfling 7, während gleichzeitig der zweite Kolben 6 mit einer etwas größeren Geschwindigkeit gemäß der Kurve 39 zurückläuft und seine Ausgangsstellung zur Zeit t₂ erreicht, bevor der erste Kolben 5 wieder oben ist. Ein vom zweiten Kolben 6 betätigter Endschalter stoppt zur Zeit I₂ dessen Antrieb und läßt ihn warten, bis der erste Kolben 5 vor seiner Endstellung einen Hub h\ erreicht hat. Ein dort vom Kolben 5 beeinflußter Positionsschalter startet den zweiten Kolben 6 zur Zeit is wieder. Beide Kolben fördern nun in der gleichen Richtung, der erste speist nach wie vor den Prüfling 7, der zweite fördert durch das Rohstück 28 bzw. 36. Die Antriebsgeschwindigkeit der Kolbenantriebe ist synchronisiert, so daß beide Kolben die gleiche Flüssigkeitsmenge fördern. Beim Erreichen eines Hubes h₂ wird durch einen weiteren, vom ersten Kolben 5 betätigten Positionsschalter das Ventilsystem

8 zur Zeit U umgeschaltet. Jetzt übernimmt der zweite Kolben 6 die Forderung von Flüssigkeit durch den Prüfling 7, während der erste Kolben 5 noch weiter läuft, bis er beim Hüb A„_m zur Zeit /5 einen Endschalter betätigt, der seinen Antrieb stoppt und mit erhöhter Geschwindigkeit wieder in der anderen Richtung startet.

Der geschilderte Ablauf kann beliebig lange aufrechterhalten bleiben, so daß der Eichung eines Prüflings jede gewünschte Flüssigkeitsmenge zugrunde gelegt werden kann. Die beschriebene Anlage erlaubt es ddherauch Prüflinge für sehr große Flüssigkeitsmengen, wie solche bei Wärmemengen-Durchflußzählern auftre-10

ten, prüfen zu können, wobei der dazu nötige technische Aufwand klein bleibt.

An Stelle der beispielsweise beschriebenen Ventilsysteme 8 sind noch weitere denkbar. Erwähnt sei nur z. B. die Verwendung von vier Magnetventilen, von denen immer zwei offen und zwei geschlossen sind.

Ferner ist es auch möglich, die Anlage in umgekehrter Fließrichtung zu betreiben, wobei sich dann die Ventilsysteme 8 nicht im Zufluß, sondern im Wegfluß des Prüflings 7 befinden. Die von den Kolben 5, 6 betätigten Positionsschalter müssen dann dementsprechend angeordnet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verdrängungs-Prüfstand für die Eichung volumetrischer Flüssigkeits-Durchflußzähler mit einem beidseitig verschlossenen Zylinder, der durch einen längsbewegbaren Kolben in zwei flüssigkeitsgefüllte Zylinderräume unterteilt ist, welche durch Rohrleitungen zur Förderung von Flüssigkeit beim Längsverschieben des Kolbens -über einen Prüfling miteinander verbunden sind, wobei in der Rohrleitung zum Prüfling ein Ventilsystem mit zwei möglichen Stellungen zur Umlenkung des Durchflusses durch den Prüfling vorhanden ist, α a d u r c h gekennzeichnet, daß zwei an den gleichen Prüfling (7) nacheinander anschließbare zueinander parallel geschaltete Förderzylinder (1 bzw. 2) vorgesehen sind, bei denen, in wechselnder Folge durch das Ventilsystem (8; 19, 29; 30, 31) gesteuert, immer der eine Kolben (5, 6) des einen Förderzylinders (1, 2) im Vorlauf Flüssigkeit durch den Prüfling (7) fördert, während der Kolben (6 bzw. 5) des jeweils anderen Förderzylinders (2 bzw. 1), dessen beide Zylinderräume (11, 12 bzw. 9, 10) dann über einen Strömungsweg (14, 28, 17; 14, 36, 17 bzw. 13, 27,16; 13,35,16) direkt miteinander verbunden sind, mit höherer Geschwindigkeit als im Vorlauf wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird, und daß das Ventilsystem (8; 19, 20; 30, 31, 32) während eines kurzen Zeitraumes mit gleicher Laufrichtung beider Kolben (5, 6) derart auf den anderen Förderzylinder (2,1) umschaltet und gleichzeitig den Strömungsweg für den Rücklauf des einen Kolbens (5, 6) öffnet, daß der Durchflußquerschnitt in Richtung des Prüflings (7) immer gleich bleibt.

2. Verdrängungs-Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zylinderräume (9, 11) beider Förderzylinder (1 bzw. 2) mit Rohrleitungen (13 bzw. 14) miteinander und mit einem ersten Anschluß (15) des Prüflings (7) verbunden sind, während die zweiten Zyünderräume (10 bzw. 12) mit Rohrleitungen (16 bzw. 17) über das Ventilsystem (8; 19, 20; 30, 31, 32; 34) einerseits wechselweise zur Förderung von Flüssigkeit mit dein zweiten Anschluß (18) des Prüflings (7) in Verbindung stehen, und daß andererseits wenigstens ein weiteres Rohrstück (27, 28; 36) unter Umgehung des Prüflings (7) den ersten und den zweiten Zylinderraum (9 und 10 bzw. 11 und 12) je eines der beiden Förderzylinder (1 bzw. 2), vom Ventilsystem (8; 19, 20; 30,31,32; 34) her wechselweise beeinflußt, miteinander verbindet und so den Rücklauf des Kolbens (5 bzw. 6) in seine Ausgangsstellung ermöglicht.