DE4208869A1

DE4208869A1 - Volumetrischer kraftstoff-durchflussmesser

Info

Publication number: DE4208869A1
Application number: DE4208869A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Dr Moser; Klaus Albrecht
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2012-03-20
Also published as: DE4208869C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußmenge in einer Kraftstoffleitung. Vorrichtungen zur Messung der Durchflußmenge eines Mediums sind seit langem bekannt (z. B. DE 24 05 146 , DE 31 00 269, DE 39 15 545). In der Offenlegungsschrift DE 39 15 545 wird von einem Verdrängerzähler über ein Getriebe ein außerhalb des flüssigkeitsdurchströmten Raumes liegender Servomotor angetrieben, der zur Überwindung der Reibungsverluste mit einer externen Speisespannung beaufschlagt wird.

Die Patentschrift DE 33 10 239 beschreibt ein Verfahren zum berührungslosen Messen der Drehzahl eines Flügelrades in einem Fluidzähler mit Hilfe von an den Flügeln des Flügelrades reflektierten Ultraschallimpulsen.

Flügelradzähler haben in der Regel große Dichtspalte zwischen dem Flügelrad und dem Meßgehäuse und lassen eine genaue Messung bei niedrigen Viskositäten und kleinen Durchflußmengen nicht zu.

Ferner besteht bei allen volumetrischen Meßgeräten, die einen Rotor enthalten, das Problem, daß durch Fertigungstoleranzen die Lagerung des Rotors nicht derart reibungsarm möglich ist, wie es die Anforderungen an die Meßgenauigkeit erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, aus wenigen Teilen aufgebautes volumetrisches Durchflußmeßgerät für Kraftstoffe für den Einbau in eine Kraftstoffleitung zu entwickeln, das reibungsarm aufgebaut ist, eine möglichst kurze Bauform hat, auch bei niedrigviskosen und nichtschmierenden Flüssigkeiten Anwendung findet und ein elektrisches Meßsignal ohne Verwendung einer elektrischen Speisespannung erzeugt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die an Hand der Abbildungen näher erläutert wird.

Zwischen einem Anströmflansch (2) und einem Abströmflansch (3) ist ein Zählergehäuse (1) angeordnet, das wenigstens zwei Durchgangs bohrungen enthält, in denen jeweils eine Schraubenspindel (4) mit zwei an den Spindelenden angeordneten Kugellagern (5) reibungsarm gelagert ist. Um einen geringen Leckverlust der Spindelanordnung zu erreichen, sind die Fertigungstoleranzen der Bohrungen und der Spindeln so ausgelegt, daß der Dichtspalt zwischen der Bohrungswand (10) und der einhüllenden Zylinderfläche (11) der in der Bohrung laufenden Spindel eine Breite zwischen 0,002 und 0,02 mm besitzt.

Eine derartige Genauigkeit wird auch bei Serienfertigung bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoff-Durchflußmesser dadurch erreicht, daß durch die einfache Konstruktion nur ein Bearbeitungsvorgang pro Schraubenspindelbohrung notwendig ist und durch die Anordnung der Lager und Sensoren die Baulänge der Schraubenspindel und des Zählergehäuses sowie der Abstand zwischen den Kugellagern einer jeden Schraubenspindel sehr kurz gehalten werden.

Die zu messende Flüssigkeit strömt durch die Öffnungen (20) im Anströmflansch in das Zählergehäuse, wobei bei einem bestimmten An sprechdruck ein durch eine Feder (22) betätigtes Rückschlagventil (23) öffnet. Wenn erforderlich, wird ein Sicherheitsventil (24), das eine Rückströmung der Flüssigkeit bei Überschreiten des Auslegungs druckes, der in der Regel bei dem 20fachen des Ansprechdruckes liegt, ermöglicht, im Anströmflansch angeordnet.

Die Flüssigkeit strömt an den Kugellagern (5) vorbei durch Bohrungen (7), die über die spindelseitige Fläche des Kugellagers hinaus bis zur Spindelschulter (8) heranreichen.

Die Flüssigkeit wird über die Förderkammern (9) vom Anströmflansch zum Abströmflansch transportiert, wodurch die Schraubenspindeln in eine gegensinnige Drehbewegung versetzt werden.

Im Bereich zwischen der Spindelschulter und dem Kugellager wenigstens einer Schraubenspindel befinden sich Längsnuten oder Zähne (30), die vorzugsweise in gleichen Winkelabständen auf dem Lagerzapfen angeordnet sind.

Die Drehbewegung der Achse wird mit Hilfe von wenigstens einem elektromagnetischen Sensor nachgewiesen. Dabei hat sich die Kombination eines induktiven Näherungsschalters und eines Polrades aus Stahl als geeignet erwiesen. Da der Durchflußzähler eichfähig sein soll, ist es erforderlich, daß eine Rückwärtsdrehung der Schraubenspindel (4) nachgewiesen oder verhindert wird um eine Fehlmessung zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, daß zwei Detektoren die Rotation des Polrades nachweisen und das Polrad mit einer Blattfederklinke (21) gegen eine Drehung entgegen der Auslegungsdrehrichtung gesichert wird. Die beiden Detektoren werden in der Weise bezüglich des Polrades angeordnet, daß sie elektrische Signale erzeugen, die gegeneinander phasenverschoben sind und das Vorzeichen der Phasenverschiebung in einer nachgeschalteten elektronischen Schaltung ermittelt wird. Eine einfache technische Ausführung dieser Detektoranordnung ist dadurch gegeben, wenn die Detektoren unter einem Winkel von 180 Grad in einer Durchgangsbohrung angeordnet sind und die Achse (14) der Durchgangsbohrung aus der Achse der Bohrung der Polradspindel (13), um einen Abstand versetzt "a", der mindestens dem 0,1fachen des Detektordurchmessers entspricht.

Abbildungen:

Fig. 1: Längsschnitt (B, B′) durch den Durchflußmesser
Fig. 2: Querschnitt (A, A′) durch das Zählergehäuse in der Detektorebene

Bezugszeichenliste

1 Zählergehäuse
2 Anströmflansch
3 Abströmflansch
4 Schraubenspindel mit Polrad
5 Mitnehmerspindel
6 Kugellager
7 Strömungskanal
8 Spindelschulter
9 Förderkammer
10 Wandung der Durchgangsbohrung
11 einhüllende Zylinderfläche der Schraubenspindel
12 Achse der Durchgangsbohrung der Mitnehmerspindel
13 Achse der Durchgangsbohrung der Polradspindel
14 Achse der Detektorbohrung
20 Einströmöffnung
21 Blattfederklinke
22 Spiralfeder
23 Rückschlagventil
24 Sicherheitsventil
30 Nuten auf der Spindelachse (Polrad)
31 induktiver Näherungsschalter
32 induktiver Näherungsschalter

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflußmenge von Kraftstoffen in einer Kraftstoffleitung mit einem zwischen zwei Flanschen angeordne ten und vom zu messenden Kraftstoff durchströmten Verdrängerzähler und einer im Zählergehäuse integrierten Sensoranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerzähler aus wenigstens zwei ineinandergreifenden, in parallelen, zylindrischen Durchgangsbohrungen des Zählergehäuses zweiseitig kugelgelagerten Schraubenspindeln besteht, daß die Kugellager in die jeweilige Durchgangsbohrung eingepaßt sind und der Dichtspalt zwischen dem umhüllenden Zylindermantel einer Spindel und dem Durchmesser einer Durchgangsbohrung weniger als 20 µm beträgt und daß wenigstens eine Schraubenspindel an wenigstens einem Lagerzapfen im Bereich zwischen Spindelschulter und Kugellager von der Zylinderfläche abweichende Ausformungen aufweist und daß im Zählergehäuse wenigstens zwei elektromagnetische Sensoren in unmittelbarer Nähe der Ausformungen angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählergehäuse (1) jeweils an den beiden Enden in axialer Richtung wenigstens einen Strömungskanal (7) aufweist, der außerhalb der Außendurchmesser der Kugellager angeordnet ist und vom flachseitigen Ende des Zählergehäuses bis in den Bereich zwischen der spindelseitigen Lagerstirnfläche der Spindelschulter (8) heranreicht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen (30) auf der Spindelwelle zwischen der Spindelschulter und dem benachbarten Lager wenigstens zwei in gleichen Winkelabständen angeordnete Zähne oder Nuten sind, welche ein Polrad bilden, und die Sensoren (31, 32) zwei in einer um mindestens das 0,1fache des Detektordurchmessers aus der Spindelachse versetzten und in einer Ebene senkrecht zu dieser liegenden Durchgangsbohrung im Bereich der Ausformungen gegenüberliegend angeordnete elektromagnetische Sensoren sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der beiden Flansche ein durch eine Feder betätigtes, lageunabhängig wirkendes Rückschlagventil angeordnet ist, das die Rückströmung der zu messenden Flüssigkeit im Normalbetrieb verhindert und daß der gleiche Flansch ein Sicher heitsventil enthält, das einen Druckausgleich bei Überschreitung des Auslegungsdruckes in der Meßleitung ermöglicht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausformungen (30) des Polrades eine Blattfederklinke (21) eingreift, die eine Drehung des Polrades entgegen der Auslegungsdrehrichtung um mehr als eine Zahnteilung durch eine mechanische Blockierung sicher verhindert.