DE3031284A1

DE3031284A1 - Durchflussmesser.

Info

Publication number: DE3031284A1
Application number: DE19803031284
Authority: DE
Inventors: Nils O. Clarkston Mich. Rosaen
Original assignee: ROSAEN NILS O
Current assignee: ROSAEN NILS O
Priority date: 1979-08-20
Filing date: 1980-08-19
Publication date: 1981-03-12
Also published as: IT8083640A0; FR2463918A1; MX153438A; GB2056693B; US4282761A; SE447931B; JPS5633512A; BR8005328A; SE8005656L; IT1154816B; FR2463918B1; CA1137792A; GB2056693A

Description

PATENTANWALT! SCHAUMBURO, SCHüLZ-DÖRLAM * THOBNES

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Nils O. Rosaen

5490 Waldon

Clarketon, Mich. 48016 U.S.A.

KARL-HEINZ SCHAUMeURQ, DIpMiIg.

WOLRaANQSCHULZ-OORtAM lnfl*m*ur <Hpt6m* E.N.8.1. Qrmnobl· OH. DIETER THOENES, Dip).-Phy·.

12. August 1980 R 7030 - SBgw

Durchflußmesser

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P. O. BOX «OIBflO · O-8000 MÜNCHEN 80 · MAUERKIRCHERSTRASSE 31 TBUMWN (080) M7S97 ung MTtM ■ TEtEX S 28019 S6PAT 0

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits Durchflußmesser bekannt, die ein Gehäuse mit einem Flüssigkeitseintritt, einem Flüssigkeitsaustritt und einer Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Durchflusses vom Eintritt zum Austritt aufweisen. Bei einem derartigen Durchflußmesser ist beispielsweise ein halbkreisförmiger Flügel zusammen mit einem halbkugeligen Gehäuse zwischen dem Flüssigkeitseintritt und dem Flüssigkeitsaustritt angeordnet. Eine Drehung des Flügels erzeugt zwischen dem Flügel und dem Gehäuse eine Öffnung variabler Größe. Hierbei wird der Flügel durch ein elastisches Element in eine Schließstellung gedrückt. Durch die in das Gehäuse einströmende Flüssigkeit wird eine Drehung des Flügels erzeugt und zur äußeren Anzeige eines Signals ausgenuzt. Damit kann die Flüssigkeitsströmung durch das Gehäuse ausgewertet werden.

Bei einem weiteren bekannten Durchflußmesser steht eine zugespitzte Nadel einer Öffnung gegenüber, die den Flüssigkeitseintritt mit dem Flüssigkeitsaustritt verbindet. Ferner ist ein Kolben innerhalb des Gehäuses mit der Nadel oder der Öffnung verbunden, so daß seine Verschiebung infolge der Flüssigkeitsströmung durch den Durchflußmesser die Öffnung abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit vergrößert oder verkleinert. Eine elektrische oder mechanische Anzeigevorrichtung ist mit dem Kolben verbunden und liefert ein Signal für seine Verschiebung und damit für die Strömungsgeschwindigkeit durch den Durchflußmesser.

Ein Nachteil der bekannten Durchflußmesser besteht darin, daß der Anzeigebereich voreingestellt ist und nach dem Zusammenbau des Durchflußmessers nicht mehr verändert werden kann. Wird ein anderer Anzeigebereich gewünscht,

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so muß der gesamte Durchflußmesser ausgewechselt werden,

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Durchflußraesser anzugeben, bei dem der Durchflußbereich und damit der Anzeigebereich einfach und schnell eingestellt oder im Betrieb je nach Wunsch geändert werden kann. Dies soll mit einer einfachen, jedoch zuverlässigen Konstruktion ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem Durchflußmesser nach der Erfindung ist der Flüssigkeitseintritt mit dem Flüssigkeitsaustritt über einen Kanal verbunden. Dieser enthält eine längliche Kammer, die vorzugsweise zylindrisch ist und mit einem Ende zum Flüssigkeitseintritt sowie mit dem anderen Ende zum Flüssigkeitsaustritt hin geöffnet ist. Ein Kolben ist in Längsrichtung innerhalb der Kammer zwischen zwei Stellungen verschiebbar. Ein O-Ring dichtet den Außenumfang des Kolbens gegenüber der Kammerwand ab, und eine Schraubenfeder drückt den Kolben zum Eintrittsende der Kammer.

Die Kolbenanordnung enthält ferner eine öffnungsplatte mit einer zum Eintritt der Kammer hin gerichteten öffnung. Diese öffnung ist innerhalb der Kolbenanordnung über einen Kanal mit dem Austrittsende der Kammer verbunden. Koaxial in der Kammer ist ein Stab angeordnet, der gleichfalls koaxial durch die Kolbenanordnung und die öffnung der Öffnungsplatte verläuft. Der Stab hat einen konischen Abschnitt, der in der öffnung angeordnet ist, während die Kolbenanordnung zwischen ihren beiden Stellungen bewegt wird, wodurch die öffnung abhängig von der Kolbenverlagerung variabel ist.

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Die Flüssigkeitsströmung in den Flüssigkeitseintritt des Gehäuses hinein drückt die Kolbenanordnung gegen die Kraft der Schraubenfeder zum Austrittsende der Kammer, wodurch der effektive Querschnitt der öffnung der Kolbenanordnung proportional der Flüssigkeitsströmung durch den Durchflußmesser vergößert wird. Die Verschiebung des Kolbens wird wiederum außerhalb der Anordnung mittels eines Zeigers angezeigt, der mechanisch mit dem Kolben verbunden ist.

Das Gehäuse des Durchflußmessers hat ferner eine abnehmbare Verschlußplatte, die eine Entfernung der Öffnungsplatte aus dem Gehäuse sowie deren Auswechseln gegen eine Öffnungsplatte mit anders bemessener öffnung ermöglicht. Das Auswechseln der öffnungsplatte führt zu einer Änderung des effektiven Strömungsbereiches bzw. der gesamten Meßanordnung des Durchflußmessers entsprechend der neuen Öffnungsgröße. Alternativ kann auch die gesamte Kolbenanordnung ausgewechselt werden, um den Anzeigebereich des Strömungsmessers zu verändern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Durchflußmessers

nach der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt H-II nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt zur Verdeutlichung der

Arbeitsweise des Durchflußmessers,

Fig. 4 einen Teilschnitt des Durchflußmessers in

einer anderen Meßbereichseinstellung,

Fig. 5 einen Teilschnitt zur Darstellung der

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Anzeigevorrichtung des Durchflußmessers und

Fig. 6 den Schnitt VI-VI nach Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Durchflußmesser 10 dargestellt, der ein Gehäuse 12 mit einem Flüssigkeitseintritt 14 und einem Flüssigkeitsaustritt 16 aufweist. Der Flüssigkeitseintritt 14 und der Flüssigkeitsaustritt 16 haben ein Innengewinde zur Verbindung mit einem Anschluß . (nicht dargestellt) üblicher Art, der wiederum mit einem Leitungssystem (nicht dargestellt) verbunden sein kann.

Gemäß Fig. 1 und 2 hat das Gehäuse 12 ferner eine rohrfömig-zylindrische Außenwand 18, die an den beiden Enden 19 und 20 offen ist. Das Gehäuse 12 bildet eine länglichzylindrische Kammer 24, deren eines Ende über einen Kanal 26 mit dem Flüssigkeitsaustritt 16 verbunden ist. Ähnlich ist das andere Ende der Kammer 24 mit dem Flüssigkeitseintritt 14 über eine zylindrische Kammer 28 und einen Kanal 29 verbunden.

Das Ende 19 des Gehäuses 12 ist mit einem Deckel 32 verschlossen, der mit Schrauben 34 befestigt ist. Eine Dichtung 36 ist zwischen dem Deckel 32 und dem Gehäuse 12 vorgesehen. Ähnlich ist das andere Ende 20 des Gehäuses 12 mit einem Deckel 40 verschlossen, der mit Schrauben 42 befestigt ist. Eine Dichtung, beispielsweise ein O-Ring 44, ist zwischen dem Ende 20 des Gehäuses 12 und dem Deckel vorgesehen, um auch hier einen Flüssigkeitsaustritt aus dem Gehäuse 12 zu vermeiden.

Ein länglicher Stab 50 ist koaxial in der Kammer 24 angeordnet und mit einem Ende in einer Aussparung 52 des Deckels 32 gelagert. Ähnlich ist das andere Ende des Stabes 50 in einer Aussparung 58 des Deckels 40 ange-

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ordnet. Der Deckel 4 0 kann jedoch leicht von dem Stab entfernt werden, wie noch beschrieben wird. Ferner hat der Stab 50 einen konischen Abschnitt 59, der radial nach innen längs des Mittelteils des Stabes 50 abgeschrägt ist.

Eine Kolbenanordnung 60 ist in der Kammer 24 verschiebbar vorgesehen und umfaßt einen ersten Kolbenteil 62 mit einem Körper 63 und einen zweiten Kolbenteil 64. Die Kolbenteile 62 und 64 sind zueinander koaxial angeordnet und liegen in ihrer Längsrichtung nebeneinander, so daß ein Ende 66 des zweiten Kolbenteils 64 an dem Ende 68 des ersten Kolbenteils 62 anliegt.

Fig. 1 zeigt ferner einen Dichtungsring 70, beispielsweise ein O-Ring, der am Umfang des ersten Kolbenteils vorgesehen ist und diesen gegenüber der Innenwand 72 der Kammer 24 abdichtet. Der Dichtungsring 70 ermöglicht jedoch eine Längsverschiebung des ersten Kolbenteils 62 in der Kammer 24.

Der ersten Kolbenteil 62 hat ferner eine Öffnungsplatte mit einer öffnung 74. Die Öffnungsplatte 73 ist an dem Kolbenkörper mit Schrauben 75 befestigt. Die Öffnung 74 steht mit der Kammer 28 und damit mit dem Flüssigkeitseintritt 14 in Verbindung. Eine Kammer 77 innerhalb des ersten Kolbenteils 62 ist über mehrere in Umfangsrichtung gegenseitig beabstandete und radial verlaufende Kanäle (Fig. 1 und 2) mit der öffnung 74 sowie über diese mit dem Austritt der Kammer 24 verbunden.

Der erste Kolbenteil 62 hat ferner eine Längsbohrung 80, die koaxial mit der öffnung 74 liegt. Der Stab 50 läuft koaxial durch die öffnung 74 und durch die Längsbohrung 80, so daß sein konischer Abschnitt 59 zwischen der Längsbohrung 80 und der öffnung 74 liegt. Der konische Ab-

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schnitt 59 des Stabes 50 ist radial nach innen ausgehend von der Öffnungsplatte 73 zum anderen Ende der Kammer 77 hin abgeschrägt. Ferner begrenzt ein rohrförmiger Anschlag 71 die Abwärtsbewegung der Kolbenanordnung 60.

Der zweite Kolbenteil 64 ist zylindrisch und hat eine Längsaussparung 82, deren Durchmesser größer als derjenige des Stabes 50 ist, so daß eine ringförmige Kammer 83 zwischen dem zweiten Kolbenteil 64 und dem Stab 50 ausgebildet ist. Der Stab 50 läuft koaxial durch die Aussparung 82 und durch eine Bohrung 84 am anderen Ende 86 des zweiten Kolbenteils 64.

Eine Schraubenfeder 88 ist in der ringförmigen Kammer 83 angeordnet und liegt mit einem Ende 89 an einem Halter 90, der an dem Stab 50 mit einem Federrring 91 befestigt ist. Am anderen Ende liegt die Feder 88 an einer Scheibe 92, die den Stab 50 umgibt. Das Ende 66 des zweiten Kolbenteils 64 ist in einer zylindrischen Kammer 94 am oberen Ende 68 des ersten Kolbenteils 62 angeordnet, und die beiden Kolbenteile 62 und 64 sind mit Schrauben 93 verbunden. Infolge dieser Konstruktion kann die gesamte Kolbenanordnung 60 bezüglich der Darstellung in den Figuren aufwärts längs des Stabes 50 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 3 gezeigte Stellung bewegt werden. Dabei wird die Feder 88 zwischen dem Halter 90 und der Scheibe 92 zusammengedrückt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist ein rohrförmiges zylindrisches Filterelement 96 innerhalb der Kammer 28 angeordnet. Das Filterelement 96 hat von der Außenwand der Kammer 28 radial nach innen einen Abstand und bildet so eine ringförmige Kammer 97, die sich zum Eintrittskanal 29 hin öffnet. Das Filterelement liegt somit zwischen dem Flüssigkeitseintritt 14 und der Filteranordnung 60. Das Filterelement 96 verhindert, daß

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Verschxnutzungen innerhalb der in den Durchflußmesser eintretenden Flüssigkeit in die einzelnen Kanäle des ersten Kolbenteils 62 gelangen und diese verstopfen. Ferner kann das Filterelement 96 zwecks Reinigung oder Auswechslung leicht ausgebaut werden, indem lediglich der Deckel 40 je nach Erfordernis abgenommen wird.

Gemäß Fig. 1, 5 und 6 ist ein Hebelarm 98 mit einem Ende quer an einer Achse 100 befestigt, und sein anderes Ende trägt eine Rolle 104, die am freien Ende 86 des zweiten Kolbenteils 64 anliegt. Die Achse 100 ist im Gehäuse 12 drehbar gelagert und ragt in ein Anzeigegehäuse 150, das am Gehäuse 12 befestigt ist.

Eine Anzeigeanordnung 152 ist am anderen Ende der Achse im nneren des Anzeigegehäuses 150 befestigt. Sie umfaßt einen Nocken 154 und einen Zapfen 156, der koaxial zur Achse 100 liegt. Ein Zeiger 106 ist mit einer Schraube am Zapfen 156 befestigt, so daß er zusammen mit dem Zapfen 156 und dem Nocken 154 gemeinsam mit der Achse 100 gedreht werden kann.

Eine Anzeigeplatte 160 mit einer Skala 162 ist im Anzeigegehäuse 150 befestigt, so daß bei Drehung der Achse 100 der Zeiger 106 über die Skala 162 schwenkt und eine außen sichtbare Anzeige der Drehung der Achse 100 liefert. Zusätzlich ist dem Nocken 154 ein Mitnehmer 166 zugeordnet, der an der Nockenfläche 164 anliegt. Der Mitnehmer 166 ist wiederum mit einem Schalter 168 verbunden, der bei Erreichen einer vorbestimmten Zeigerstellung betätigt wird. Der Schalter 168 kann beispielsweise mit einer Alarmanlage verbunden sein.

Aus Fig. 1 und 3 geht hervor, daß eine in den Flüssigkeitseintritt 14 eintretende Strömung in die ringförmige

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Kamm "7 gelangt und durch das Filterelement 96 dem Eintritt uer Kammer 24 zugeführt wird. Diese Strömung drückt die Kolbenanordnung 60 bezüglich der Darstellung in Fig. gegen die Kraft der Schraubenfeder 88 nach oben, wodurch der effektive Querschnitt der öffnung 74 mit dem konischen Abschnitt 59 des Stabes 50 vergrößert wird. Die Strömung gelangt dann durch die öffnung 74 in die Kolbenkammer 77 und durch die Kanäle 76 und den Kanal 26 zum Flüssigkeitsaustritt 16. Mit der Zunahme des Strömungsvolumens durch den Durchflußmesser 10 wird auch die Kolbenanordnung 60 weiter verschoben, bis der Strömungsquerschnitt zwischen der öffnung 74 und dem konischen Abschnitt 59 des Stabes für die jeweilige Strömung ausreichend ist. Die axiale Verlagerung der Kolbenanordnung 60 dreht wiederum die Achse 100 mit dem Zeiger 106 über den Hebel 98. Die Position des Zeigers 106 auf der Skala 162 ist proportional der axialen Verschiebung der Kolbenanordnung 60 und damit proportional der Strömungsmenge durch den Durchflußmesser

Wie Fig. 4 zeigt, kann der Meßbereich des Durchflußmessers 10 schnell und leicht je nach Wunsch eingestellt werden, indem der Deckel 40 entfernt und die Öffnungsplatte 73 aus dem Gehäuse 12 entnommen wird. Danach wird eine neue Öffnungsplatte 73' mit einer öffnung 74 anderer Größe an dem Körper 63 des ersten ■ Kolbenteils 62 befestigt und der Deckel 70 wieder an dem Gehäuse 12 befestigt. Eine Öffnungsplatte 73 mit einer öffnung 74 größeren Durchmessers bewirkt eine Neueinstellung des Strömungsbereichs für den Durchflußmesser 10 auf höhere Werte, da praktisch keine oder eine nur minimale Verlagerung der Kolbenanordnung 60 auftritt, wenn nicht eine relativ stärkere Strömung durch den Durchflußmesser 10 vorliegt. Umgekehrt kann der Meßbereich auf geringere Werte geändert werden, indem eine Öffnungsplatte 73 mit einer öffnung 74 kleineren Durchmessers eingesetzt wird.

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Alternativ kann auch die gesamte Kolbenanordnung 60 mit daran befestigtem Stab 50 aus dem Gehäuse 12 nach Entfernen des Deckels 40 entnommen und gegen eine neue Kolbenanordnung 60 mit Stab 50 ausgewechselt werden, um den Arbeitäaereich des Durchflußmessers 10 zu ändern. Die Federkonstante und die Kompression der Schraubenfeder 88, die Abschrägung des konischen Abschnitts 59 und die Größe der öffnung 74 beeinflussen den Arbeitsbereich des Durchflußmessers 10. Das Auswechseln der gesamten Kolbenanordnung 60 mit zugehörigem Stab 50 ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Arbeitsbereich des Durchflußmessers im installierten Zustand verändert werden soll. In diesem Fall kann die Kolbenanordnung 60 beim Hersteller zusammengebaut und genau geeicht werden, wonach sie dann einfach, leicht und schnell installiert werden kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß der Durchflußmesser nach der Erfindung einfach und relativ billig aufgebaut ist. Da der Arbeitsbereich leicht und einfach lediglich durch Auswechseln der Öffnungsplatte 73 geändert werden kann, ist der Durchflußmesser vielseitig für praktisch jeden Einsatzzweck geeignet.

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Claims

Patentansprüche

1.) Durchflußmesser mit einem Gehäuse mit Flüssigkeitseintritt und Flüssigkeitsaustritt, in dem eine durch die Durchflußströmung bewegbare und durch diese Bewegung eine Durchflußöffnung vergrößernde Meßanordnung vorgesehen ist/ die mit einer die Bewegung auswertenden Anzeigevorrichtung gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (12) zwischen dem Flüssigkeitseintritt (14) und dem Flüssigkeitsaustritt (16) eine Kammer (24) ausgebildet ist, in der eine die Meßanordnung bildende Kolbenanordnung (60) durch die einströmende Flüssigkeit verschiebbar gelagert ist, daß die Durchflußöffnung, (74) zwischen der Kolbenanordnung (60) und einem stationären, in Richtung der Kolbenbewegung sich verjüngenden Führungselement (50) gebildet ist und daß mindestens der die Durchflußöffnung bildende Teil (73) der Kolbenanordnung (60) durch eine wahlweise freizulegende Gehäuseöffnung aus dem Gehäuse (12) entnehmbar ist.

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (60) elastisch in eine Ruhelage entgegen der Durchflußströmung gedrückt ist.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement ein in der Kammer (24) koaxial mit der Kolbenanordnung (60) vorgesehener Stab (50) ist und daß der der Gehäuseöffnung zugewandte Teil der Kolbenanordnung (60) eine Öffnungsplatte (73) ist, die eine zentrale, den Stab (50) umgebende Durchflußöffnung (74) aufweist.

4. Durchflußmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsplatte (73) an der Kolbenanord-

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nung (60) lösbar befestigt ist.

5. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flüssigkeitseintritt (14) und der Kammer (24) ein Filterelement

(96) angeordnet ist.

6. Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (96) ringförmig ausgebildet ist und die Kolbenanordnung (60) umgebend zwischen einem die Gehäuseöffnung verschließenden Deckel (40) und einer inneren Gehäuseanlage gehalten ist.

7. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (60) einen ersten und einen zweiten Kolbenteil (62, 64) aufweist, daß die Öffnungsplatte (73) an dem ersten Kolbenteil (62) befestigt ist und daß beide Kolbenteile (62, 64) in Längsrichtung nacheinander angeordnet auf dem Stab (50) verschiebbar sind.

8. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolbenteil (62) eine Innenkammer (77) aufweist, die einerseits durch die Durchflußöffnung (74) zugänglich ist, andererseits durch mehrere in ümfangsrichtung gegenseitig beabstandete und radial verlaufende Kanäle (76) mit der Austrittsseite der im Gehäuse (12) ausgebildeten Kammer (24) verbunden ist.

9. Durchflußmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolbenteil (64) mit einem Ende an dem ersten Kolbenteil (62) anliegt und eine Längsbohrung (82) für den Stab (50) aufweist und daß in der Längsbohrung (82) eine Druckfeder (88) angeord-

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net ist, deren eines Ende an einem mit dem Stab (50) verbundenen Halteelement (91) und deren anderes Ende an einem Teil der Kolbenanordnung (60) anliegt.

10. Durchflußmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (88) eine den Stab (50) umgebende Schraubenfeder ist.

11. Druchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (12) eine Achse (100) drehbar gelagert ist, die an einem Ende (102) einen Hebel (98) trägt, der mit der Kolbenanordnung (60) gekoppelt ist, so daß deren Verschiebung eine ihr proportionale Drehung der Achse (100) bewirkt, und daß die Achse (100) mit der Anzeigevorrichtung (152) gekoppelt ist.

12. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (152) einen mit der Achse (100) gekoppelten Zeiger (106) aufweist.

13. Durchflußmesser nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (100) ferner mit einem bei Erreichen eines vorbestimmten Drehwinkels betätigbaren elektrischen Schalter (168) gekoppelt ist.

14. Durchflußmesser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (168) über einen Nocken (154) und einen diesem zugeordneten Mitnehmer (166) betätigbar ist.

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