DE4432275C1 - Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines Ringkolbenzählers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines Ringkolbenzählers mit einem Gehäuse mit Deckel und in dem Gehäuse ausgebildeter im wesentlichen zylindrischer Meßkammer mit einer Zylinderlängsachse (M) und einer in die Meßkammer ragenden Scheidewand und zwei die Meßkammer mit der Außenseite des Gehäuses verbindenden Verbindungskanälen für den Einlaß bzw. Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten, wobei die beiden meßkammerseitigen Eintrittsöffnungen der Verbindungskanäle durch die in die Meßkammer ragende Scheidewand voneinander abgeteilt sind, sowie mit einem in der Meßkammer angeordneten exzentrisch beweglichen, eine Taumelbewegung ausführenden Ringkolben, der eine Durchtrittsöffnung für den Eingriff der in die Meßkammer ragenden Scheidewand aufweist und mit einem innerhalb der Meßkammer bewegbar gelagerten Magneten für die Meßwerterzeugung.

Volumenzähler der gattungsgemäßen Art, die als Ringkolbenzähler zur Volumenmessung von Flüssigkeiten ausgebildet sind, sind seit langem bekannt und beispielsweise in dem DE-GM 90 00 958 beschrieben.

Ein Wesensmerkmal der bekannten Ringkolbenzähler ist die Ausbildung der Verbindungskanäle für den Einlaß und Auslaß der Flüssigkeiten in die zylindrische Meßkammer mittels Öffnungen im Boden der Meßkammer, so daß die Einströmrichtung im wesentlichen achsparallel zur Zylinderachse der Meßkammer ist. Diese Ein- und Auslässe gehören zu dreidimensional gekrümmt verlaufenden Strömungskanälen, die durch den Boden der Meßkammer verlaufen. Um die gewünschte hohe Genauigkeit des Volumenzählers zu erreichen, müssen diese Verbindungskanäle als Strömungskanäle in höchster Genauigkeit hergestellt werden, wozu insbesondere Dreh- und Erodierarbeiten erforderlich sind.

Auch die Volumenzähler gemäß GB 1423569, DE 30 08 248 A1 und DE 40 08 844 A1 weisen dreidimensional gekrümmte in den Boden einer zylindrischen Meßkammer führende Verbindungskanäle für die Ein- und Auslässe auf.

Aus der DE 30 35 834 A1 ist ein Ovalradzähler bekannt, bei dem der Trennschieber eine Hubbewegung in radialer Richtung ausführt, wodurch eine Trennung des Volumens der Meßkammer erfolgt.

Aus der GB 1464441 ist ein Flügelradzähler bekannt, der nach dem Treibschieberprinzip wie eine Mühle arbeitet. Die Zu- und Ableitung der Flüssigkeiten erfolgt durch dreidimensional gekrümmt durch das Gehäuse verlaufende Verbindungskanäle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach Art eines Ringkolbenzählers arbeitenden Volumenzähler so auszubilden, daß er wesentlich wirtschaftlicher als die bekannten Bauarten des Volumenzählers gefertigt werden kann und die Meßgenauigkeit erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird für Ringkolbenzähler der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die die Meßkammer mit der Außenseite des Gehäuses verbindenden Verbindungskanäle für den Einlaß bzw. Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten als durchgehende gerade Bohrungen senkrecht zur Zylinderachse (M) der Meßkammer, durch die zylindrische Wandung des Gehäuses verlaufend, ausgebildet sind und ihre Eintrittsöffnungen sich auf der die Meßkammer begrenzenden zylindrischen Innenwand befinden.

Durch die erfindungsgemäße Verlegung der Verbindungskanäle aus dem Boden der zylindrischen Meßkammer in die die Meßkammer umgebende zylindrische Mantelwand wird es möglich, die Verbindungskanäle als einfache gerade Bohrungen auszubilden, d. h. senkrecht zur Zylinderachse durch die Gehäusewand hindurch zu bohren. Solche Rohrungen können mit hoher Genauigkeit einfach hergestellt und bearbeitet werden. Die aufwendige Erodierung zur Ausbildung der bisherigen Eintrittsöffnungen von Verbindungskanälen in den Boden der Meßkammer entfällt.

Die Ausbildung der Verbindungskanäle zur Meßkammer durch die Zylindermantelwandung der Meßkammer hindurch ermöglicht eine wesentlich vereinfachte Konstruktion des gesamten Gehäuses.

Die als Verbindungskanäle zum Ein- und Auslassen der Flüssigkeiten dienenden Bohrungen sind vorzugsweise achsparallel zueinander und zu einer Durchmesserachse der Meßkammer und spiegelsymmetrisch zur Scheidenwand in dem Gehäuse ausgebildet.

Es ist auch denkbar, die Bohrungen spiegelsymmetrisch zur Scheidenwand, jedoch unter einem kleinen Winkel, gegebenenfalls auf einem Radius verlaufend, auszubilden.

Die Erfindung ermöglicht, die Anschlußflansche für die Zu- und Ableitung der Flüssigkeiten in einfacher Weise an die Austrittsöffnungen der Bohrungen an der Außenwand des Gehäuses, das die Meßkammer umfaßt, anzuschließen. Insbesondere wird vorgeschlagen, an dem Gehäuse in dem die Austrittsöffnungen der Bohrungen umgebenden Bereich an seiner Außenseite eine plane Anschlußfläche auszubilden. Es ist dann möglich, die Flansche in einer Baueinheit, beispielsweise über ein Anschlußstück gekoppelt, über die plane Anschlußfläche unter Einlage von Dichtungen anzuschrauben. Entsprechend ist es auch möglich, das die Meßkammer umfassende Gehäuse mit Deckel problemlos von den Anschlußleitungen abzukoppeln, beispielsweise für Wartungszwecke.

Für die Aufnahme und Führung des exzentrisch in der Meßkammer gelagerten Ringkolbens wird vorgeschlagen, am Boden der Meßkammer einen zentrisch angeordneten vorstehenden Führungszapfen auszubilden und einen diesen Führungszapfen koaxial beabstandet umgebenden und darüber hinaus vorstehenden Ringsteg vorzusehen, wodurch ein innerer Meßkammerbereich abgeteilt ist und die Schweidewand sich radial zwischen Ringsteg und der Innenwand der Meßkammer erstreckt.

Um ein Stillsetzen des Ringkolbens zu vermeiden, wenn er an der Scheidewand steht, wird zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse in der Meßkammer vorgeschlagen, daß der mit H-förmigem Querschnitt ausgebildete Ringkolben benachbart und symmetrisch zur Durchtrittsöffnung für die Scheidewand sowohl im nach oben als auch nach unten vorstehenden Kragen mindestens je eine Durchgangsbohrung aufweist. Diese Durchgangsbohrungen im Ringkolben ermöglichen das Ein- und Austreten des Volumenstromes auch für den Fall, daß der Ringkolben an der Scheidewand steht, so daß ein Stillsetzen vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Meßkammer mit Ringkolben und Bohrungen in der Zylinderwand zum Ein- und Auslassen des Volumenstromes vermeiden ein mehrfaches Umlenken des Volumenstromes und damit verringern sie den Druckverlust in der Meßkammer. Die Strömungsverhältnisse sind in der Meßkammer durch die Zuführung des Volumenstromes über die zylindrische Innenwand der Meßkammer wesentlich gegenüber den bisher bekannten Volumenzählern verbessert, bei denen die Anströmung der Meßkammer entweder im Bodenbereich oder im Deckelbereich, d. h. im wesentlich achsparallel zur Zylinderachse der Meßkammer erfolgte.

Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Volumenzählers in bezug auf Wartung und Montage und Herstellung wird dadurch erreicht, daß der Magnet für die Meßwertaufnahme im Ringkolben befestigt ist und nicht mehr in einer drehbar am Boden der Meßkammer gelagerten Halterung. Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Ringkolben auf seiner Unterseite zentrisch mit einem vorstehenden Führungszapfen mit einer Ausnehmung ausgebildet, in die der Magnet, vorzugsweise eine gekapselter Magnet, so eingesetzt ist, daß die Magnetachse vorzugsweise mit der Ringkolbenachse zusammenfällt.

Der Magnet wandert nun mit der Bewegung des Ringkolbens und führt entsprechende Umlaufbewegungen um die Zylinderachse der Meßkammer, d. h. um den zentrischen Führungszapfen der Meßkammer aus. Demgemäß befindet sich der Ringkolben über dem Ringsteg und greift mit seinem Kragen in die den Ringsteg außen umgebende Meßkammer ein, daß er mit seinem den Magneten tragenden Führungszapfen in den durch den Ringsteg abgeteilten Meßkammerbereich eintaucht. Zur Erzeugung ist mindestens ein magnetischer Sensor (Sättigungskernsonde) in dem Boden der Meßkammer versenkt angeordnet. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß in den Boden der Meßkammer in dem der Umlaufbahn des Führungszapfens des Ringkolbens um den Führungszapfen der Meßkammer benachbarten Bereich mindestens ein magnetischer Sensor versenkt und von der Flüssigkeit getrennt angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Magnet pro Umlauf des Führungszapfens des Ringkolbens um den Führungszapfen der Meßkammer einen Impuls als Meßwert erzeugt, der einer Zähl- und Auswerteeinrichtung zugeführt wird. Die Sensoren sind durch den Meßkammerboden von der Flüssigkeit getrennt, es sind bevorzugt solche magnetischen Sensoren einzusetzen, die auch in EX-Bereichen zugelassen sind. Die von den Magneten zusammen mit den Sensoren beim Umlauf des Magnetes erzeugten Impulse können von einer Elektronik, die von einfachem Impulszähler bis hin zum komplexen Prozeßleitsystem reichen kann, ausgewertet und/oder gewandelt werden. Die Anzahl der gemessenen Impulse entspricht einer definierten Menge und die Häufigkeit einem bestimmten Durchfluß. Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Volumenzähler eine Volumenmessung von Flüssigkeiten mit höchster Genauigkeit im Bereich von 0,3 bis 0,5% Fehler vorgenommen werden.

Die erfindungsgemäße Bauform eines Ringkolbenzählers mit Gehäuse, Meßkammer, Bohrung, Ringkolben mit Magnet ermöglicht eine Modulbauweise für Volumenmesser unterschiedlicher Größen, die gegenüber der bisherigen Fertigung vereinfacht ist und auch eine vereinfachte Wartung, Montage und Demontage der Ringkolbenzähler gestattet. Die erfindungsgemäße Bauweise ermöglicht einen variablen und einfachen Anschluß verschiedener Rohrdurchmesser bei gleicher Meßkammer.

Bei sehr kleinen Volumenzählern, d. h. kleiner Bauart, wird nur ein magnetischer Sensor dem Magneten zugeordnet im Meßkammerboden untergebracht. Bei größeren Volumenmessern ab Nennweiten 25 mm und größer werden bevorzugt zwei magnetische Sensoren oder auch vier magnetische Sensoren gleichmäßig verteilt um den Führungszapfen der Meßkammer im Boden der Meßkammer herum versenkt angeordnet, wodurch die Meßgenauigkeit erhöht wird.

Gehäuse und Deckel des erfindungsgemäßen Volumenzählers können ebenfalls aus geschmiedetem Material hergestellt werden und mit den entsprechenden Bohrungen versehen werden. Geeignete korrosionsbeständige Materialien werden in bekannter Weise eingesetzt.

Der Ringkolben wird ebenfalls aus einem geeigneten Material, wie Polytetrafluorethylen, CFK oder dergleichen gefertigt sein.

Der erfindungsgemäße Ringkolbenzähler besteht aus Gehäuse und Deckel und enthält in der Meßkammer lediglich zwei Teile, die eingesetzt werden müssen, nämlich den Ringkolben mit integriertem Magnet und die ortsfest eingesetzte, jedoch auswechselbare Scheidewand. Das Gehäuse mit Deckel und Ringkolben und eingesetzter Scheidewand ist ein fertig kalibriertes einbaufertiges Teil. Es ist einfach an die jeweils gewünschten Anschlußleitungen zu montieren und zu demontieren. Selbstverständlich ist noch zwischen Deckel und Gehäuse eine Dichtung einzulegen.

Die Erfindung wird in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Frontansicht auf einen Ringkolbenzähler

Fig. 2 Draufsicht AA nach Fig. 1 ohne Deckel

Fig. 2a Schnittansicht BB aus Fig. 1

Fig. 3 Draufsicht auf die Meßkammer ohne Deckel mit eingesetztem Ringkolben mit Anschlußflanschen

Fig. 4 Schnittansicht EE von Fig. 3 zusätzlich mit Deckel

Fig. 5 Längsschnitt durch einen Ringkolben gemäß Schnitt CC von Fig. 6

Fig. 6 Draufsicht auf den Ringkolben von Fig. 5

Fig. 7 Ansicht D vom Ringkolben gemäß Fig. 6.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Volumenzählers, ausgebildet als Ringkolbenzähler 1 gemäß der Erfindung. Der Ringkolbenzähler 1 enthält ein topfartiges Gehäuse 2, in das eine zylindrische Meßkammer 6, siehe Draufsicht auf das Gehäuse nach Fig. 2, eingearbeitet ist. Das Gehäuse und die Meßkammer werden durch Aufsetzen eines Deckels 5, der mit dem Gehäuse dicht verschraubt wird, verschlossen. Fig. 2a zeigt den Querschnitt durch den Volumenzähler 1 gemäß Schnitt BB von Fig. 1. Zentrisch in der Meßkammer 6 ist am Boden der Meßkammer vorstehend der Führungszapfen 9 ausgebildet. Koaxial zum Führungszapfen 9 ist am Boden der Ringsteg 8 ausgebildet, der etwas höher als der Führungszapfen 9 ist, wobei die Höhe des Ringsteges 8 etwas weniger als die Hälfte der Höhe der Meßkammer 6 beträgt. Der auf das Gehäuse 2 aufgesetzte Deckel 5 weist an seiner der Meßkammer zugewandten Seite einen zylindrischen Fortsatz 50 auf, der sich in Verlängerung des Ringsteges 8 unter Belassung eines Spaltes 15 zum Einlegen des Ringkolbens erstreckt. Der sich innerhalb des Ringsteges 8 befindende Bereich der Meßkammer wird mit 6a bezeichnet, siehe Fig. 2 und 2a, er steht über den Spalt 15 mit der übrigen Meßkammer 6 in Verbindung. Die Meßkammer 6 wird gegen das Gehäuse durch die zylindrische Innenwand 601 begrenzt. Die Meßkammer 6 ist an einer Stelle mittels einer sich senkrecht, d. h. über die Höhe der Meßkammer erstreckenden und radial zwischen der zylindrischen Innenwand 601 und dem Außenumfang des Ringsteges 8 angeordneten Scheidewand 7 abgeteilt. Die durch die Scheidewand sich erstreckende Durchmesserachse wird mit X bezeichnet, sie erstreckt sich senkrecht zur Zylinderlängsachse M der Meßkammer. Beidseitig der Scheidewand 7 sind spiegelsymmetrisch zur Durchmesserachse X die für den Einlaß und den Auslaß der zu messenden Flüssigkeit in die Meßkammer 6 führenden Verbindungskanäle 3a, 3b in Gestalt von Bohrungen ausgebildet. Diese Bohrungen sind in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit ihren Achsen Y bzw. Z zueinander achsparallel und ebenso achsparallel zu der Durchmesserachse X, die durch die Scheidewand 7 führt. Die Eintrittsöffnungen 11 bzw. 12 der Bohrungen 3a bzw. 3b befinden sich auf der zylindrischen Innenwand 601 der Meßkammer, sie entsprechen den durch die zylindrischen Bohrungen 3a, 3b beim Durchbruch durch die Innenwand 601 erzeugten Öffnungen. Eine Nacharbeit dieser Eintrittsöffnungen 11, 12 für die Flüssigkeiten in die Meßkammer bzw. deren Austritt zur Veränderung ihrer Gestalt ist nicht erforderlich. Das Gehäuse 2 und der Deckel 5 sind aus einem korrosionsfesten Material, insbesondere einer geeigneten metallischen Gußlegierung. An der Austrittsseite der Bohrungen 3a, 3b am Gehäuse 2 ist dieses bevorzugt mit einer planen Anschlußfläche 212 ausgebildet. Wenn das topfartige Gehäuse 2 außen ebenfalls einen Zylindermantel 211 aufweist, kann die plane Anschlußfläche 212 durch eine entsprechende Abflachung ausgebildet sein. Auf diese Weise werden Austrittsöffnungen 13 bzw. 14 der Bohrungen 3a bzw. 3b gebildet, an die in einfacher Weise Rohrverbindungen und Anschlußstücke für die Zuleitung und Ableitung der zu messenden Flüssigkeiten angeschlossen werden können, beispielsweise mittels Schraubverbindungen. Der Boden des Gehäuses 2 kann auf seiner Außenseite ebenfalls plan ausgebildet sein. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Gehäuseform herstellbar, die eine wesentliche Fertigungsvereinfachung bedeutet und die in ihren für die Messung wesentlichen Bereichen mechanisch auf die gewünschte Genauigkeit und Toleranzen nacharbeitbar, beispielsweise durch Schleifen, ist.

Wie aus der Zusammenschau der Fig. 1, 2 und 2a ersichtlich, sind die Bohrungen 3a, 3b für den Einlaß und Auslaß der Flüssigkeiten mit einem Durchmesser ausgebildet, der nur etwas geringer als die Höhe h der zylindrischen Meßkammer 6 ist. Die Bohrungen 3a, 3b sind auch symmetrisch zur Zylinderachse M am Gehäuse 2 ausgebildet.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Bohrungen 3a, 3b für den Einlaß und Auslaß der Flüssigkeit in die Meßkammer wird erreicht, daß der Eintritt und Austritt des Flüssigkeitsstromes parallel zur Scheidewand 7 erfolgt. Auf diese Weise werden unnötige Strömungsumlenkungen vermieden und damit ebenfalls der Druckverlust beim Einströmen und Ausströmen verringert. Einströmung bzw. Ausströmung erfolgt in den Achsrichtungen Y und Z der Bohrungen 3a bzw. 3b. Die Scheidewand 7 ist zwischen Innenwand 601 der Meßkammer und Ringsteg 8 eingesetzt, sie ist jedoch für Wartung bzw. nach Verschleiß austauschbar. Die Scheidewand wird ebenfalls aus einem korrosionsfesten Material, wie einer geeigneten Metallegierung hergestellt. Zwischen Deckel 5 und Gehäuse 2 sind nicht näher dargestellte Dichtringe eingelegt. Ebenso sind die für die Verschraubung erforderlichen Schraublöcher und Schrauben nicht dargestellt.

In die Meßkammer 6 gemäß Fig. 2a des aus Gehäusedeckel 5 und Gehäuse 2 zusammengesetzten Volumenzählers wird ein Ringkolben exzentrisch beweglich eingesetzt, wie aus der Darstellung nach Fig. 3, 4 ersichtlich. In den Fig. 5 bis 7 ist die Ausbildung des Ringkolbens in vergrößertem Maßstabe dargestellt. Der Ringkolben 20 gemäß Fig. 5, beispielsweise aus einem geeigneten korrosionsbeständigen Kunststoff, wie Polytetrafluorethylen, weist, im Querschnitt betrachtet, eine H-förmige Gestalt auf mit einer kreisscheibenförmigen Kolbenwand 201 und zylindrischen nach beiden Seiten gleich hoch über die Kolbenwand 201 vorstehenden Kragen 202a, 202b. Die Ringkolbenachse ist mit W bezeichnet. Der Ringkolben 20 weist auf der Unterseite der Kolbenwand 201 zentrisch, d. h. mittig in der Ringkolbenachse W, einen vorstehend ausgebildeten Führungszapfen 24 auf, der mit einer sacklochförmigen Ausnehmung 240 ausgebildet ist. Der Führungszapfen 24 hat eine geringere Höhe als der seitlich über die Kolbenwand 201 vorkragende Kragen 202b. In diese Ausnehmung 240 des Führungszapfens 24 des Ringkolbens 20 ist der Magnet 22, der mit einer Kapselung 21 versehen ist, befestigt. Der Ringkolben 20 weist des weiteren in der Kolbenwand 201 eine tropfenförmige bis länglich ovale radial von außerhalb der Mitte bis zum Umfang verlaufende Durchtrittsöffnung 203 auf, die über den Durchgangsschlitz 204 im Flansch 202 von außen her zugänglich ist. Die radiale Länge dieser Durchtrittsöffnung 203 ist so bemessen, daß beim Einsetzen des Ringkolbens 20 in die Meßkammer die Scheidewand 7 in diese Durchtrittsöffnung eingreift, wie in Fig. 4 ersichtlich. Der Durchtrittsschlitz 204 durch den Flansch 202 ist, wie aus Fig. 7 ersichtlich, im Bereich des oberseitig und unterseitig über die Kolbenwand vorstehenden Kragens mit den Durchtrittsschlitz vergrößernden Ausnehmungen 205, 206 versehen. Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse und des Druckausgleichs ist des weiteren vorgesehen, daß am Ringkolben bzw. seinem Flansch benachbart und symmetrisch zu der Durchtrittsöffnung 203, 204 sowohl im nach oben als auch nach unten vorstehenden Kragen 202a, 202b mindestens je eine Durchgangsbohrung 25, 26, 27, 28 ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf das Gehäuse 2 mit Meßkammer 6, wie in Fig. 2 dargestellt, zusätzlich mit in die Meßkammer eingesetztem Ringkolben 20, wobei die Scheidewand durch die Durchtrittsöffnung 203, 204, wie bei Fig. 5 bis 7 erläutert, hindurchgreift. Die tropfenförmige Ausbildung der Durchtrittsöffnung 203 gestattet dem exzentrisch in die Meßkammer eingesetzten Ringkolben 20 eine Taumelbewegung. An der Anschlußfläche 212 ist an die Bohrungen 3a, 3b bzw. deren Austrittsöffnungen ein Anschlußstück 30 mit Bohrungen 301, 302 für die Flüssigkeiten angeschlossen, beispielsweise angeschraubt (unter Zwischenlage von Dichtungen) . Das Anschlußstück 30 wiederum ist an den Ausgangsseiten der Bohrungen 301, 302 mit Flanschen 32 bzw. 31 mit den Zuflußkanälen 34, 33 zum Anschluß an weitere Rohrverbindungen ausgerüstet. Das Anschlußstück mit den Anschlußflanschen 31, 32 kann als feste Baueinheit vormontiert werden und es kann bei Einbau in eine Rohrleitung für die Entnahme des Volumenzählers 1 zu Wartungszwecken in der Rohrleitung verbleiben, sofern die offenen Bohrungen 301, 302, mittels eines Adapters überbrückt werden.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, ist der Ringkolben 20 mit seiner Ringkolbenachse W exzentrisch, aber achsparallel zur Zylinderachse M in die Meßkammer 6 eingesetzt. Hierbei wird der Ringkolben 20 auch durch den Fortsatz 50 des Deckels geführt. Der Führungszapfen 24 des Ringkolbens 20, der mit dem Magneten 22 bestückt ist, ist mit dem Ringkolben 20 so angeordnet, daß er bei der Taumelbewegung des Ringkolbens 20 infolge der einströmenden Flüssigkeit eine kreisende Bewegung als Umlaufbahn um den Führungszapfen 9 der Meßkammer ausführt.

Der Ringkolben mit daran befestigtem Magneten kann auch für Volumenzähler, die als Ringkolbenzähler ausgebildet sind, und bei denen die Verbindungskanäle für den Einlaß und Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten an anderer Stelle, wie bei dem erfindungsgemäßen Gehäuse ausgebildet sind, eingesetzt werden.

Die Wirkungsweise des Ringkolbenzählers gemäß der Erfindung ist im wesentlichen wie folgt: Die Flüssigkeit, deren Volumen gemessen werden soll, tritt beispielsweise über den Anschlußstutzen 31, siehe Fig. 3, und die Bohrung 3b in die Meßkammer 6 ein. Hierbei strömt sie parallel zur Scheidewand 7 in die Meßkammer und trifft hierbei überwiegend tangential auf den Ringkolben 20, nämlich an seinem zylindrischen durch den Kragen 202 gebildeten Außenumfang. Entsprechend der Anströmung, Menge und Durchsatz führt der Ringkolben 20 eine taumelnde kreisende Bewegung, begrenzt durch die Scheidewand 7, den Führungszapfen 9 und den Ringsteg 8 innerhalb der Meßkammer 6 aus. Hierbei gelangt die über die Bohrung 3b in die Meßkammer 6 gelangende Flüssigkeit durch die Meßkammer hindurch wieder zur Bohrung 3a, durch die sie abfließen kann über den Anschlußstutzen 32. Wenn der Ringkolben 20 an der Scheidewand 7 steht und eine der Bohrungen, d. h. deren Eintrittsöffnung, verschließt und Flüssigkeit nachströmt, würde der Kolbenring durch diese Strömung festgesetzt werden. Um dieses zu verhindern und die Strömungsverhältnisse in diesen extremen Totstellungen zu verbessern, sind die Bohrungen 25 bis 28, siehe Fig. 7, am Umfang des Ringkolbens 20 ausgebildet, und zwar nahe dem Durchtritt der Scheidewand. Diese Bohrungen ermöglichen, daß Flüssigkeit durch diese Bohrungen 25 bis 28 über die ansonsten durch den Ringkolben verschlossene Bohrung abfließen kann, wodurch der Ringkolben wieder in Bewegung gesetzt wird. Es ist auch möglich, zusätzlich Bohrungen achsparallel zur Ringkolbenachse W durch die Kolbenwand 201 auszubilden, siehe Fig. 5, wenn es für das Strömungsverhalten der Meßkammer erforderlich sein sollte.

Wie aus dem in Fig. 4 und 3 dargestellten und erläuterten Aufbau hervorgeht, besteht der Volumenzähler 1 nur noch aus dem Gehäuse 2 mit zylindrischer Meßkammer 6, Deckel 5, in die Meßkammer eingesetzter Scheidewand 7 sowie dem Ringkolben 20 mit daran befestigtem Magneten.

Für die Meßwerterzeugung mit Hilfe des Magneten 22 ist mindestens ein magnetischer Sensor dezentral in dem Boden der Meßkammer, d. h. dem Boden des Gehäuses 2, versenkt angeordnet, so daß er nicht mit der in der Meßkammer strömenden Flüssigkeit in Berührung kommt. Der magnetische Sensor, in der Fig. 4 mit 23 bezeichnet, sitzt ganz dicht am Meßkammerboden, und zwar vis-a-vis dem Magneten 22, der am Führungszapfen 24 des Ringkolbens befestigt ist, d. h. neben dem Führungszapfen 9. Bei der Durchströmung der Meßkammer 6 mit Flüssigkeit und in Bewegungsetzen des Ringkolbens 20 kreist der Führungszapfen 24 mit dem Magneten 22 des Ringkolbens um den Führungszapfen 9 der Meßkammer. Pro Umdrehung wird ein Impuls mit Hilfe des im Meßkammerboden angeordneten magnetischen Sensors 23 erzeugt. Dieser Impuls wird als Meßwert einer geeigneten und gewünschten Zähl- und Auswerteeinrichtung zugeführt, dies kann ein einfacher Impulszähler sein, eine elektronische Auswertung oder auch ein Prozeßleitsystem. Die Anzahl der gemessenen Impulse entspricht einer definierten Menge (Volumen) und deren Häufigkeit einem bestimmten Durchfluß.

Die zum Herstellen des Volumenzählers benötigten Bauteile, sofern sie aus einem korrosionsfesten metallischen Werkstoff gefertigt sind, sollten aus einem nichtmagnetisierbaren metallischen Werkstoff hergestellt sein.

Der magnetische Sensor kann beispielsweise als Sättigungskernsonde 23 ausgebildet sein, die exzentrisch zur Mittelachse M der Meßkammer mittels eines Gewindes am Meßkammerboden des Gehäuses 2 befestigt, d. h. eingeschraubt, wird. Der magnetische Sensor ist bevorzugt der Kreisbahn des Magneten zugeordnet im Meßkammerbodengehäuse angebracht. Bei größeren Volumenzählern 1 können auch zwei oder mehr magnetische Sonden 23 am Meßkammerboden angeordnet sein, so daß durch die größere Anzahl der empfangenen Impulse die Meßgenauigkeit erhöht wird.

Durch die Kombination von Einströmung und Ausströmung der Flüssigkeiten mittels der durch die zylindrische Wandung der Meßkammer eingeführten Flüssigkeiten und der Anordnung des Magneten am Ringkolben wird nicht nur eine sehr wirtschaftliche und vereinfachte Fertigung des Volumenzählers nach Ringkolbenzählerart ermöglicht, sondern zugleich auch eine Volumenmessung mit gegenüber bekannten Volumenmessern verbesserter Genauigkeit, wobei der Fehler unter 1%, vorzugsweise auf 0,5%, gesenkt werden kann.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Volumenmessung von Flüssigkeiten nach Art eines Ringkolbenzählers mit einem Gehäuse mit Deckel und in dem Gehäuse ausgebildeter im wesentlichen zylindrischer Meßkammer mit einer Zylinderlängsachse (M) und einer in die Meßkammer ragenden Scheidewand und zwei die Meßkammer mit der Außenseite des Gehäuses verbindenden Verbindungskanälen für den Einlaß bzw. Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten, wobei die beiden meßkammerseitigen Eintrittsöffnungen der Verbindungskanäle durch die in die Meßkammer ragende Scheidewand voneinander abgeteilt sind, sowie mit einem in der Meßkammer angeordneten exzentrisch beweglichen, eine Taumelbewegung ausführenden Ringkolben, der eine Durchtrittsöffnung für den Eingriff der in die Meßkammer ragenden Scheidewand aufweist und mit einem innerhalb der Meßkammer bewegbar gelagerten Magneten für die Meßwerterzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßkammer (6) mit der Außenseite des Gehäuses (2) verbindenden Verbindungskanäle für den Einlaß bzw. Auslaß der zu messenden Flüssigkeiten als durchgehende gerade Bohrungen (3a, 3b) senkrecht zur Zylinderachse (M) der Meßkammer (6) durch die zylindrische Wandung des Gehäuses der Meßkammer verlaufend ausgebildet sind und ihre Eintrittsöffnungen (11, 12) sich auf der die Meßkammer begrenzenden zylindrischen Innenwand (601) befinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (3a, 3b) achsparallel zueinander und zu einer Durchmesserachse (x) der Meßkammer (6) und spiegelsymmetrisch zur Scheidewand (7) in dem Gehäuse (2) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse, in dem die Austrittsöffnungen (13, 14) der Bohrungen (3a, 3b) umgebenden Bereich auf seiner Außenseite eine plane Anschlußfläche (212) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Meßkammer (6) ein zentrisch angeordneter vorstehender Führungszapfen (9) und ein diesen koaxial beabstandet umgebender und über den Führungszapfen (9) vorstehender Ringsteg (8) ausgebildet ist, wodurch ein innerer Meßkammerbereich (6a) abgeteilt ist und die Scheidewand (7) sich radial zwischen Ringsteg (8) und der zylindrischen Innenwand (601) der Meßkammer (6) erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit H-förmigen Querschnitt ausgebildete Ringkolben (20) benachbart und symmetrisch zu seiner Durchtrittsöffnung (203, 204) sowohl im nach oben als auch nach unten vorstehenden Kragen (202a, 202b) mindestens je eine Durchgangsbohrung (25 bis 28) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (22) für die Meßwerterzeugung im Ringkolben (20) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (20) auf seiner Unterseite zentrisch einen vorstehenden Führungszapfen (24) mit einer Ausnehmung (240) aufweist, in die der Magnet (22) eingesetzt ist, wobei vorzugsweise die Magnetachse mit der Ringkolbenachse (W) zusammenfällt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (20) sich mit seiner Kolbenwand (201) über dem Ringsteg (8) befindet und mit seinem Kragen in die den Ringsteg außen umgebende Meßkammer (6) eingreift und mit seinem nach unten ragenden Führungszapfen (24) in den durch den Ringsteg (8) abgeteilten Meßkammerbereich (6a), benachbart dem Führungszapfen (9), eintaucht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Boden der Meßkammer (6a) in dem der Umlaufbahn des Führungszapfens (24) des Ringkolbens um den Führungszapfen (9) der Meßkammer benachbarten Bereich mindestens ein magnetischer Sensor versenkt und von der Flüssigkeit getrennt angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Magnet (22) pro Umlauf des Führungszapfens (24) des Ringkolbens (20) um den Führungszapfen (9) der Meßkammer einen Impuls als Meßwert erzeugt, der einer Zähl- und-Auswerteeinrichtung zugeführt wird.