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Schwebekörper-Durchflußmesser
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Die Erfindung betrifft einen Schwebekörper-Durchflußmesser, bei welchem
in einem vertikal angeordneten Meßrohr ein Schwebekörper mit wenigstens zwei Stabmagneten
angeordnet ist, die entlang der Mittelachse des Meßrohres so angeordnet sind, daß
ihre beiden gleichnamigen Pole zueinander dicht benachbart sind, und bei welchem
an einer Zeigereinrichtung wenigstens ein stabförmiger Folgemagnet angebracht ist,
dessen Längsachse sowohl zu der Meßrohrachse als auch zu der Zeigerdrehachse senkrecht
steht und dessen zu den beiden zueinander dicht benachbarten Polen der Stabmagneten
entgegengesetzter Pol im Bereich dieser beiden zueinander dicht benachbarten Pole
angeordnet ist und über die dadurch gebildete magnetische Kupplung den Zeiger den
Bewegungen des Schwebekörpers folgen läßt.
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Ein derartiger Schwebekörper-Durchflußmesser ist aus der DE-PS 920
392 bekannt. Es entspricht dem allgemeinen Aufbau einer solchen bekannten Anordnung,
daß die translatorische Bewegung eines in Abhängigkeit von dem Durchfluß durch den
Schwebekörper-Durchflußmesser bewegten Schwebekörpers durch Egnetkräfte mit Hilfe
einer magnetischen Kupplung auf eine Zeigereinrichtung übertragen wird, deren Zeiger
entsprechend der Lage des Schwebekörpers bewegt und auf diese Weise auf einer Skala
die Lage des Schwebekörpers und damit den Durchfluß anzeigt.
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Bei der aus der DE-PS 920 392 bekannten Einrichtung kann sich die
Stellung des Zeigers in Bezug auf den Schwebekörper ändern, wenn sich beispielsweise
durch Temperaturschwankungen die Kraft eines der beiden Magneten ändert. Eine Änderung
der Stellung des Zeigers in Bezug auf den Schwebekörper kann beispielsweise auch
dann auftreten, wenn sich der Abstand zwischen einem Magneten am Schwebekörper und
dem Folgemagneten in der Zeigereinrichtung verändert. Es ist bereits versucht worden,
das obenaufgezeigte Problem dadurch zu überwinden, daß ein Folgemagnet oder ein
Paar von Folgemagneten derart angeordnet wird,
daß die Folgemagneten-Längsachse
senkrecht zu der Achse der beiden im Schwebekörper eingebauten Magnete und parallel
zu der Drehachse des Zeigers steht. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich die
oben angesprochenen Probleme auch weitgehend überwinden, allerdings nur dadurch,
daß der Nachteil in Kauf genommen wird, daß bei einer derartigen Anordnung der Schwerpunkt
des oder der Folgemagneten sehr weit von der Zeigerdrehachse entfernt ist. Folglich
müssen bei einer derartigen Anordnung große Gegengewichte bei der Zeigereinrichtung
verwendet werden, um das erforderliche Gleichgewicht herzustellen, d.h. die Zeigereinrichtung
in das indifferente Gleichgewicht zu bringen. Dadurch werden jedoch die Masse und
vor allem das Trägheitsmoment der Zeigereinrichtung so groß, daß der Zeiger raschen
Bewegungen des Schwebekörpers nicht mehr zuverlässig folgen kann. Eine solche bekannte
Anordnung, bei welcher zwei Folgemagneten verwendet werden, die sowohl zur Achse
der am Schwebekörper angeordneten Magneten als auch zur Drehachse des Zeigers senkrecht
angeordnet sind, ist ebenfalls aus der oben bereits genannten D SPS 920 392 zu entnehmen.
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Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, einen Schwebekörper-Durchflußmesser
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Stellung des Zeigers in
Bezug auf den Schwebekörper auch dann praktisch unverändert bleibt, wenn sich die
Kraft eines der beiden Stabmagneten und/oder der Abstand zwischen den beiden Stabmagneten
am Schwebekörper einerseits und dem Folgemagneten andererseits ändern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der stabförmige
Folgemagnet eine derart große Länge aufweist, daß die beiden Pole einen so großen
Abstand voneinander aufweisen, daß im Bereich der magnetischen Kupplung ein praktisch
radialsymmetrisches Magnetfeld des Folgemagneten vorhanden ist.
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Gemäß der Erfindung ist der überraschende Vorteil erreichbar, daß
eine Zeigereinrichtung mit einem außerordentlich geringen
Massenträgheitsmoment
und zugleich eine besonders harte magnetische Kupplung zwischen der Zeigereinrichtung
und dem Schwebekörper erreicht werden können.
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Die Erfindung bedient sich der Erkenntnis, daß die über viele Jahrzehnte
vorhandenen Nachteile bei Schwebekörper-Durchflußmessern nach dem Stand der Technik
dadurch vermieden werden können, daß in allen Stellungen des oder der Magneten am
Schwebekörper und den entsprechenden zugehörigen Stellungen des Folgemagneten in
der Folgezeigereinrichtung/eine optimale Symmetrie der beiden Magnetfelder um eine
Ebene gegeben ist, die senkrecht auf der gemeinsamen Achse der beiden Stabmagneten
am Schwebekörper steht und durch die Mitte zwischen den beiden zueinander dicht
benachbarten gleichnamigen Polen dieser Stabmagneten verläuft.
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Im Bereich des einen Poles des an der Zeigereinrihtung angebrachten
Folgemagneten herrscht in hinreichend geringem Abstand von dem Pol ein praktisch
radialsymmetrisches Magnetfeld, weil der andere Pol bei der erfindungemäßen Ausbildung
des Folgemagneten sehr weit entfernt angeordnet ist. Wegen dieser Radialsymmetrie
ist bei der Gegenüberstellung der beiden kuppelnden Pole jeweils die Symmetrie in
der Ebene der beiden Stabmagneten des Schwebekörpers gegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Schwerpunkt des Magneten
wesentlich näher an der Zeigerdrehachse angeordnet werden als bei einer bekannten
Anordnung, die einen oder zwei Folgemagneten verwendet, welche senkrecht zu der
Meßrohrachse und parallel zu der Zeigerdrehachse angeordnet sind. Es genügen bei
der erfindungsgemäßen Anordnung zur Herstellung des indifferenten Gleichgewichtes
der Zeigereinrichtung verhältnismäßig kleine Gegengewichte. Dadurch kann die gesamte
leigereinrichtung leichter und mit geringerem Massenträgheitsmoment ausgebildet
werden. Dadurch ergeben sich die Vorteile einer geringeren
Lagerreibung,
einer einfacheren Lagerausführung, einer verminderten Erschütterungs-Empfindlichkeit
und einer geringeren Kraftrückwirkung auf den Schwebekörper.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sieht vor,
daß der Folgemagnet sich beiderseits der Zeigerachse erstreckt. Dadurch können Gegengewichte
zum Einstellen des Gleichgewichtes entweder vollständig vermieden werden, oder es
können die Gegengewichte nur zur Feinjustierung verwendet werden und somit eine
sehr geringe Masse haben.
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Eine besonders einfache und preiswerte Ausführung des Erfindungsgegenstandes
ergibt sich dadurch, daß der Folgemagnet sich beiderseits der Zeigerdrehachse erstreckt.
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Ein besonders geringes Massenträgheitsmoment der Zeigereinrichtung
läßt sich gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfürungsform des Erfindungsgegenstandes
dadurch erreichen , daß der Folgemagnet ein Elektromagnet ist, der aus einer langgetreckten
Spule gebildet ist.
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Es kann im Hinblick auf eine besonders günstige Möglichkeit zur Einstellung
des indifferenten Gleichgewichtes bei der Zeigereinrichtung auch vorgesehen sein,
daß die Lage des Folgemagneten in Bezug auf die Zeigerdrehachse derart veränderbar
ist, daß die Zeigereinrichtung durch eine Lageveränderung des Folgemagneten in das
indifferente Gleichgewicht bringbar ist Die Justierung der Zeigereinrichtung zur
Einstellung des angestrebten indifferenten Gleichgewichtes kann auch dadurch gefördert
werden, daß die Länge des Folgemagneten derart veränderbar ist, daß die Zeigereinrichtung
durch eine Längenänderung des Folgemagneten in das indifferente Gleichgewicht bringbar
ist.
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Es muß als überraschend empfunden werden, daß die erfindungsgemaße
Anordnung zur Überwindung des Problems, welches der Erfindungsaufgabe
zugrunde
liegt, trotz eines dringenden Bedürfnisses nicht gefunden werden konnte, obwohl
die gerätetechnische Verwirklichung des Erfindungsgedankens für den Fachmann keine
erheblichen Probleme aufwirft, nachdem die Erfindung fertig war.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur eine rein schematische Darstellung
einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Magnetkupplungseinrichtung zwischen zwei
Stabmagneten eines Schwebekörpers einerseits und einem Folgemagneten einer Zeigereinrichtung
andererseits.
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Gemäß der Darstellung in der Zeichnung sind in einem (nicht dargestellten)
Schwebekörper zwei Stabmagneten la und ib angeordnet, wobei die Anordnung derart
getroffen ist, daß diese beiden Stabmagneten la und ib praktisch gemeinsam mit dem
(nicht dargestellten) Schwebekörper konzentrisch in einem Meßrohr angeordnet und
entlang der durch die Pfeile 2a und 2b angedeuteten Richtungen nach oben bzw. nach
unten bewegt werden können. Wenn sich der Durchfluß erhöht, erfolgt eine durch den
Pfeil 2a angedeutete Bewegung nach oben, während bei einer Verminderung des Durchflusses
der Schwebekörper mit den beiden als Stabmagneten ausgebildeten Magneten gemäß dem
nach unten gerichteten Pfeil 2b abwärts bewegt wird.
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Den Bewegungen des Schwebekörpers kann eine Zeigereinrichtung folgen,
deren Zeiger 4 um eine Zeigerdrehachse 5 drehbar gelagert ist und welche einen Folgemagneten
3 aufweist. Durch Ausgleichsgewichte 6a und 6b kann die gesamte Zeigereinrichtung
derart justiert werden, daß ein indifferentes Gleichgewicht hergestellt ist. Die
Spitze des Zeigers 4 zeigt auf einer Skala 7 die translatorische Verschiebung des
Schwebekörpers und damit den Durchfluß an, da durch die nachfolgend beschriebene
magnetische Kupplung der Zeiger 4 dem (nicht dargestellten
) Schwebekörper
folgt.
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Die beiden Stabmagneten la und ib sind gemäß der Darstellung in der
Zeichnung derart angeordnet, daß ihre beiden Nordpole N zueinander dicht benachbart
angeordnet sind. Der Folgemagnet 3 ist so angeordnet, daß sein Südpol S im Bereich
der beiden Nordpole N der Stabmagneten la und ib liegt. Der Nordpol N des Folgemagneten
3 ist derart weit von dem Südpol S des Folgemagneten 3 angeordnet, daß im Bereich
der gemeinsam mit den beiden Stabmagneten la und lb gebildeten magnetischen Kupplung
ein praktisch radialsymmetrisches Magnetfeld gebildet ist. Der Folgemagnet 3 ist
gemäß der Erfindung derart langgestreckt ausgebildet, daß seine beiden Pole einen
so außerordentlich großen Abstand voneinander haben, daß die radialsymmetrische
Ausbildung seines Magnetfeldes in hinreichend kleinem Abstand vom Pol gewährleistet
ist.
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