DE3025158A1 - Vorrichtung zur durchflussmengenmessung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
• zur kontinuierlichen Messung der Durchflußmenge gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.
• Bei Maschinen zur Herstellung von Schaumkunststoffteilen wird die zu verarbeitende flüssige Kunststoffkoinoonente aus einem Tank einer Dosierpumpe zugeführt, von wo aus die Komponente unter hohem Druck in einen Mischkopf geleitet wird. Die Qualität des Enderoduktes hängt dabei wesentlich von der genauen Bestimmbarkeit der Menge der zu verarboitenden Kunststoffkomponente ab, so daß es erforderlich ist, daß die Durchflußmenge im hochdruckseitigen Bereich zwischen Pumpe und Mischkopf während der Beschickung des Mischkopfes möglichst genau gemessen werden kann. Da vielfach gasbeladene Kunststoffkomponenten verarbeitet werden, darf auch die Kompressibilität derartiger Flüssigkeiten nicht unberücksichtigt bleiben.
• Bei den bisher zur hochdruckseitigen Durchflußmengenmessung verwendeten Zahnradzählern besteht das Problem, daß sie einen nicht unbeträchtlichen Druckabfall verursachen, wodurch der Anwendungsbereich einer Anlage zur Herstellung von Schaumkunststoff mit gegebener Pumpenleistung eingeschränkt wird. Zur Vermeidung eines derartigen Druckabfalls ist es auch bekannt, überdimensionierte Zahnradzähler anzuordnen und sie nur im unteren Durchsatzbereich zu betreiben. In diesem Betriebsbereich zeigen die Zahnradzähler zwar einen konstanten Zähler-Wirkungsgrad, jedoch ist dieser in seiner Größenordnung ungünstig und bei veränderlichen Durchsatzmengen auch nicht linear, was ebenfalls zu unbefriedigenden Meßergebnissen führt.
• Hit den Zahnradzählern lassen sich auch nicht die Dichteschwankungen erfassen, wie sie sich bei mit Gas beladenen Flüssigkeiten ergeben können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Hochdruckbereich venqendbare Durchflußmengenmeßvorrichtung zu schaffen, mit der sich frei von Druckverlusten Meßergebnisse hoher Genauigkeit erzielen lassen.
• Die Lösung dieser Aufgabe wird durch eine gemäß den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs ausgestaltete Vorrichtung erreicht.
• Der besondere Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dai3 bestimmte Funktionselemente der ohnehin vorhandenen Verdrängerpumpe mittels handelsüblicher Meßgeräte meßtechnisch erfaßt werden, deren Meßergebnisse laufend in einem einfachen analogen oder digitalen Rechner in ein die Durchflußmenge repräsentierendes Signal gewandelt und einem Anzeigeelement zugeführt werden können.
• Während mit den bisherigen ,;eímethoden lediglich der Volumenstrom (m'/sec) ermittelt werden konnte und somit die Beladung der Flüssigkeit mit Gas oder anderen festen oder flüssigen Bestandteilen nur sehr unzureichend erfaßbar war, was zu weiteren Verfälschungen des Neßergebnisses führte, bietet sich nach der Erfindung die Möglichkeit, den aktuellen üießwert der Dichte (kg/m3) mit dem Volumenstrom (m3/sec) zu verknüpfen und dadurch den Iiassenst-om (kO/sec) zu erfassen.
• Die dem iiiscllkopf zuzuführende flüssige Kunststoffkomponente läßt sich somit eindeutig und präzise bestimmen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh-ungsbeispivls anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Ansprüchen.
• Die Erfindung wird anhand- eines in der Zeichnung veranschaulichten Funktionsschemas näher erläutert.
• 1:lttCl5 einer Verdrängungspumpe 1 wird aus einem Tank 2 eine flüssige Kunststoffkoinonente, , die mit einem Gas, einer festen Substanz oder auch mit einer anderen Flüssigkeit beladen sein kann, entnommen und über eine Hochdruckleitung 3 zu der Mischeinheit 4 einer Maschine zur Herstellung von Schaumkunststoff gefördert Die Verdrängerpumpe 1 stellt eine Verstellpumpe, beispielsweise eine Schrägscheibenpumpe dar, mit der das Fördervolumen durch Verschieben einer Steuerstange 5 verändert werden kann. Die Stellung dieser Steuerstange wird durch eine Stellmeßvorrichtung 6, beispielsweise ein Linearpotentiometer, gemessen und der Meßwert als Ausgangssignal d 5 einem Rechner 7 zugeführt.
• An der Hochdruckleitung 3 ist eine die Anzahl der von der Verdrängerpumpe 1 geförderten Hubvolumina pro Zeiteinheit registrierende Zählereinheit angeordnet. Diese besteht aus einem Druckmeßfühler 8, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, dem ein Verstärker 9 und ein Zähler 10 nachgeordnet sind. Im Zähler 10 werden die Druckpulse, beispielsweise durch Messung der Periodendauer gezählt und in ein Ausgangssignal f gewandelt, das dem Rechner 7 zugeführt wird.
• Die die Anzahl der Hubvolumina der Verdrängerpumpe pro Zeiteinheit registrierende Zählereinheit kann auch aus einem an der Verdrängerpumpe angeordneten Drehzahlmesser bestehen.
• Am Tank 2 ist eine Dichtemeßvorrichtung installiert, die einen unteren Druckmeßfühler 11 und einen oberen Druckmeßfühler 12 umfaßt, die beide in einem Höhenabstand von d h zueinander angeordnet sind und die Druckmeerte p1 und p2 liefern.
• Diese werden verstärkt und in einem Rechnerglied 13 gemäß der Formel d = P1 h = h (kg/m3 in ein die Dichte der gasbeladenen flüssigen Kunststoffkomponente repräsentierendes Signal gewandelt und dem rechner 7 zugeführt.
• Der Rechner 7 ist mit einem Multiplikationsglied versehen, in dem die Ausgangsgrößen d s, f undf multinlikativ mit eingespeicherten Festgrößen F unf k gemäß der Formel m = f . # s . # . F . k (kg/sec) in ein die Durchflußmenge m repräsentierendes Signal gewandelt werden, wobei die Festgröße F die Kolbenquerschnittfläche in m2 und die Festgröße k (dimensionslos) pumpenspezifische Faktoren, wie z.3. die Leckageverluste, kennzeichnen.
• Das Signal m wird einem digitalen oder analogen Anzeigeelement 14 zugeführt. Es kann auch in eine nachgeschaltete Vergleicherschaltung 15 eingegeben werden, in der nach Vergleich mit einem einstellbaren Sollwert S ein Signal Y einem nachgeordneten Stellglied 16 zugeführt wird, durch das die Steuerstange 5 zur regelung des Föedervolumens bzw. der Durchflußmenge m der Verdrängerpumpe 1 betätigt wird.
• Die geschilderte Ausführungsform kann auch derart ausgestaltet sein, daß ein handelsüblicher, zur Messung der Frequenz f von Druck- oder Drehzahlimpulsen geeigneter Zähler verwendet wird, in dem ein die Größen F, k, y und d s als eine Festgröße repräsentierender Maschinenfaktor digital einstellbar ist, wobei eventuelle Schwankungen bei einer oder mehrerer der genannten Größen durch Korrigieren des eingestellten Wertes jeweils berücksichtigt werden können. Nach Multiplikation der Frequenzwerte f mit dem eingestellten Maschinenfaktor in dem im Zähler enthaltenen Rechner ergibt sich ein die Durchflußmenge Ifi bestimmender Wert, der in einem ebenfalls im Zähler integrierten Anzeigeelement darstellbar ist.
• L e e r s e i t e

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Durchflußmengenmessung Patentansprüche Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Durchflußmenge einer Flüssigkeit, insbesondere einer in einer Hochdruckleitung geförderten, flüssigen Kunststoffkomponente mit Gasbeladung für die Herstellung von Schaumkunststoff, bei der die Förderung durch eine, eine pulsierende Druckschwankung hervorrufende Verdrängerpumpe mit einstellbar veränderlichem Fördervolumen erfolgt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß a) eine die Anzahl der von der Verdrängerpumpe (1) geförderten Hubvolumina pro Zeiteinheit zählende, ein variables Ausgangssignal f (1/sec) erzeugende Zählereinheit, b) eine, das Ausmaß des einstellbar veränderlichen Fördervolumens der Verdrängerpumpe (1) registrierende, ein Ausgangssignal #s (m) erzeugende Stellmeßvorrichtung (6), c) eine die Dichte der flüssigen Kunststoffkomponente ermittelnde, ein Ausgangssignal < (kg/m5) erzeugende Dichte-Meßvorrichtung und d) ein Rechner (7) mit einem I:Iultiplikaticnsglied vorgesehen sind, in dem die Ausgangssignale f, s s und § multiplikativ mit im Rechner (7) gespeicherten Restgrößen F und k in ein die Durchflußmenge m (kg/sec) repräsentierendes, einer digitalen oder analogen Anzeigevorrichtung (ii) zuführbares Signal wandelbar sind, wobei die Festgröße F die Kolbenquerschnittsfläche in m2 und die Festgröße k (dimensionslos) einen die Leckageverluste der Kolben kennzeichnenden Faktor darstellen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dichte-Meßvorrichtung am Tank (2) angeordnet ist und aus einem unteren, einen Druckmeßwert P1 liefernden Druckmeßfühler (11) und einem oberen, einen Druckmeßwert p2 liefernden Druckmeßfühler (12) besteht, der zum unteren DruckmeBfühler (11) in einem Höhenabstand A h (m) angeordnet ist und daß ein kechnerglied (13) vorgesehen ist, in dem die Druckmeßwerte p1 und p2 gemäß der Formel P1 - P2 # = # h dh in ein die Dichte (kg/m3) der gasbeladenen Flüssigkeit repräsentierendes Ausgangssignal S wandelbar sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwecks Ermittlung des Gasanteils ein Rechnerlement nashgeordnet ist, in dem das den jeweiligen Dichtewert repräsentierende Signal S mit einem im Rechnerelement eingespeicherten, den Dichtewert der reinen, unbeladenen Flüssigkeit repräsentierenden Wert vergleichbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangssignale 5 s und/oder ! als ablesbare Größen darstellbar und in den Rechner (7) als Festgrößen von Hand einspeicherbar sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zählereinheit aus einem an die Hochdruckleitung (3) angeschlossenen Druckwertmeßgeber (8) besteht, dem ein elektronischer Verstärker (9) und ein Zähler (10) nachgeschaltet sind, der die der Anzahl der von der Verdrängungspumpe (1) geförderten Hubvolumina entsprechenden Druckimpulse pro Zeiteinheit f zählt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zählereinheit aus einem an die Verdrängerpumpe (1) angeschlossenen Drehzahlmesser besteht.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, sowie 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß dem Rechner (7) eine Vergleicherschaltung (15) mit einstellbarem Durchflußmengen-Grenzwert S nachgeschaltet ist, durch deren Ausgangssignal Y eine das Fördervolumen verändernde Stellvorrichtung (16) steuerbar ist.