DE3636599C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen volumetrischen Zwei-Kammer-Durchflußmengenmesser, insbes. für Flüssigkeiten mit abrasiven Bestandteilen und dergl., bei dem im Innenraum eines festen Gehäuses ein beweglicher Faltenbalg in senkrecht hängender Lage angebracht ist, dessen eines Ende mit einer Wand des Gehäuses und dessen freies Ende mit einem Boden flüssigkeitsdicht verbunden sind, wobei an den so gebildeten Kammern je eine Zuleitung und eine Ableitung für die Flüssigkeit angeschlossen sind, die mit zwei gemeinsam in der oberen und unteren Endlage des Balgbodens zu betätigenden Drei-Wege-Ventilen in der Weise verbunden sind, daß in jeder der Schaltpositionen jeweils die Zuleitung der einen Kammer mit der Eingangsleitung und die Ableitung der anderen Kammer mit der Ausgangsleitung in Verbindung steht.

Die bisher bekannten Bauarten von Durchflußmessern mit Faltenbalg (US-PS 22 42 659 und US-PS 21 86 307) haben den Mangel, daß bei stark feststoffhaltigen Flüssigkeiten Feststoffsedimentationen auftreten, die ab einer kritischen Höhe den Balg in seiner Bewegung behindern und damit zu dessen Zerstörung führen. Wenn z. B. die Sedimentation am Boden der äußeren Kammer so weit fortgeschritten ist, daß der Balgboden noch vor Erreichen der unteren Umkehrlage, in der die Umschaltung des zu- und abfließenden Flüssigkeitsstromes erfolgt, auf den Sedimenten aufsitzt, bricht der außen am Balg anstehende Druck zusammen und der Balg wird durch den weiterhin anstehenden Innendruck zerstört, da Faltenbälge außerordentlich empfindlich gegenüber Innenüberdruck sind.

Durch die Erfindung sollen Mängel beseitigt werden, und insbesondere die Aufgabe gelöst werden, einen Flüssigkeitsmengenmesser mit Faltenbalg zu schaffen, der auch bei abrasiven Bestandteilen in der Flüssigkeit ohne wesentlichen Verschleiß betriebssicher einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird dazu bei einem Durchflußmengenmesser der eingangs genannten Art vorgeschlagen, den Boden des Faltenbalges und den Boden des Gehäuses nach oben öffnend konisch auszubilden und die Zuleitung für die durch den Faltenbalg gebildete Kammer im Bereich der tiefsten Stelle der Kammer und die Zuleitung für die durch das Gehäuse gebildete Kammer im Bereich der tiefsten Stelle des Gehäusebodens enden zu lassen.

Die Schaltpositionen der Drei-Wege-Ventile werden dabei von oberer und unterer Endlage des Balgbodens abgeleitet, wobei die Umschaltung selbst unter Zuhilfenahme einer Hilfsenergie erfolgt. Beim Füllen der einen Kammer und dem entsprechenden Entleeren der jeweils anderen Kammer wird der Balg in Längsrichtung gedehnt bzw. zusammengedrückt und löst in den beiden axialen Endlagen des Balgbodens die Umschaltung der Umsteuerventile für den Flüssigkeitsstrom aus.

Die Flüssigkeitseinleitung in die Kammern immer an möglichst tiefer Stelle kann bei der äußeren Kammer beispielsweise von unten her erfolgen, bei der inneren Kammer durch ein Tauchrohr an tiefster Stelle bei der oberen Umkehrlage des Balgbodens.

Durch die Ausbildung des Balgbodens und des Bodens der äußeren Kammer nach oben hin konisch öffnend, wird einer Sedimentation der Schwerstoffe entgegengewirkt und eine nach längerem Stillstand eingetretene Sedimentation durch eine wieder einsetzende Strömung aufgelöst, was nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Strömungsteiler unterstützt werden kann.

Bei Ausfall der Hilfsenergie zum Umschalten der beiden Umsteuerventile würden bei den bekannten Bauarten die Ventile nicht umgeschaltet werden, auch wenn der Balgboden seine obere bzw. untere Endlage erreicht hat. Es würde dann weiterhin Flüssigkeit in die gerade mit der Eingangsleitung verbundene Kammer einströmen, was eine Zerstörung des Balges zur Folge hätte. Bei Ausfall der Hilfsenergie sollen die Umsteuerventile daher automatisch in eine Stellung gebracht werden, in der sowohl die Eingangsleitung als auch die Ausgangsleitung mit den beiden Kammern verbunden sind. Dann nämlich kann die Flüssigkeit von der Eingangs- zur Ausgangsleitung gelangen, ohne daß die Kammern in ihrem Volumen verändert werden. Eine solche automatische Zwischenstellung der Umsteuerventile läßt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch in geeigneter Weise an der Ventilbetätigung angebrachte Federn erreichen, die bei Ausfall der Hilfsenergie die Umsteuerventile in eine Zwischenstellung zwingen.

An Hand der Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist, soll diese nachfolgend noch weiter erläutert werden.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, befindet sich in einem Gehäuse 10 ein Balg 14 mit in vertikaler Richtung liegen­ der Achse, der als gewellter Balg 14a oder als Membran­ balg 14b ausgeführt sein kann. Der Balg ist mit seinem oberen Ende flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse 10 verbunden.

An seinem anderen Ende weist der Balg einen konischen sich nach unten verjüngenden Balgboden 15 auf. Das Gehäuse weist ebenfalls einen sich nach unten konisch verjün­ genden Boden 12 auf.

Eingegrenzt von der Außenseite des Balges 14 und dem Gehäuse 10 mit dem Gehäuseboden 12 befindet sich die äußere Kammer 13. Eingegrenzt von der Innenseite des Balges 14, dem Balgboden 15 und der Gehäusewand 11, an der der Balg befestigt ist, befindet sich die innere Kammer 16. Bei seinen Axialbewegungen erreicht der Balgboden die obere Endlage o und die untere Endlage u.

Ferner sind zwei Umsteuerventile 25 vorhanden, die als Drei-Wege-Ventile mit zwei Schaltpositionen ausgeführt sind. Die Schalterüberdeckung ist negativ, d. h. während des Umschaltvorganges von der einen Position in die andere sind alle drei Anschlüsse miteinander verbunden.

Die in den Umsteuerventilen befindlichen Ventilkegel haben konische Mantelflächen, während die Ventilsitze mehr oder weniger scharfe Kanten aufweisen, so daß sich beim Schließen eine Linien-Berührung ergibt.

Das Gerät hat eine Eingangsleitung 17 für den zufließenden Flüssigkeitsstrom. Das Umsteuerventil 25 ist so ange­ schlossen, daß je nach Stellung des Ventilkegels 26 die Eingangsleitung verbunden ist mit der äußeren Kammer 13 oder der inneren Kammer 16 oder mit beiden Kammern gleichzeitig. Die Zuleitung 18 zur äußeren Kammer 13 ist an der tiefsten Stelle des konischen Gehäusebodens 12 angeschlossen, damit Feststoffablagerungen 20, die sich nach längerem Stillstand bilden können, von einer wieder einsetzenden Strömung aufgelöst werden. Über der Einmündung ist ein Strömungsteiler 19 angebracht, der mehrere in geeignete Richtungen weisende Teilströme erzeugt, die eine bessere Auflösung der Ablagerung bewirken.

Ebenso wird der Flüssigkeitsstrom der inneren Kammer 16 an der tiefstmöglichen Stelle zugeführt, nämlich durch die Leitung 21, die bis kurz vor die obere Endlage des Balg­ bodens herangeführt ist.

24 ist die Ausgangsleitung für den aus dem System ab­ fließenden Flüssigkeitsstrom. Das Umsteuerventil 25 ist so angeschlossen, daß die Ausgangsleitung 24 je nach Stellung des Ventilkegels 26 verbunden ist entweder mit der äußeren Kammer 13 oder mit der inneren Kammer 16 oder mit beiden Kammern gleichzeitig. Die Ventilkegel 26 werden derart betätigt, daß bei Verbindung der Eingangs­ leitung mit der äußeren Kammer 13 die Ausgangsleitung 24 verbunden ist mit der inneren Kammer 16. In der entgegen­ gesetzten Schaltstellung ist dann die Eingangsleitung 17 verbunden mit der inneren Kammer 16 und die Ausgangs­ leitung 24 mit der äußeren Kammer 13. In einer mittleren Schaltstellung sind Eingangsleitung 17 und Ausgangsleitung 24 mit beiden Kammern verbunden.

Um diese Schaltstellungen zwangsweise zu erreichen, sind die Ventilkegel 26 über ein Gestänge, wie in der Skizze dargestellt, verbunden, an das ein doppelwirkender Pneumatikzylinder 31 angreift.

Um eine Zwischen-Schaltstellung zu erreichen, in der Eingangsleitung 17 und Ausgangsleitung 24 mit beiden Kammern verbunden ist, genügt es, in beiden Zylinderräumen des Pneumatikzylinders Druckfedern 33 einzusetzen, die bei Druckloswerden beider Zylinderräume den Kolben 32 und damit die Ventilkegel 26 in eine Zwischenstellung zwingen.

Mit dem Balgboden 15 ist eine Stange 27 verbunden, die durch das Gehäuse nach außen geführt wird. Die Abdichtung erfolgt vorzugsweise durch einen Balg 28, der an einem Ende hermetisch dicht mit der Stange 27 verbunden ist und an seinem anderen Ende mit dem Gehäuse 10/12. Auf der Stange 27 befinden sich zwei Mitnehmer 29. Der eine Mit­ nehmer ist so angeordnet, daß er in der unteren Endlage u des Balgbodens ein Ventil oder einen Schalter 30 so umschaltet, daß mit einer Hilfsenergie, z. B. Druckluft, der Pneumatikzylinder 31 so beaufschlagt wird, daß die Umsteuerventile 25 umgeschaltet werden. Der andere Mit­ nehmer schaltet in der oberen Endlage o des Balgbodens das Ventil 30 wieder zurück, so daß der Pneumatikzylinder 31 derart beaufschlagt wird, daß die Umsteuerventile 25 wieder in ihre ursprüngliche Lage umgeschaltet werden.

Ein Impulszähler 34 ist so an das Ventil oder den Schalter 30 angeschlossen, daß die Umschaltereignisse gezählt werden. Man erhält auf diese Weise einen Flüssigkeitsmengenzähler, denn von einem Umschaltereignis bis zum nächsten fließt eine ganz bestimmte Flüssigkeitsmenge durch das Gerät.

An der Stange 27 kann ein Impulsgeber 35 angeordnet werden, der bei Verschiebung der Stange pro Wegeeinheit einen Impuls erzeugt. In einem Gerät 36 können diese Impulse elektronisch so aufbereitet werden, daß an einer Anzeige die momentane Größe des Flüssigkeitsstromes angezeigt wird. Natürlich kann durch entsprechende elektronische Aufbe­ reitung die Flüssigkeitsmenge auch summierend gezählt werden.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Durchlaufmengenmessers ist nun wie folgt.

Die Flüssigkeit fließt durch die Eingangsleitung 17 zum Umsteuerventil 25, von dort bei der gezeichneten Ventil­ stellung durch die Leitung 18 von unten in die äußere Kammer 13. Durch die in die Kammer 13 einströmende Flüssigkeit wird der Balg 14 in axialer Richtung zusammengedrückt.

Entsprechend der Vergrößerung von Kammer 13 verkleinert sich die im Innern des Balges 14 befindliche Kammer 16. Der Balgboden 15 bewegt sich dabei nach oben. Die aus der inneren Kammer 16 verdrängte Flüssigkeit strömt durch die Leitung 22 zum Umsteuerventil 25 und von dort bei der gezeichneten Ventilstellung in die Ausgangsleitung 24. Die Axialbewegung des Balgbodens 15 wird über die Stange 27 durch den Dichtungsbalg 28 hindurch aus dem Gehäuse heraus nach außen übertragen. Der Balgboden 15 bewegt sich solange nach oben bis der untere Mitnehmer 29 das Ventil bzw. Schalter 30 umschaltet, wodurch eine Hilfs­ energie, z. B. Druckluft dem entsprechenden Raum des pneuma­ tischen Doppelzylinders 31 zugeführt und der andere Raum entlüftet wird. Dadurch werden die beiden Umsteuerventile 25 in die jeweils entgegengesetzte Stellung gebracht. Der Balgboden befindet sich dabei in seiner oberen Endlage o.

Während des Umschaltvorganges der beiden Ventile 25 sind Eingangsleitung 17 und Ausgangsleitung 24 sowohl mit der äußeren Kammer 13 als auch mit der inneren Kammer 16 verbunden. Während des Umschaltens werden also zu­ fließender und abfließender Flüssigkeitsstrom nicht unter­ brochen, wodurch eine Pulsation weitgehend vermieden wird.

Nach der Umschaltung der Umsteuerventile 25 in die zur gezeichneten Stellung entgegengesetzte Stellung strömt die zufließende Flüssigkeit durch die Leitung 21 in die innere Kammer 16, wodurch der Balg 14 wieder in axialer Richtung gedehnt wird. Entsprechend der Volumenzunahme von Kammer 16 wird das Volumen der äußeren Kammer 13 ver­ kleinert. Die aus dieser Kammer verdrängte Flüssigkeit strömt durch die Leitung 23 zum Umsteuerventil 25 und von dort in die Ausgangsleitung 24. Wenn bei der Abwärtsbewegung des Balgbodens 15 der obere Mitnehmer 29 das Ventil bzw. den Schalter 30 wieder umschaltet, so ist die untere Endlage des Balgbodens erreicht. Der entlüftete Raum des pneumati­ schen Doppelzylinders 31 wird mit Druckluft beaufschlagt und der vorher beaufschlagte andere Raum entlüftet. Die Umsteuerventile werden jetzt wieder in die gezeichnete Stellung gebracht, worauf der Zyklus von neuem beginnt.

Claims (3)

1. Zwei-Kammer-Durchflußmengenmesser, insbes. für Flüssigkeiten mit abrasiven Bestandteilen und dergl., bei dem im Innenraum eines festen Gehäuses ein beweglicher Faltenbalg in senkrecht hängender Lage angebracht ist, dessen eines Endes mit einer Wand des Gehäuses und dessen freies Ende mit einem Boden flüssigkeitsdicht verbunden sind, wobei an den so gebildeten Kammern je eine Zuleitung und eine Ableitung für die Flüssigkeit angeschlossen sind, die mit zwei gemeinsam in der oberen und unteren Endlage des Balgbodens zu betätigenden Drei-Wege-Ventilen in der Weise verbunden sind, daß in jeder der Schaltpositionen jeweils die Zuleitung der einen Kammer mit der Eingangsleitung und die Ableitung der anderen Kammer mit der Ausgangsleitung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (15) des Faltenbalges (14) und der Boden (12) des Gehäuses (10) nach oben öffnend konisch ausgebildet sind, und die Zuleitung (21) für die durch den Faltenbalg (14) gebildete Kammer (16) im Bereich der tiefsten Stelle der Kammer und die Zuleitung (18) für die durch das Gehäuse (10) gebildete Kammer (13) im Bereich der tiefsten Stelle des Gehäusebodens (12) enden.

2. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einmündung der Zuleitung (18) in die Kammer (13) am Behälterboden (12) ein Strömungsteiler (19) angebracht ist.

3. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (26) der Drei-Wege- Ventile (25) über einen in einer Wippe (37) gelagerten Kipphebel (38) sowie Führungsgestänge mit einem durch ein Steuermedium beaufschlagten Pneumatikzylinder (31) in Verbindung stehen, in dem der Steuerkolben (32) bei Drucklosigkeit der Steuerleitungen (39, 40) in einer der beiden Kammern (13, 16) gleichzeitig mit Eingangsleitung (17) und Ausgangsleitung (24) verbindenden Neutralstellung der Ventilkörper (26) haltende Federn (33) angebracht sind.