DE3208717A1

DE3208717A1 - Durchflussmesser

Info

Publication number: DE3208717A1
Application number: DE19823208717
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: EFFA ETUDES SARL
Current assignee: EFFA ETUDES SARL
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1982-10-28
Also published as: JPS57161507A; ES8302904A1; US4453418A; CH645983A5; ES510921A0; GB2094982B; IT8220119A0; FR2501857A1; IT1150282B; GB2094982A; FR2501857B1

Description

EFFA ETUDES (S.A.R.L.)
Paris (Frankreich)

Durchflußmesser

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser für Flüssigkeiten, der auch unter den erschwerten Meßbedingungen bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann und der sich insbesondere zur Durchflußmengenmessung von Kraftstoffen eignet. .

Die Betriebsbedingungen bei Kraftfahrzeugen sind durch einen großen Temperaturbereich (-40 bis +125 ⁰C), die Belastung durch Schwingungen und Stöße sowie durch die Gegenwart von korrosiven Stoffen charakterisiert. Trotzdem müssen gute Leistungen mit niedrigen Kosten erzielt werden.

An einen Kraftstoff-Durchflußmesser für Kraftfahrzeuge müssen im wesentlichen folgende Anforderungen gestellt werden:

—Meßbereich von 0,5 bis 50 l/h., um mehrere Meßbereiche zu vermeiden;

— kompensierte Betriebstemperatur: -30 bis +80 ⁰C;

— Betriebstemperatur: —40 bis +125 ⁰G;

— Stöße und Schwingungen: Stöße 50 g, Schwingungen 3 g £ 10 mm von 5 bis 50 Hz in drei Dimensionen;

— Druckverlust kleiner als 40 mbar;

— Unempfindlichkeit gegenüber pulsierendem Durchfluß mit Umkehrung der Strömungsrichtung;

— Dichte des Kraftstoffs: 0,745 g/cm³ ± 3% mit einem Wärmeausdeh-

-4
nungsbeiwert von 8,5·10 ;

r o op ^r:· ·ι

W^! ^L. Sw* Ni> / 1 /

— Meßfehler bei der Einzelmessung kleiner als 10%;

— Meßfehler bei kumulativer Messung unter Berücksichtigung aller Abweichungen kleiner als 5%;

— geringer Platzbedarf und leichte Montage;

— analoges oder digitales Ausgangssignal mit Bevorzugung der digitalen Meßwertubertragung;

— wenig elektrische Anschlüsse.

Es versteht sich, daß ein Durchflußmesser, der diesen Anforderungen entspricht, außer bei Kraftfahrzeugen auch andere Anwendungen finden kann.

Hinsichtlich der Anzeige ist zu bemerken, daß eine Analoganzeige dynamische Hinweise für einen wirtschaftlichen Betrieb gibt, während eine numerische Anzeige eine quantitative Kontrolle des Verbrauchs ermöglicht, wofür eine möglichst hohe Genauigkeit erforderlich ist.

Diese Erfordernisse hat man mit verschiedenen technischen Lösungen zu erfüllen gesucht. Zunächst mit Durchflußmeßgeräten auf der Basis von Axialturbinen, die den Nachteil haben, daß sie gegen Blasen empfindlich sind und eine innere Reibung haben, die ihre Genauigkeit bei geringen Durchflußmengen (weniger als 3 l/h) herabsetzt. Hinzu kommt, daß man sie nicht leicht eichen oder einfache Kompensationen vorsehen kann, so daß sie mit hoher Präzision gefertigt werden müssen und entsprechend kostspielig sind. Ein Vorteil dieser Geräte ist ihre einfache Elektronik und der direkte digitale Meßwertausgang.

Durchflußmeßgeräte auf der Basis von Tangentialturbinen haben Eigenschäften, die sie zu wertvollen Geräten machen. Doch obwohl sie bei geringen Durchflußmengen besser als die vorstehend genannten Geräte arbeiten, sind sie im übrigen mit den gleichen Nachteilen behaftet.

Ein Durchflußmesser, der dem nachstehend beschriebenen Gerät gemäß der Erfindung im Prinzip nahekommt, ist ein Durchflußmesser mit einem Druckverlust, der bei der Durchflußmenge Null nicht null wird und in Abhängigkeit von der Durchflußmenge ansteigt. In ihm ver-

ο /„ U ο / I /

schiebt sich ein Kegel unter dem Einfluß eines Druckes, der von dem Durchfluß durch einen anderen, feststehenden Kegel mit kleinerem Winkel erzeugt wird. Eine Feder sucht den ersten Kegel auf den zweiten zu drücken. Eine mit dem ersten Kegel verbundene Stange ermöglicht eine Messung der Verlagerung mit Hilfe eines DiffereritialtransformatorS. Bei diesem Geber verschiebt nur die Kraft den ersten Kegel, die durch den Druck infolge des Druckverlustes in Hohe der Strömung zwischen beiden Kegeln auf den ersten Kegel ausgeübt wird. Wegen des kleinen Querschnitts des ersten Kegels ist die Kraft gering und wird von zahlreichen Nebenfaktoren (Reibung, Neigung usw.) beeinflußt. Darüber hinaus ist die Strömung zwischen den beiden Kegeln so beschaffen, daß Druckverluste durch Reibung nicht null sind und bei geringen Durchflußmengen die Messung erheblich stören. Ferner hängen die Druckverluste von der Viskosität der Flüssigkeit ab, deren Wert sich bei einer Temperaturänderung von 10 ⁰G um etwa 40% ändert, wodurch eine erhebliche Temperaturabhängigkeit eingeführt wird. Schließlich erfordert dieses Gerät eine genaue Zentrierung des feststehenden Teils gegenüber dem beweglichen Teil.

Zu einer anderen Art von Durchflußmeßgeräten gehört ein Differenzdruckdurchflußmesser mit einem berührungslosen Verlagerungsgeber.

Außer seinem verhältnismäßig kleinen Meßbereich (0,5 bis 25 Z/h) hat das Gerät den Nachteil einer unvollkommenen Stabilität des Null- ·■ punkts, weil der Druckverlust etwas quadratisch ist und bei niedrigen Durchsätzen eine hohe Verstärkung erforderlich ist, wodurch das Gerät gegen Störeinflüsse, wie Quellung der Membran, Neigung des Gerätes, Hysterese der Federn, empfindlich wird. Vorteile des Gerätes sind die niedrigen Herstellungskosten, seine Unempfindlichkeit gegen Blasen, seine Filterwirkung, die eine ausgezeichnete Arbeitsweise bei pulsierendem oder Impulsbetrieb gewährleistet, seine Ausrüstung mit einem Analogmeßwertgeber, der eine Eichung dadurch eine Zulassung größerer mechanischer Toleranzen ermöglicht, sowie die Möglichkeit einer Temperaturkompensation.

Mit der vorliegenden Erfindung soll das vorstehend beschriebene Getär verbessert werden. Seine Vorteile sollen erhalten, seine Nachteile beseitigt werden, so daß es den eingangs gestellten Anforderungen entspricht.

Bei dem Durchflußmesser gemäß der Erfindung ist der Druckverlust von der Durchflußmenge praktisch unabhängig, und durch die Nutzung der Energie einer Pumpe kann der Einfluß störender Faktoren bei kleinen Durchflußmengen ausgeschaltet werden. Der Druckverlüst ist nahezu ausschließlich ein Stoßverlust. Die zu messende Verlagerung ist eine lineare Funktion der Durchflußmenge und weist auch am Anfang keine Nichtlinearität auf. Der Meßwertgeber ermöglicht eine berührungslose Messung der Verlagerung und kann vorteilhafterweise ein Wirbelstromgeber sein. Ein Wirbelstromgeber, der besonders den hier auftretenden Problemen angepaßt ist, vor allem was seine Nullpunktstabiltitat anbetrifft, ist Gegenstand einer eigenen Patentanmeldung.

Einzelheiten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Durchflußmessers sind im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht des Durchflußmessers längs der Linie A-A in Figur 2;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gerät; und Fig. 3 eine Einzelheit eines bevorzugten Meßwertgebers.

Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse, das im wesentlichen aus zwei Teilen 1 und 6 zusammengesetzt ist, die durch Schrauben 9 miteinander verbunden sind und eine untere Kammer 11 sowie eine obere Kammer 12 bilden, die durch eine Membran 3, die mit einer Schale 4 verbunden ist, getrennt sind. Mit 14 ist ein Einströmkanal, mit 15 ein Ausströmkanal bezeichnet.

Die Membran 3, die beispielsweise die Form eines Halbringes hat, besteht aus einer gegen Kohlenwasserstoffe beständigen Gummisorte, z.B. aus Nitrilkautschuk. Eine Metallmembran wäre nicht gut geeignet, da sie nur eine sehr geringe Verlagerung zuließe. Die Membran kann durch Formpressen, Spritzgießen oder aus einem sehr feinen Gewebe

(mit einer Dicke von z.B. weniger als 0,2 mm) durch Überziehen mit Kautschuk und Formpressen hergestellt werden.

Die Schale 4 ist mit einer Öffnung versehen, deren Unterkante sich auf den Kegel 5 abstützt. In der Zeichnung ist die Schale abgeschrägt dargestellt, um Druckverluste durch Stoß zu begünstigen und solche durch die Viskosität zu verringern. Versuche haben jedoch gezeigt, daß man die Öffnung auch geradlinig ausbilden kann. Wesentlich für eine gute Funktion ist, daß die Kante der öffnung in der Schale, die beim Durchfluß null an dem Kegel anliegt, möglichst rechtwinklig und scharfkantig ist. Dies kann mit Hilfe eines Stanzwerkzeugs erreicht werden. Die Schale hat eine Dicke von 1,5 mm, um zu vermeiden, daß sie sich nicht bei der Einwirkung der Kraft der Feder 2, die sie gegen den Kegel 5 zu drücken sucht, verformt. Die Membran 3 ist an die Schale angeklebt, kann aber auch durch andere mechanische Mittel befestigt werden. Die Schale 4 ist aus einem nxchtmagnetischen Metall, wie einer Aluminiumlegierung (AlMg 3), gefertigt.

Eine kräftige Schraubendruckfeder 2 von beträchtlicher freier Länge übt auf die Schale eine Kraft aus» die den Arbeitsdruck der Vorrichtung bestimmt. Diese Feder hat beispielsweise eine Länge von 40 mm in unbelastetem Zustand und eine solche von 10 mm in zusammengedrücktem Zustand. Eine kräftige Feder wird gewählt, damit die durch den Durchfluß verursachte Längenänderung keine große Änderung der auf die Schale ausgeübten Kraft hervorruft.

Der Kegel 5 ist bei der dargestellten Losung ein Metalldrehteil, das . sich durch die zentralen Öffnungen zweier Spulen 7, 8 erstreckt, die in Halbtöpfen aus Ferrit enthalten sind,, die den aufnehmenden Teil des Wirbelstromfühlers bilden, Teile 10 und 16 zwischen sich einspannen und an dem Gehäuse 6 angeschraubt sind. Der Winkel des Kegels beträgt hier 60°. Die Flüssigkeit tritt somit unter einem Winkel von 60° ein und — je nach der Abschrägung der Oberkante der Öffnung in der Schale — unter einem Winkel von 30 bis 120° aus.

Auch ein anderer Kegelwinkel ist möglich, beispielsweise ein soldier von 45°; wenn dann die Schale mit einer gerade durchgehenden Öffnung

- 8 versehen ist, so ist der Eintrittswinkel gleich dem Austrittswinkel.

Durch eine Herstellung aus gefülltem Kunststoff (glasfasergefülltem Polyamid oder glasfasergefülltem Polybutylenterephthalat) kann die Anzahl der Teile vermindert werden. Bei einer solchen Ausführung sind die Spulen in Spulenkammern an der Seite der elektronischen Schaltung untergebracht, und ein Blech von 0,5 bis 0,7 mm Dicke verbindet das Oberteil der Spulenkammern mit der Grundfläche des Kegels. Ebenso wird der Zentrierschaft des Kegels bei der Herstellung angeformt. Durch diese Lösung werden Dichtungsprobleme vermieden, die Einkapselung der Spulen erleichtert und eine gute Wärmebeständigkeit erzielt, da der Schaft sich durch die Spulen erstreckt. Ferner wird ein guter Zusammenhalt der Bauteile gewährleistet und die Montage vereinfacht.

Wie immer man auch das Gehäuse herstellt — die Spulen müssen im Vakuum mit einem gefüllten Epoxidharz eingekapselt werden, das eine niedrige lineare Wärmeausdehnungszahl und gute thermische Eigenschaften hat.

Die in dem einen Halbtopf aus Ferrit enthaltene Spule 7 ist der Schale 4 benachbart und bildet die Heßspule. Wenn die Schale von dem durchfließenden Kraftstoff bewegt wird, ändern sich die in der Spule umlaufenden Wirbelströme und der induktive Widerstand der Spule. Die andere Spule 8 ist entweder dem Gehäuse, wenn dieses beispielsweise aus Gußaluminium besteht, oder — wie im vorliegenden Falle — einer Scheibe 16 aus dem gleichen Metall wie die Schale zugewandt.

Zwischen der in einem Halbtopf aus Ferrit enthaltenen Spule 8 und der Scheibe 16 sorgt eine Querstrebe 10 aus vorzugsweise isolierendem Material mit annähernd der gleichen linearen Wärmeausdehnungszahl wie das Material des Kegels dafür, daß der Abstand zwischen dem Halbtopf aus Ferrit der Spüle 8 und der Scheibe 16 dem Abstand zwischen dem Halbtopf aus Ferrit der Spule 7 und der Schale A nahezu gleich ist, wenn kein Durchfluß stattfindet. Unter Berücksichtigung der FertigungötQleranzeiv ist eine Abweichung von einigen hundertstel Millimetern möglich.

*- Q —

Die Drähte der Spulen sind direkt mit einer elektronischen Schaltung verbunden, die in einem Kasten 13 untergebracht und eine notwendige Ergänzung des Wirbelstromfühlers ist. Die in dem Kasten enthaltene Schaltung ermöglicht die Vornahme wünschenswerter Temperaturkompen-. sationen. Der WirbelstromfüMer soll hier nicht in allen Einzelheiten beschrieben werden; er wird an anderer Stelle erläutert. Nur seine Besonderheiten, die sich aus den Erfordernissen dieser Art von DurGhflußmesser ergeben, werden hier angegeben.

Der Durehflußmesser wird in eine Kraftstoffleitung eingebaut, deren Durchfluß gemessen werden soll. Die Flüssigkeit tritt durch den Ka-. nal 14 in die Kammer 11 ein- Ohne Druck kann die Flüssigkeit jedoch nicht fließen. Den Druck liefert die Kraftstoffpumpe, und es entsteht eine Druckdifferenz, die zum Anheben des Gebildes aus Membran 3 und Schale 4 notwendig ist. Die Flüssigkeit kann dann zwischen Kegel und Schale mit einem Druckverlust hindurchfließen, der immer gleich dem Einstelldruck ist, der durch die Kraft bestimmt wird, die die Feder auf die Schale ausübt und die .auf die aktive Flache der Membran verteilt wird. Einer Durchflußmenge entspricht daher eine Verlagerung der Schale. Der berührungslose Meßwertgeber mißt die Verlagerung gegenüber der Stellung bei einem Durchfluß null. Die Verlagerung ist daher praktisch eine lineare Funktion der Durehflußmenge.

Man kann daher folgende Feststellungen treffen:

1. Der Einstelldruck Δρ ändert sich nur wenig mit der Durchflußmenge (um weniger als 5%).
2, Wegen der Winkel, die der Kegel mit der Schale bildet (60° am Einlaß und etwa 30 bis 90° am Auslaß) sowie wegen der kurzen Berührungslänge zwischen Kegel und Schale sind die Druckverluste fast nur Stoßdruckverluste, die sich in erster Näherung durch folgende Beziehung ausdrücken läßt:

Δρ s - j. i)2 (1) σ : spezifische Masse

V ' Strömungsgeschwindigkeit ^r der Flüssigkeit

V _/ns Q. : Durchflußvoliimen

Ό - -r- (2) V

A : Strömungsquerschnitt

3 2 O c 7 1

Der Durchflußquerschnitt ist

A - 2QCRe (3)

worin R der Querschnitt des Kegels und e der Abstand zwischen der Kante der Schale und dem Kegel ist, Es ergibt sich daher:

Der Abstand ist somit der Durchflußmenge proportional. Da zwischen dem Abstand e und der Verlagerung der Schale in eine Richtung parallel zur Kegelachse besteht, ist die Verlagerung der Durchflußmenge proportional. /

Für genaue Rechnungen muß für A eingesetzt werden:

A = UC(R + e)² - *Ä² (5)
A = t> (2Re + e² )

Aus der Näherungsformel (4) ergibt sich, daß

Das heißt, daß eine relativ große Änderung der spezifischen Masse oder des Einstelldruck.es nur eine verhältnismäßig geringe Änderung des Abstandes und damit der Verlagerung zur Folge hat. Anderswo wirken diese Parameter nur über die Verstärkung des Durchflußmessers. . ■' -■ r

3. Der Durchflußquerschnitt ist für eine gegebene Verlagerung von der Zentrierung des Kegels gegenüber der Schale unabhängig. Es gibt keine mechanischen Zentrierprobleme.

4. Es gibt keine Festkörperreibung, die eine Hysterese hervorrufen könnte.Dadurch besteht keine Notwendigkeit für eine strenge Zentrierung und die Verwendung eines berührungslosen Verlagerungsfühlers. ;

5. Die Kraft, die die Verlagerung bewirkt, ist gleich dem Kinstelldruck, multipliziert mit der aktiven Oberfläche der Membran. Sie kann 0,4 daN betragen. Da das Gewicht der Feder und der Schale leicht 50 mal kleiner gehalten werden kann, hat eine Umkehrung des Durchflußmessers nur eine auf 1% begrenzte Wirkung auf die Verstärkung (vgl. 2). Ebenso haben Stöße und Schwingungen, wenn der Durchflußmesser.."einmal gefüllt ist, nur einen sehr geringen Einfluß. Eine Maßnahme, den Einfluß der Umkehrung aufzuheben, besteht darin, mit der Schale einen Schwimmer zu verbinden, der das Gewicht der beweglichen Teile im Kraftstoff aufhebt. Auch die Gegenwart von Blasen können nur statische Druckgradienten von weniger als 0,5 mbar verursachen und haben daher nur einen sehr geringen Einfluß auf die Eichung.

Während schließlich bei einem Differenzdruck-Durchflußmeßgerät die Qualität der Membran durch eine Änderung der Eigenschaften, die die Nullpunkteinstellung und Eichung beeinflussen, von großer Bedeutung ist, spielt dies im vorliegenden Falle keine Rolle, da der Einstelldruck eine sehr viel größere Kraft ausübt, als es die durch, eine halbringförmige Membran hervorgerufenen Störungen könnten. Jedenfalls können diese die Eichung nur in der Größenordnung von einigen Promille beeinflussen.

6. Nullpunktstabilität: Um eine gute kumulative Messung zu liefern, muß die Vorrichtung eine ausgezeichnete Nullpunktstabilität haben. Beispielsweise muß in einem Meßbereich von 0 bis 50 l/h die NuIlpunktstabilität in der Größenordnung von 0,1 t/h oder 0,2% des Skalenbereichs liegen. Mit zwei Einrichtungen läßt sich dies erreichen.

Die erste ist eine mechanische Nullpunkteinstellung, bei der die Schale an den Kegel zu liegen kommt. Der Kegel andererseits ist Bezugselement für die Spulen, da diese mit ihm verbunden sind. Selbst wenn daher eine Verformung des Gehäuses eintritt, bleibt der Nullpunkt-Abstand zwischen Schale und Meßspule konstant. Um eine temperaturbedingte Nullpunktabweichung möglichst gering zu halten, ist man ferner daran inteessiert, den Verlagerungsgeber so

320S717

auszubilden, daß auch er eine gute Nullabgleichung hat. Deshalb ist zwischen der Bezugsspule und der Scheibe eine Querstrebe so angeordnet, daß der Abstand zwischen dieser und der Bezugsspule in der Ruhe gleich dem Abstand zwischen der Meßspule und der Scha-Ie ist. Unter Berücksichtigung von Toleranzen und der Abmessungen der Teile kann man bei der Serienfertigung eine Abweichung von 0,05 mm erhalten (0,1 mm wäre noch tolerabel).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform andererseits ist der Verlagerungsgeber ein Wirbelstromgeber, der an anderer Stelle beschrieben und dessen Prinzip in Figur 3 dargestellt ist. Die Spulen 7 und 8 sind mit den Widerständen 18, 19 von im wesentlichen gleicher Größe in Reihe geschaltet und erhalten eine Rechteckspannung von gleichbleibender Frequenz und zyklischer Übereinstimmung von dem Transistor 17 und der Freilaufdiode 20. Der scheinbare induktive Widerstand der Spule 7 wird durch die Verlagerung eines nichtmagnetischen Metallteils, wie der Schale 4, verändert. Es läßt sich zeigen, daß es für eine Nullpunktstabilität gegenüber der Temperatur besonders vorteilhaft ist, dieser Grundausstattung noch ein Potentiometer 21 hinzuzufügen, das eine Nullabgleichung der Spannungen Va und Vb ermöglicht.

Diese Vorkehrungen insgesamt ermöglichen es, eine Nullpunktabweichung von weniger 0,2% im Temperaturbereich zu erzielen.

7. Hysteresis und Reproduzierbarkeit; Die Hysteresis ist null und die Reproduzierbarkeit ausgezeichnet, wenn der Oberflächenzustand von Kegel und Schalenöffnung einwandfrei sind. Bei diesen kleinen Abmessungen kann eine polierte Oberfläche mit verhältnismäßig geringem Kostenaufwand hergestellt werden. Die Schale muß jedenfalls ihre natürliche Gleichgewichtsstellung bei Null mit möglichst wenig Reibung einnehmen können.

8. Bei sehr kleinen Durchflußmengen — weniger als 2 l/h. — wird der Einfluß von Viskositätsverluste fühlbar; er vergrößert die Verlagerung der Sehale und erzeugt eine NichtlinearitMt in diesem Bereich. Folgende Näherungsformel berücksichtigt Viskositätsverluste:

Δ /. Uo .·- I / - 13 -

■*cRe²

worin u die dynamische Viskosität und -=.-", λ die Länge des Kanals mit viskoser Strömung

bedeuten. Der Term (96μλζ> )/(13 e) ist daher der Viskositätsterm, der die Ursache dafür ist, daß bei kleinen Durchflußmengen die Werte von e größer sind, als von der Formel (4) angegeben.

Für die Wiederherstellung der Linearität bei kleinen DurchfIuB-mengen gibt es mehrere Lösungen:

— die Herstellung einer bekannten Leckströraung mittels einer Klappe oder durch Stanzen eines Loches in die Schale, um die Kurve des Fließverhaltens zu verschieben;

— eine elektronische Kompensation, indem man entweder die Linearität des elektronischen Teils bei kleinen Durchflußmengen nutzt oder einfach den Nullpunkt verschiebt.

Die Ergebnisse beider Methoden sind gleichwertig.

9. Eignung des Verlagerungsgebers:.Wirbelstromgeber sind besonders geeignet, weil sie folgende Vorzüge in sich vereinigen:

— sehr geringe Kosten bei außergewöhnlich guten Leistungen;

— keine Berührung mit dem Element, dessen Verlagerung gemessen werden soll;

— sehr geringe Nullpunktabweichung;

— Empfindlichkeit in Übereinstimmung mit der Verlagerung des beweglichen Elementes über den Meßbereich — etwa 1 mm für 50 t/h. und einem Öffnungsdurchmesser von 4 mm; — Erfassen des Mittelwertes der Verlagerung der Schale, was eine Verbesserung des Betriebsverhaltens im Hinblick auf die Reproduzierbarkeit ermöglicht;

— Möglichkeit, im Bereich der Elektronik Temperaturkompensationen einzuführen, um Abweichungen durch beispielsweise Änderungen der spezifischen Masse mit der Flüssigkeitstemperatur zu verringern. Andere Kompensationen sind ebenfalls möglich.

10. Sicherheitsventil: Zum Schutz der Membran kann ein Rückschlagventil im Auslaßkanal des Durchflußmessers vorgesehen sein, das einen Druckanstieg in der oberen Kammer 12 verhindert. Ebenso kann ein Filter in den Dureliflußmesser eingebaut werden.

11. Unmöglichkeit einer Verstopfung: Falls das von dem Kegel und der Schale gebildete Ventil aus einem kaum vorstellbaren Grunde sich verstopfen sollte, so beträgt di^e Öffnungskraft des Ventils, da die Kraftstoffpumpe einen statischen Druck von mindestens 300 mbar liefert, etwa 5 daN, was jede Gefahr eines Verklebens oder Verklemmens ausschließt.

12. Rücklauf zum Tank: Aus verschiedenen Gründen ist es wünschenswert, daß die Pumpe dauernd arbeitet. Hinter der Pumpe muß daher eine Rückleitung zum Kraftstofftank vorgesehen sein. Eine kalibrierte Ausflußöffnung in der unteren Kammer 11 ermöglicht den Anschluß einer solchen Rückleitung und auch eine gewisse Entgasung, ohne die Messung zu stören.

13. Pulsierender Durchfluß: Die bewegten Teile und der Druckverlust bilden ein ausgezeichnetes Filter, das Unregelmäßigkeiten des Durchflusses glättet. Außerdem ermöglicht dieser Aufbau eine beträchtliche kurzfristige Überlastung.

14. Gegenwart von Blasen: Wenn Blasen den Ventilbereich passieren,, ist die Verlagerung e gemäß der Formel (4) etwa 25mal kleiner als bei der Flüssigkeit. Falls 20% des Durchflusses aus Blasen bestehen, liegt der Fehler bei der gemessenen kumulierten Durchflußmenge in der Größenordnung von 0,8%.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß dieser Durchflußmesser völlig den eingangs aufgelisteten Anforderungen an ein Kr.aftstoff-Durchflußmeßgerät für Kraftfahrzeuge entspricht. Der Durchflußmesser kann jedoch dank seiner Eigenschaften auch auf anderen Gebieten eingesetzt'werden,. z.B. zum Messen des Heizölverbrauchs bei Zentralheizungen und Indüstriefeuerungen.

Leerseite

Claims

Qon0717 COHAUSZ & FLORACK ^JZUü/ ^u

PATENTANWAW8BÜRO

BCHI'MANNSTR. 87 . 1J-4000 D

Telefon; (02 U) 6833 46 Tolex: 08586513"ιop <l

PATENTANWStTE: . _:

D.pl.-lnfl.W. COHÄU5Z D.pl. Ing. R. KNAUF · Dr.-ln_B., Dipl.-Wirljch.-lng. A. GERBER · Oipl.ln_a.H. B COHAUW

Ansprüche

, 1.)Durchflußmesser für Flüssigkeiten, mit einem Gehäuse, das durch ein bewegliches Element hermetisch in zwei Kammern unterteilt ist und das durch eine Öffnung in der ersten Kammer sowie durch eine Öffnung in der zweiten Kammer mit einer Rohrleitung verbunden werden kann, durch die die Flüssigkeit strömt, deren_: Durchflußmenge gemessen werden soll, das ferner eine Einrichtung zur Erzeugung eines von der Durchflußmenge praktisch unabhängigen Druckverlustes zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung, die die Kontrolle des Durchflußquerschnittes durch eine lineare Verlagerung des beweglichen Elementes in Abhängigkeit von der Durchflußmenge ermöglicht, und mit einer Einrichtung zum Messen der linearen Verlagerung des beweglichen Elementes, d a d u r eh g e k e η η ζ e i c h η e t , daß
— die Einrichtung zur Erzeugung des Druckverlustes aus einer starren, flachen, runden Schale (4) mit einer Öffnung in der Mitte besteht, die durch ein dicht abschließendes elastisches Element (3) mit dem Gehäuse (6) verbunden ist,

— ein Kegel (5) mit dem Gehäuse (6) verbunden ist, dessen Achse sich rechtwinklig zur Ebene der Schale (4) erstreckt und durch deren Mitte geht,

— ein Element (2) vorgesehen ist, das auf die Schale (4) eine praktisch konstante Kraft ausübt, die die Ränder der Öffnung in der Schale (4) auf den Kegel (5) zu drücken sucht und eine Verlagerung der Schale (4) in Richtung der Achse des Kegels (5) ermöglicht, und

— ein Meßwertwandler (7, 8, 16—21) vorhanden ist, der die Verlagerung der Schale (4) berührungsfrei in ein der Durchflußmenge proportionales Signal umwandelt.

035
2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Element (2), das auf die Schale (4) eine praktisch konstante Kraft ausübt, aus einer Schraubenfeder besteht.
3. Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den beiden Kammern (11, 12) ein Kanal mit definiertem Durchfluß vorgesehen ist.
4. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertwandler (7, 8, 16 bis 21) aus einem Wirbelstromwandler besteht.
5. Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Meßwertwandler (7, 8, 16—21) elektronische Linearisierungselemente enthält.
6. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g ek e η η ζ e i c h η e t , daß der Kegel (5) und das Gehäuse (6) aus einem einzigen Spritzgußstück bestehen.