DE3046804C2 - Flügelradzähler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelradzähler in VoII-trockenläuferbauart mit wenigstens einem Permanentmagneten, der stirnseiiig an einem bei einer Drehung des Flügelrades rotierenden Element angeordnet ist, und einem im axialen Abstand von der Stirnseite des den Permanentmagneten tragenden Elements im trokkenen Teil des Zählerinnenraums im Bereich des Magnetfeldes des Permanentmagneten angeordneten Wiegand-Sensors als Geber, dessen Längsachse parallel zu der durch die Bewegungsbahn des Permanentmagneten definierten Ebene liegt.

Ein Flügelradzähler dieser Art ist durch die DE-PS 22 252 bekannt. Bei diesem Flügelradzähler verläuft die Längsachse eines Wiegand-Drahtes ebenso wie die Längsachsen zweier Stabmagnete senkrecht zur Achse des Flügelrades, wobei einer oder mehrere Flügei als Träger für den Wiegand-Draht oder für die beiden Stabmagnete dienen. Der Wiegand-Draht ist also exzentrisch bezüglich der Welle des Flügelrades angeordnet. Eine entsprechende exzentrische Lage bezüglich dieser Welle haben auch die beiden Stabmagnete, die einen magnetischen Quadrupol bilden, in dessen neutraler Zone eine Sensorspule mit Weicheisenkern angebracht ist, die zusammen mit dem Wiegand-Draht einen Wiegand-Sensor bildet. Die genannte Anordnung des Wiegand-Sensors und der Permanentmagnete steht in Einklang mit dem in »Elektronik«, 1980, Heft 7, Seiten 43 bis 50 gegebenen Hinweis auf die allgemein vertretene Auffassung, daß die Polachsen der beiden Stabmagnete, die

ίο zur Ummagnetisierung des Wiegand-Drahtes benötigt werden, parallel zur Längsachse des Wiegand-Drahtes liegen sollen. Diese Ausbildung und Anordnung der Bauteile bei dem bekannten Flügelradzähler führt dazu, daß eine schwache Kopplung zwischen dem rotierenden Wiegand-Draht und der Sensorspule gegeben ist und demzufolge keine Nutzsignale bei hohen Permanentfeldstärken vorliegen. Die hohen Permanentfeldstärken sind infolge der Remanenz der harten magnetischen Schale des Wiegand-Drahtes notwendig, um eine Symmetrie in der Impulserzeugung zu erreichen. Denn hierfür muß infolge der drahtparallel eingekoppelten Stimulationsfeldstärken die hartmagnetische Schale des Wiegand-Drahtes jeweils bis weit in die Sättigung ummagnetisiert werden. Die somit erforderlichen, hohen Permanentfeldstärken führen zum einen über eine relativ große Drehmomentrückwirkung auf das rotierende Element zu schlechten Anlaufeigenschaften und zum anderen z. B. bei Heizungswasserzählern zu einer entsprechend großen Magnetitbildung im Naßraum. Darüber hinaus ist es bei dieser bekannten Ausbildungsform schwierig, externe Fremdfeldeinflüsse abzuschirmen, was zu einer Anfälligkeit des Zählers gegenüber einer Manipulierung durch Magnetfelder führt. Ferner weist dieser bekannte Flügelradzähler eine Vielzahl von Bauteilen auf und infolge der asymmetrischen Gewichtsbelastung durch den Wiegand-Draht ergibt sich eine Unwucht des rotierenden Elementes. Ebenso kann die kleine Winkelhysterese bei leicht pemielndem Flügelrad zu Mehrfachimpulsen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flügelradzähler der fraglichen Art zu schaffen, der mit niedrigeren Feldstärken stimuliert werden kann, weniger Bauteile aufweist und somit zuverlässiger und kostengünstiger ist.

Bei einem Flügelradzähler der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Feldgeometrie führt dazu, daß die Remanenz der hartmagnetischen Schale des Wiegand-Drahtes einen we- sentlich geringeren Einfluß auf die Asymmetrie der Impulserzeugung ausübt und deshalb mit niedrigeren Feldstärken stimuliert weiden kann. Die genannten Nachteile einer hohen Permanentfeldstärke, nämlich die Drehmomentrückwirkung sowie die Magnetitbildung werden somit vermieden. Dadurch, daß erfindungsgemäß der Permanentmagnet als Ringmagnet ausgeführt ist, ergibt sich ein niedriger Aufwand an Bauteilen. Da die Längsachse des Ringmagneten erfindungsgemäß so angeordnet ist, daß sie lotrecht auf die Mitte der Längsachse des Wiegand-Sensors ausgerichtet ist. ergibt sich auch eine symmetrische Gewichtsbelastung des Flügels. Eine wirksame Abschirmung gegenüber externen Fremdfeldern läßt sich hierbei in einfacher Weise, nämlich durch Anbringen eines Weicheisenringes zentrisch

t5 zur Flügeldrehachse erreichen.

Da die vom Wiegand-Sensor erzeugten Impulse eine sehr geringe Impulsdauer haben, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine diese Ausgangsimpulse in

Impulse mit größerer Dauer umwandelnde Baugruppe vorgesehen, die im trockenen Teil des Innenraums des Zählers angeordnet isL Diese Baugruppe kann einen Thyristor aufweisen oder aus ihm bestehen. Die Impulse des Wiegand-Sensors reichen nämlich aus, um einen Thyristor, statt dessen auch ein Schalttransistor eingesetzt werden kann, in den leitenden Zustand zu bringen.

Um eine möglichst kostengünstige Montage zu erreichen, ist bei einiT vorteilhaften Ausführungsform der Wiegand-Sensor als Modul oder als Teil eines Moduls ι ο ausgebildet Dieser Modul kann auch die zur Impulsumformung vorgesehene Baugruppe enthalten.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1.

In dem zylindrischen Gehäuseunterteil 1 eines Einstrahlflügelradzählers ist zentral ein Flügelrad 2 so angeordnet, daß die Flüssigkeit, welche am einen der beiden AnsciilüBstützcn 3 des Cchäuscunicrtciis 1 ein- und am anderen wieder austritt, tangential auf das Flügelrad 2 auftrifft. Die Lagerung des Flügelrades 2 ist in bekannter Weise als Spitzenlagerung ausgebildet.

In das vom Spitzenlager wegweisende Ende der Hohlnabe 2' des Flügelrades 2 ist ein Permanentmagnet 4 eingesetzt, der als axial lateral magnetisierter Ringmagnet ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse des Flügelrades 2 angeordnet sowie fest mit der Hohlnabe 2' verbunden ist. Er hat im Ausführungsbeispiel ein Polpaar, könnte aber auch mehrere Polpaare aufweisen.

Eine Trennwand 5 aus einem den Durchgriff des Magnetfeldes des Permanentmagneten 4 gestattenden Material, beispielsweise Messing, verschließt auf derjenigen Seite, auf der sich der Permanentmagnet befindet, den Gehäuseunterteil 1 flüssigkeitsdicht. Wie Fig. 1 zeigt, ist zwischen dieser Trennwand 5 und dem Permanentmagneten 4 nur ein geringer Spalt vorhanden.

An der Trennwand 5 ist auf deren dem Permanentmagneten 4 abgekehrten Seite ein Wiegand-Sensor 6 festgelegt, und zwar in einer Ebene, die Parallel zu der dem Wiegand-Sensor zugekehrten Stirnfläche des Permanentmagneten 4 liegt. Die Längsachse des Wiegand-Sensors 6 und die Drehachse des Flügelrades 2 stehen also lotrecht aufeinander. Dabei schneidet die Längsachse des Flügelrades 2 die Längsachse des Wiegand-Sensors in der Mitte zwischen dessen beiden Enden. Der Wiegand-Sensor 6 hat also eine zentrische oder symmetrische Lage bezüglich des Permanentmagneten 4. Im Ausführungsbeispiel liegt Jer Wiegand-Sensor 6 in einer zentralen, zylindrischen Vertiefung der Trennwand 5, was seine Positionierung und seine Befestigung an der Trennwand 5 mittels eines Klebers erleichtert. Jede vollständige Umdrehung des Flügelrades 2 führt zu zwei Ummagnetisierungen des ferromagnetischen Kerns des Wiegand-Sensors, die wiederum in einen Spannungsimpuls in der den Kern umgebenden Spule zur Folge haben. Da die Ummagnetisierung sprungförmig erfolgt, sind die Impulse drehzahlunabhängig. Sie haben eine Höhe von 1 V bis 2 V.

Auf die dem GehäuseunterteÜ 1 abgekehrte Seite der Trennwand 5 ist ein zylindrisches Gehäuseoberteil 7 gleichachsig aufgesetzt. Ein die Flansche des Gehäuseunterteils 1, der Trennwand 5 und des Gehäuseoberteils 7 übergreifender Ring 8 verbindet diese drei Teile miteinander. Wie F i g. I zeigt, hat im Ausführungsbeispiel der Gehäuseoberteil 7 eir.<:n längs seines äußeren Randes an der Trennwand 5 anliegenden Boden, der mit einer zentralen Durchgangsöffnung versehen ist. Durch diese Öffnung hindurch sind die beiden Aiisch'ußdrähte des Wiegand-Sensors zu einer von zwei Löftfahnen 9 bzw. zur Zündelektrode eines Thyristors 10 geführt. Sowohl der Thyristor 10 als auch die beiden Lötfahnen 9 sind am Boden des Gehäuseoberteils 7 auf dessen der Trennwand 5 abgekehrten Seite befestigt Die beiden Lötfahnen 9 verbinden die beiden Anschlüsse des Thyristors 10 mit je einer Ader eines zweiadrigen Kabels 11. dessen eines Ende durch die Wand des Gehäuseoberteils 7 hindurch in dessen Inneres eingeführt ist Ober das Kabel 11 werden die vom Wiegand-Sensor erzeugten und mittels des Thyristors 10 umgeformten Impulse zu einer Auswerteschaltung geführt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Flügelradzähler in Volltrockenlguferbauart mit wenigstens einem Permanentmagneten, der stirnseitig an einem bei einer Drehung des Flügelrades rotierenden Element angeordnet ist und einem im axialen Abstand von der Stirnseite des den Permanentmagneten tragenden Elementes im trockenen Teil des Zählerinnenraums im Bereich des Magnetfeldes des Permanentmagneten angeordneten Wiegand-Sensors als Geber, dessen Längsachse parallel zu der durch die Bewegungsbahn des Permanentmagneten definierten Ebene Hegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet ein wenigstens ein Polpaar aufweisender, zentrisch zur Drehachse des ihn tragenden Elementes (2,2') angeordneter Ringmagnet (4) ist und diese Drehachse lotrecht auf die Mitte der Längsachse des Wiegand-Sensors (6) ausgerichtet ist.

2. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (4) axial, vorzugsweise axial lateral, oder diametral magnetisiert ist.

3. Zähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (4) in an sich bekannter Weise im Bereith des einen Endes der Flügelradwelle angeordnet ist.

4. Zähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet stirnseitig an einem sich bei der Drehung des Flügelrades (2) drehenden Elementes eines Meßwerkes angeordnet ist.

5. Zähler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine die Aut ,angsimpulse des Wiegand-Sensors (6) umformende Baugruppe (10), die im trockenen Teil des Innenraums des Zählers angeordnet ist.

6. Zähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe einen Thyristor (tO) aufweist.

7. Zähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiegand-Sensor (6) als Modul oder Teil eines Moduls ausgebildet ist.

8. Zähler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Modul die Baugruppe (10) enthält.