DE4208869C2

DE4208869C2 - Volumetrischer Kraftstoff-Durchflußmesser

Info

Publication number: DE4208869C2
Application number: DE4208869A
Authority: DE
Inventors: Werner Moser; Klaus Albrecht
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2012-03-20
Also published as: DE4208869A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Durchfluss menge von Kraftstoff in einer Kraftstoffleitung mit einem, zwischen zwei Flanschen angeordneten und vom zu messenden Kraftstoff durchströmten, Verdrängerzähler und einer im Zählergehäuse integrierten Sensoranordnung, wobei der Verdräng erzähler aus wenigstens zwei ineinandergreifenden, in parallelen, zylindrischen Durchgangsbohrungen des Zählergehäuses, zweiseitig kugelgelagerten Schrau benspindeln besteht.

Vorrichtungen zur Messung der Durchflussmenge eines Mediums sind seit langem bekannt (z. B. DE 24 05 146 A1, DE 31 00 269 C2, DE 39 15 545 A1). In der Offenlegungs schrift DE 39 15 545 wird von einem Verdrängerzähler über ein Getriebe ein au ßerhalb des flüssigkeitsdurchströmten Raumes liegender Servomotor angetrieben, der zur Überwindung der Reibungsverluste mit einer externen Speisespannung beaufschlagt wird.

Die Patentschrift DE 33 10 239 C2 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 Viskosi täten 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.

Aus der DE 28 01 281 C2 ist darüber hinaus auch bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei der der Verdrängungszähler als Schraubenspindelpumpe ausgebildet ist. Bei dieser bekannten Anordnung ergibt sich allerdings die Schwierigkeit einer exakten passgenauen Lagerung, da hierfür ja die Achsen der Aufnahmebohrungen für die Kugellager in den An- und Ab strömflanschen exakt mit den Achsen der Durchgangsbohrungen des Zählerge häuses übereinstimmen müssen. Diese exakte Übereinstimmung lässt sich in der Praxis nur außerordentlich schwierig erzielen. Darüber hinaus müssen zur Erzie lung einer extrem hohen Messgenauigkeit auch besondere Toleranzen eingehal ten werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass ein reibungsarmer Aufbau des nur aus wenigen Teilen aufgebauten volumetrischen Durchflussgerätes für Kraftstoffe er zielt wird, welches ein elektrisches Messsignal ohne Verwendung einer elektri schen Speisespannung erzeugt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verdräng erzähler aus wenigstens zwei ineinandergreifenden, in parallelen, zylindrischen Durchgangsbohrungen des Zählergehäuses zweiseitig kugelgelagerten Schrau benspindeln besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellager in die jeweili ge Durchgangsbohrung eingepasst sind und der Dichtspalt zwischen der umhül lenden Zylinderfläche 11 einer Spindel und der Wandung 10 einer Durchgangs bohrung weniger als 20 µm beträgt und dass wenigstens eine Schraubenspindel 4 an wenigstens einem Lagerzapfen im Bereich zwischen Spindelschulter 8 und Ku gellager 6 von der Zylinderfläche abweichende Ausformungen 30 aufweist und dass im Zählergehäuse 1 wenigstens zwei elektromagnetische Sensoren 31, 32 in unmittelbarer Nähe der Ausformungen 30 angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Einpassung der Kugellager in die Durchgangsboh rungen ist die Ausrichtung von Lagerbohrungen in den Flanschen zu den Durch gangsbohrungen nicht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Toleranzen ergeben eine sehr hohe Messgenauigkeit und mit Hilfe der besonde ren Ausbildung der Ausformungen der Lagerzapfen lässt sich in einfacher Weise ein elektrisches Messsignal ohne Verwendung einer elektrischen Speisespannung erzeugen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung näher erläutert werden, dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt B, B' durch einen erfindungsgemäßen Durch flussmesser und

Fig. 2 einen Querschnitt A, A' durch das Zählergehäuse in der Detektor ebene.

Zwischen einem Anströmflansch 2 und einem Abströmflansch 3 ist ein Zählerge häuse 1 angeordnet, das wenigstens zwei Durchgangsbohrungen enthält, in de nen jeweils eine Schraubenspindel 4 mit Polrad bzw. eine Mitnehmerspindel 5 rei bungsarm gelagert sind. Zu diesem Zweck sind Kugellager 6 vorgesehen, die in die jeweiligen Durchgangsbohrungen eingepasst sind. Um einen geringen Leck verlust der Spindelanordnung zu erreichen, sind die Fertigungstoleranzen der Durchgangsbohrungen und der Spindeln so ausgelegt, dass der Dichtspalt zwi schen der Wandung 10 der Durchgangsbohrung und der einhüllenden Zylinderflä che 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 erfindungsge mäßen Kraftstoff-Durchflussmesser dadurch erreicht, dass durch die einfache Konstruktion nur ein Bearbeitungsvorgang pro Schraubenspindelbohrung notwen dig ist und durch die Anordnung der Lager und Sensoren die Baulänge der Schraubenspindel und des Zählergehäuses sowie der Abstand zwischen den Ku gellagern einer jeden Schraubenspindel sehr kurz gehalten werden.

Die zu messende Flüssigkeit strömt durch die Einströmöffnungen 20 im Anström flansch 2 in das Zählergehäuse, wobei bei einem bestimmten Ansprechdruck ein durch eine Feder 22 betätigtes Rückschlagventil 23 öffnet. Wenn erforderlich, wird ein Sicherheitsventil 24, das eine Rückströmung der Flüssigkeit bei Überschreiten des Auslegungsdruckes, der in der Regel bei dem 20-fachen des Ansprechdru ckes liegt, ermöglicht, im Anströmflansch angeordnet.

Die Flüssigkeit strömt an den Kugellagern 6 vorbei durch Strömungskanäle 7, die über die spindelseitige Fläche des Kugellagers hinaus bis zur Spindelschulter 8 heranreichen.

Die Flüssigkeit wird über die Förderkammern 9 vom Anströmflansch 1 zum Ab strömflansch 2 transportiert, wodurch die Schraubenspindeln in eine gegensinnige Drehbewegung versetzt werden.

Im Bereich zwischen der Spindelschulter 8 und dem Kugellager 6 wenigstens ei ner Schraubenspindel befinden sich Ausformungen 30 in Form von Längsnuten oder Zähnen, die vorzugsweise in gleichen Winkelabständen auf dem Lagerzap fen angeordnet sind.

Die Drehbewegung der Achse wird mit Hilfe von wenigstens einem elektromagne tischen 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 Rückwärtsdre hung des Schraubenspindel 4 nachgewiesen oder verhindert wird um eine Fehl messung zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass zwei als induktive Nähe rungsschalter ausgebildete Detektoren 31, 32 die Rotation des Polrades nachwei sen und das Polrad mit einer Blattfederklinke 21 gegen eine Drehung entgegen der Auslegungsdrehrichtung gesichert wird, Die beiden Detektoren 31, 32 werden in der Weise bezüglich des Polrades angeordnet, dass sie elektrische Signale er zeugen, die gegeneinander phasenverschoben sind und das Vorzeichen der Pha senverschiebung in einer nachgeschalteten elektronischen Schaltung ermittelt wird. Eine einfache technische Ausführung dieser Detektoranordnung ist dadurch gegeben, dass die Detektoren 31, 32 unter einem Winkel von 180 Grad in einer Durchgangsbohrung angeordnet sind und die Achse 14 der Durchgangsbohrung aus der Achse 13 der Bohrung der Polradspindel, um einen Abstand versetzt "a", der mindestens dem 0,1-fachen des Detektordurchmessers entspricht.

Bezugszeichenliste

1

Zählergehäuse

2

Anströmflansch

3

Abströmflansch

4

Schraubenspindel

5

Mitnehmerspindel

6

Kugellager

7

Strömungskanäle

8

Spindelschulter

9

Förderkammer

10

Wandung

11

Zylinderfläche

13

Achse

14

Achse

20

Einströmöffnungen

21

Blattfederklinke

22

Feder

23

Rückschlagventil

24

Sicherheitsventil

30

Ausformungen

31

Detektor

32

Detektor

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Durchflussmenge von Kraftstoffen in einer Kraftstoffleitung mit einem zwischen zwei Flanschen angeordneten und vom zu messenden Kraftstoff durchströmten Verdrängerzähler und einer im Zählergehäuse integrierten Sensoranordnung, wobei der Verdrängerzähler aus wenigstens zwei ineinandergreifenden, im parallelen, zylindrischen Durchgangsbohrungen des Zählergehäuses zweiseitig kugelgelagerten Schaubenspindeln besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellager in die jeweilige Durchgangsbohrung eingepasst sind und der Dichtspalt zwi schen der umhüllenden Zylinderfläche 11 einer Spindel und der Wandung 10 einer Durchgangsbohrung weniger als 20 µm beträgt und dass wenigs tens eine Schraubenspindel 4 an wenigstens einem Lagerzapfen im Be reich zwischen Spindelschultern 8 und Kugellager 6 von der Zylinderfläche abweichende Ausformungen 30 aufweist und dass im Zählergehäuse 1 we nigstens zwei elektromagnetische Sensoren 31, 32 in unmittelbarer Nähe der Ausformungen 30 angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zähler gehäuse 1 jeweils an den beiden Enden in axialer Richtung wenigstens ei nen 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 Spin delschulter 8 heranreicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 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 0,1-fache des Detektor durchmessers aus der Spindelachse versetzten und in einer Ebene senk recht zu dieser liegenden Durchgangbohrung im Bereich der Ausformungen gegenüberliegend angeordnete induktive Näherungsschalter sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der beiden Flansche 2 ein durch eine Feder 22 betätigtes, lage unabhängig wirkendes Rückschlagventil 23 angeordnet ist, das die Rück strömung der zu messenden Flüssigkeit im Normalbetrieb verhindert und dass der gleiche Flansch 2 ein Sicherheitsventil 24 enthält, das einen Druckausgleich bei Überschreitung des Auslegungsdruckes in der Mess leitung 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.