DE3124683C2 - "Durchfluß-Meßgerät" - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchfluß-Meßgerät mit einem Läufer, der von der Strömung der zu messenden Flüssigkeit angetrieben und in mindestens einem gehäusefesten Lager gehalten ist, insbesondere mit berührungsloser Abtastung der Läufert'rehung.

Bei Durchfluß-Meßgeräten dieser Art (DE-OS 15 73 232) weist der Läufer ein Flügel- oder Turbinenrad auf, dessen Drehzahl proportional der das Gerät durchströmenden Flüssigkeitsmenge ist Die gemessene Menge kann entweder direkt angezeigt werden, wie bei einer Wasseruhr, oder zusammen mit weiteren Größen verarbeitet werden, z. B. in einem Wärmemengenmesser oder einem Wärmeäquivalen;_tnesser. Die Drehgeschwindigkeit des Läufers -kann mechanisch über ein Getriebe abgenommen werden. G .nstiger ist jedoch eine photoelektrische, also berührungslose Abtastung, weil hierdurch die mechanische Belastung des Läufers herabgesetzt und die Arbeitsgenauigkeit erhöht werden kann. In allen Fällen werden aber sehr kleine Durchflußmengen nicht angezeigt. Der Läufer beginnt sich erst zu drehen, wenn eine vorgegebene Mindest-Durchflußmenge erreicht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchfluß-Meßgerät der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das sehr viel kleinere Durchflußmengen anzuzeigen gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Erregervorrichtung, die dem Lager und/oder dem Läufer mechanische Schwingungsenergie zuführt. so

Diese Schwingungsenergie führt dazu daß die Lagerreibung fast völlig aufgehoben wird. Es genügen daher sehr kleine Durchflußmengen, um den Läufer in Drehung zu versetzen.

Als Erregervorrichtung kann jede beliebige Vorrichtung benutzt werden, die ungedämpfte oder gedämpfte Schwingungen oder Einzelimpulse abgibt. Hierfür sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, beispielsweise piezoelektrische Wandler, elektromagnetische Schwinganker, Exzen'.erantriebe o. dgl.

Die Schwingungsenergie kann dem Lager und/oder dem Läufer direkt oder indirekt zugeführt werden, sei es über das Gehäuse oder mit besonderem Vorteil über die zu messende Flüssigkeit. Es kommen auch Kombinationen dieser Maßnahmen in Betracht.

Durch Wahl des zeitlichen Verlaufs der Schwingungsenergie, ihrer Frequenz und ihrer Richtung (in Richtung der Läuferachse, quer dazu, in einer beliebigen anderen Richtung oder mit wechselnden Richtungen) kann der erstrebte Effekt noch verbessert werden.

Die Schwingungsenergie kann kontinuierlich, aber auch mit Unterbrechungen zugeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, eine Steuervorrichtung vorzusehen, die die Erregervorrichtung nur unterhalb eines vorgegebenen Durchflußweries in Betrieb hält. Auf diese Weise wird die Schwingungsenergie nur dann eingesetzt, wenn es erforderlich ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Durchfluß-Meßgeräts,

Fig.2 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform und

Fig.3 in einem Diagramm den Meßfehler /über der pro Zeiteinheit gemessenen Durchflußmenge V/s.

In einem Gehäuse 1 ist eine Meßkammer 2 vorgesehen in der sich ein Flügelrad 3 eines Läufers 4 befindet. Es sei angenommen, daß die zu messende Flüssigkeit über eine Eintrittsöffnung 5 zugeführt und über ein in deren axialer Verlängerung liegende Austrittsöffnung abgeführt wird. Der Läufer 4 weist eine Achse 6 auf, die in zwei Lagern 7 und 8 des Gehäuses gelagert ist Außerdem trägt er eine Scheibe 9 mit Löchern 10 zur herührungslosen Abtastung der Läuferdrehung. Zu diesem Zweck sind in einer zweiten Kammer 11 eine Lichtquelle 12, z. B. eine Leuchtdiode, und ein photoelektrischer Empfänger 13, z. B. eine Photodiode, angeordnet

Der photoelektrische Empfänger 13 gibt über die Leitung 14 jedesmal einen Impuls ab, wenn Licht aus der Lichtquelle 12 durch ein Loch 10 hindurchtreten kann. In einer Stufe 15 werden die Impulse geformt, in der Länge normiert und verstärkt Sie werden über eine Ausgangsleitung 16 an eine Stufe 17 abgegeben, in der die Impulse je Zeiteinheit gezählt werden. An den drei Ausgängen 18,19,20 dieser Stufe steht daher eil? Durchflußwert zur Verfugung, der dem pro Zeiteinheit gemessenen Volumen V/s proportional ist. Dieser Durchflußwert kann in der Stufe 21 integriert werden, so daß, wie in einer Wasseruhr, die gesamte Durchflußmenge angezeigt werden kann. Der Durchflußwert kann aber auch in einer Stufe 22 mit einer über eine Leitung 23 zugeführten Temperaturdifferenz multipliziert werden, so daß nach Integration in einer Stufe 24 die gesamte verbrauchte Wärmemenge angezeigt werden kann. An den Ausgang 20 ist eine Steuervorrichtung 26 angeschlossen, der über einen Eingang 25 ein fester Durchflußwert zugeführt wird. 1st das Signal am Ausgang 20 kleiner als dieser Durchflußwert, so gibt die Steuervorrichtung 26 ein Ausgangssignal 27 an eine Erregervorrichtung 28 ab.

Die Erregervorrichtung 28 ist mechanisch mit dem Gehäuse 1 gekoppelt. Sie besteht beispielsweise aus einer elektromechanischen Schwinganker-Vorrichtung. Wenn sie in Betrieb steht, werden auch die Lager 7 und 8 in Schwingungen versetzt. Hierdurch wird die Lagerreibung vermindert und der Ansprechwert des Meßgeräts herabgesetzt.

In Fig. 2 werden für entsprechende Teile um 30 gegenüber Fig. I erhöhte Bezugszeichen verwendet. Hauptsächlicher Unterschied ist, daß eine Erregervorrichtung 58 vorgesehen ist, deren Erregerfläche 59 mit der Flüssigkeit in der Meßkammer 34 in Kontakt steht. Beispielsweise handelt es sich um einen piezo-elektri-

sehen Uitraschallwandler, Wenn diese Erregervorrichtung in Betrieb ist, wird Schwingungsenergie Ober die Flüssigkeit auf den Läufer 34 übertragen, so daß wiederum die Lagerreibung herabgesetzt wird.

In dem Diagramm der F ί g. 3 ist der Meßfehler /Ober dem Durchfluß V/s dargestellt Die Kurve A gilt für den Fall, daß die Erregervorrichtung 28,58 nicht eingeschaltet isL Die Kurve B gilt für den Fall, daß Schwingungsenergie zugeführt wird. Man erkennt deutlich, daß es infolge der Zuführung der Schwingungsenergie möglich ist, wesentlich kleinere Durchflußmengen zu registrieren.

Da die beiden Kurven oberhalb des Wertes a einander gleich sind, kann in diesem Bereich die Erregervorrichtung 28 abgeschaltet werden. Wenn ein gewisser Fehler /in Kauf genommen werden kann, ist es auch zulässig, die Abschaltung der Erregervorrichtung 28 schon oberhalb des Punktes b vorzunehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Durchfluß-Meßgerät mit einem Läufer, der von der Strömung der zu messenden Flüssigkeit angetrieben und in mindestens einem gehäusefesten Lager gehalten ist, insbesondere mit berührungsloser Abtastung der Läuferdrehung, gekennzeichnet durch eine Erregervorrichtung (28, 58), die dem Lager (7,8; 37) und/oder dem Läufer (4; 34) mechanische Schwingungsenergie zuführt.

2. Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregervorrichtung (58) die Energie über die zu messende Flüssigkeit abgibt.

3. Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (26), die die Erregervorrichtung (28) nur unterhalb eines vorgegebenen Durchflußwertes in Betrieb hält.