DE8805941U1

DE8805941U1 - Vorrichtung zur Überwachung, Messung und/oder Zählung des Durchflusses in von flüssigen oder gasförmigen Medien durchströmten Räumen

Info

Publication number: DE8805941U1
Application number: DE8805941U
Authority: DE
Original assignee: Honsberg & Co Kg 5630 Remscheid De
Current assignee: Honsberg & Co Kg 5630 Remscheid De
Priority date: 1988-05-04
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1988-07-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur überwachung, Messung und/oder Zählung des Durchflusses in von flüssigen oder gasförmigen Medien durchströmten Räumen, insbesondere Rohrleitungen, mit einem Durchflußgehäuse, in dem ein vom strömenden Medium beaufschlagter, als Meßwertgeber dienender und mit mehreren radial gerichteten Flügelelementen versehener Rotor angeordnet ist, sowie mit einem außerhalb des Strötnungsraumes angeordneten Meßwertaufnehmer.

Durchflußwächter, -messer und -zähler mit einem vom strömenden Medium beaufschlagten, als Meßwertgeber dienenden Rotor und einem außerhalb des Strömungsraumes angeordneten induktiven Näherungsschalter als Meßwertaufnehmer sind bekannt. Der Rotor wird durch das fließende Medium in Drehung versetzt, wobei die Umdrehungen des Rotors proportional zur Durchflußmenge bzw. Durchflußgeschwindigkeit sind. Dabei unterbrechen Flügelelemente des Rotors ein in den Strömungsraum wirkendes Magnetfeld des induktiven Näherungsschalters, wodurch eine bestimmte Anzahl von Impulsen pro Liter Durchfluß vom Näherungsschalter erzeugt werden. Diese Impulse können mittels eines elektronischen Auswertinstrumentariums für die Durchflußüberwaclvjng, -messung und/oder -zählung verwendet werden.

Dabei erweist es sich als nachteilig, daß zur stabilen Umdrehung des Rotors relativ große Anströmmengen des flüssigen oder gasförmigen Mediums erforderlich sind, da bei geringen Anströmmengen die Kraft auf die Flügelelemente des Rotors zu gering ist, um diesen gleichmäßig und mit einer der Durchflußgeschwindigkeit bzw. -menge entsprechenden Umdrehungszahl zu bewegen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise eine Vorrichtung zur Durchflußüberwachung, -messung und/oder -zählung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1

zu schaffen, die bereits bei sehr kleinen Durchflußitangen eine hohe Genauigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das Führungselement wird das Medium innerhalb des Durchflußgehäuses so gelenkt, daß die Flügelelemente des Rotors im äußeren Bereich angeströmt werden und somit die Hebelwirkung der vollen Flügellänge ausgenützt wird. Dies führt dazu, daß die Anströmmengen zur stabilen Umdrehung des Rotors wesentlich verkleinert werden können.

Vorteilhafterweise weist das Führungselement einen in einem bestimmten Winkel zur Längsachse des Durchflußgehäuses angeordneten Durchflußkanal auf. Dieser Durchflußkanal kann erfindungsgemäß in einem innerhalb des Durchflußgehäuses angeordneten Einströmadapterstück ausgebildet sein, so daß in dasselbe Durchflußgehäuse verschiedene, an das jeweilige Medium und den verwendeten Rotortyp optimal angepaßte Einströmadapterstücke eingesetzt werden können.

Nach einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann das Führungselement aus einer Führungsplatte bestehen, die entweder flexibel ausgebildet ist oder an dem stromaufwärts gerichteten ^nde schwenkbar gelagert ist, wobei sie in einem weiter stromabwärts gelegenen Bereich mit mindestens einem federnden Element radial abgestützt ist. Dadurch ist es möglich, daß sich die Neigung der Führungsplatte zur Längsachse des Durchflußgehäuses automatisch bei höheren Durchflußmengen verringert, so daß sich die durchströmte Querschnittsflache des Durchflußgehäuses im Bereich &**r Führungsplatte vergrößert. Bei diesen Ausgestaltungsvarianten muß die Flexibilität der Führungsplatte bzw. die Federrate des federnden Elements genau auf das strömende Medium abge-

stimmt sein. ;'

Vorteilhafterweise bestehen die Flügelelemente des Rotors |

aus Kunststoff und sind mit einer metallisierten Beschich- %

tung versehen, so daß ein auf Metall ansprechender indukti- | ver Sensor als Meßwertaufnehmer vorgesehen werden kann. *

Außerdem führt dies zu einer erheblichen Gewichtseinsparung und zur Verringerung der tragen Masse des Rotors, wodurch die Reaktionszeit des Rotors auf veränderte Durchflußmengen verringert und der Einsatz bei niedrigen Durchflußmengen ebenfalls begünstigt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung können die Flügelelemente des Rotors aus einem nichtmetallischen Material bestehen und der Meßwertaufnehmer als ein elektro-optischer Sensor ausgebildet sein.

Vorzugsweise sind beide Enden der Rotorachse in konisch ausgebildeten Kunststoff- oder Keramiklager spitzengelagert, so daß die Vorrichtung lageunabhängig eingesetzt werden kann.

Vorteilhafterweise ist stromabwärts des Rotors ein auf den vollen Durchmesser des jeweiligen Anschlußmaßes erweiterter Ausströmraum angeordnet, wodurch ein staufreier Abfluß des Mediums gewährleistet und jede Störung der freien Rotorbewegung vermieden wird. Außerdem wird auf diese Weise erreicht, daß die empfohlenen geraden Auslauf- bzw. Beruhigungsstrekken auf ein Minimum reduziert werden können, was eine geringe Gesamtlänge der Vorrichtung ermöglicht und einen Vorteil bei der Montage bei beengten Raumverhältnissen darstellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung

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dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Ein rohrförmiges Durchflußgehäuse 1 ist an beiden Enden mit je einem Innengewinde 2 versehen, in das zylinderförmige Anschlußstücke 3, 4 mit vorzugsweise identischen Abmessungen eingeschraubt sind. Diese weisen axiale Durchgangsbohrungen 39, 40 auf und werden mit Innengewinden 5, die sich etwa über die halbe Länge der Anschlußstücke erstrecken, mit weiteren, nicht dargestellten Rohrleitungen verbunden.

Die Anschlußstücke 3, 4 bestehen aus einem ersten Bereich 6, dessen äußerer Durchmesser dem des Durchflußgehäuses 1 entspricht, einem zweiten Bereich 7 mit verringertem äußeren Durchmesser, der ein mit dem Innengewinde 2 des Durchflußgehäuses 1 in Eingriff stehendes Außengewinde 8 aufweist, und einen dritten Bereich 9 mit einem nochmals verringerten Außendurchmesser, der mit einer äußeren Ringnut 10 versehen ist, in der ein Dichtungsring 11 liegt.

Die Durchgangsbohrung 40 des Anschlußstücks 4 begrenzt radial einen Ausströmraum 42, dessen Durchmesser dem des jeweiligen Anschlußmaßes entspricht. Dadurch wird ein staufreier Abfluß des Mediums gewährleistet und jede Störung der freien Rotorbewegung vermieden. Außerdem werden die empfohlenen Auslauf- bzw. Beruhigungsstrecken auf ein Minimum reduziert, wodurch das Anschlußstück 4 relativ kurz ausgeführt werden kann. Dies ist insbesondere für die Montage vorteilhaft.

Ein Rotor 12 wird durch das durch das Durchflußgehäuse strömende Medium um eine quer zur Längsachse des Durchflußgehäuses und auf deren Höhe horizontal angeordnete Achse 13 gedreht, deren beiden Enden in konischen Kunststofflagern gelagert sind· Diese Achse 13 befindet sich, in Längsrichtung gesehen, in der Mitte des Durchflußgehäuses 1. Die Kunststofflager sind so ausgebildet, daß ein Minimum an Reibung ent-

steht. Von der Achse 13 des Rotors erstrecken sich zehn über den Umfang regelmäßig verteilte und im wesentlichen ebene Flügelelemente 14 radial nach außen. Mit Ausnahme der metallischen Achse 13 besteht der Rotor 12 aus einem Kunststoff material mit einer metallisierten Beschichtung, wodurch eine erhebliche Gewichtseinsparung erreicht wird.

Der durchströmte Querschnitt des Durchflußgehäuses 1 wird im Bereich des Rotors 12 dadurch verkleinert, daß in dem Zwischenraum zwischen den Flügelelementen 14 und der Innenwand des Durchflußgehäuses 1 senkrecht zur Achse 13 des Rotors Stromleitelemente 15 angeordnet sind. Diese Stromleitelemente 15 liegen beiderseits der Flügelelemente 14 an der Innenwand des Durchflußgehäuses 1 an, weisen aber zu den Flügelelementen 14 einen Abstand auf, so daß sich der Rotor frei drehen läßt. Diese Stromleitelemente dienen dazu, daß nur geringe Mengen nebeii den Flügelelementen 14 des Rotors 12 vorbeiströmen können.

In Richtung der Längsachse des Durchflußgehäuses 1 und in Ausströmrichtung gesehen sind die Stromleitelemente 15 mit ihrer Stirnseite an einem vorzugsweise scheibenförmigen Abstandseleroent 16 abgestützt, das mit einer vom Medium durchströmten Durchgangsbohrung 41 versehen ist. Dieses Abstandselement 16 liegt mit der der Ausströmseite zugewandten Stirnfläche an einem ringförmigen Absatz 17 an, der an der Innenseite des Durchflußgehäuses 1 ausgebildet ist und dessen Innendurchmesser verringert. Das Abstandselement 16 und der Absatz 17 können axiale, fluchtende Bohrungen 18 aufweisen, um nicht dargestellte Schrauben oder Stifte aufzunehmen, die das Abstandselement 16 zusätzlich fixieren.

An der der Einströmrichtung zugewandten Stirnfläche der Stromleitelemente 15 liegt ein zylindrisches Einströmadapterßtück 19 an, das von der Einströmseite des Durchflußgehäuses

1 her in dieses eingeschoben wird. Ein ringförmiger, nach außen gerichteter Flansch 20 des Einströmadapterstücks 19 ist zu diesem Zweck bezüglich der Durchflußgehäuseinnenwand vorzugsweise mit einer Übergangspassung versehen.

Der an den Flansch 20 angrenzende Bereich 21 des Einströmadapterstücks 19 ist im Außendurchmesser soweit verringert, daß zwischen dem Einströmadapterstück 19 und der Innenwand des Durchflußgehäuses l ein Spalt vorhanden ist. In diesen Spalt gelangen die Bereiche 7 und 9 des Anschlußstücks 3, wenn dieses in das Durchflußgehäuse 1 eingeschraubt wird. Zwischen der Innenwand des Anschlußstücks 3 und dem Außendurchmesser des Bereiches 21 des Einströmadapterstücks 19 ist deshalb vorzugsweise ebenfalls eine Übergangspassung vorgesehen.

Im fertig montierten Zustand liegt die Stirnfläche des Anschlußstücks 3 fest an einer Schulter 22 des Flansches 20 an, so daß das Einströmadapterstück 19 auch in Einströmrichtung festgelegt ist.

Innerhalb des Einströmadapterstücks 19 ist ein im Querschnitt kreisförmiger Durchflußkanal 23 so ausgebildet, daß seine Längsachse im fertig montierten Zustand in einem spitzen Winkel zu der von der Rohorachse 13 und der Längsachse des Durchflußgehäuses 1 gebildeten Ebene nach oben verläuft, so daß das Medium beim Durchströmen des Durchflußkanals 23 in eine aufwärts gerichtete Richtung umgeleitet und auf die Endbereiche der oberen Flügelelemente 14 gelenkt wird. Dadurch wird die volle Hebellänge der Flügelelemente ausgenutzt, so daß auch bei niedrigen Durchflußmengen ab zwei Liter pro Minute die vom ausströmenden Medium ausgeübte Kraft ausreicht, um den Rotor in eine stabile Umdrehung zu versetzen. Die Umdrehungen des Rotors sind dabei proportional zur Durchflußmenge bzw. zur Durchflußgeschwindigkeit.

Senkrecht über der durch die Rotorachse 13 und die Längsachse des Durchflußgehäuses 1 aufgespannten Ebene und mittig über der Rotorachse 13 befindet sich in der Wand des Durchflußgehäuses 1 eine Öffnung 24, in die ein senkrecht nach oben gerichteter Rohrstutzen 25 so weit eingefügt ist, bis eine Schulter 2 6 des Rohrstutzens 25 auf der Außenwand des Durchflußgehäuses 1 aufliegt. Dieser Rohrstutzen 25 ist durch eine Schweißnaht 27 fest mit dem Durchflußgehäuse 1 verbunden.

Der Rohrstutzen 25 weist ein Innengewinde 28 auf, in das ein Gehäuse 29 eines induktiven Näherungsschalters 30 eingeschraubt ist. Dieser Näherungsschaltür 3 0 befindet sich in einer entsprechenden Längsbohrung des Gehäuses 29, so daß seine Längsachse senkrecht auf der durch die Rotorachse 13 und die Längsachse des Durchflußgehäuses 1 aufgespannten Ebene angeordnet ist. Die Längsbohrung durchdringt das Gehäuse 29 jedoch nicht vollständig, wodurch an dem dem Rotor 12 zugewandten Ende eine Abschlußwand 37 ausgebildet ist, die ein Eindringen des Mediums in die Längsbohrung und den Kontakt mit dem Näherungsschalter 30 verhindert.

Das Gehäuse 29 weist einen Bereich 31 geringeren Außendurchmessers auf, der mit einem mit dem Innengewinde des Rohrstutzens 25 in Eingriff stehenden Außengewinde versehen ist, und einen angrenzenden Bereich 32 größeren Außendurchmessers. In der dadurch vorhandenen Schulter 3 3 ist eine ringförmige Nut 34 ausgebildet, die einen Dichtungsring 35 aufnimmt. Dieser Dichtungsring 35 liegt an der nach außen gerichteten Stirnseite des Rohrstutzens 25 an. Das nach außen gerichtete Ende 36 des Gehäuses 29 weist eine kegelstumpfförmige Form auf.

Der Näherungsschalter 30 erzeugt ein Magnetfeld, das in den Strömungsraum wirkt und durch die Flügelelemente 14 des Rotors 12 unterbrochen wird. Aufgrund dessen erzeugt der Nähe-

rungsschalter 355 Impulse pro Liter Durchfluß. Diese Impulse werden mittels Leitungen 38 an ein nicht dargestelltes Auswertinstrumentarium weitergeleitet und dienen zur Durchflußüberwachung, -messung oder -zählung.

Claims

Vorrichtung zur Überwachung, Messung und/oder Zählung des Durchflusses in von flüssigen oder gasförmigen Medien durchströmten Räumen

Schutzansprüche

Vorrichtung zur Überwachung, Messung und/oder Zählung des Durchflusses in von flüssigen oder gasförmigen Medien durchströmten Räumen, insbesondere Rohrleitungen, mit einem Durchflußgehäuse, in dem ein vom strömenden Medium beaufschlagter, als Meßwertgeber dienender und mit mehreren radial gerichteten Flügelelementen versehener Rotor angeordnet ist, sowie mit einem außerhalb des Strömungsraumes angeordneten Meßwertaufnehmer, dadurch gekennzeichnet , daß dem Rotor (12) ein das Medium gegen die radial außen-

liegenden Bereiche der Flügelelemente (14) leitendes Führungselement vorgeschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Führungselement einen das Medium leitenden und in einem bestimmten Winkel zur Längsachse des Durchflußgehäuses (1) angeordneten Durchflußkanal (23) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchflußkanal (23) von Teilen des Durchflußgehäuses (1) begrenzt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchflußkanal (23) in einem innerhalb des Durchflußgehäuses (1) angeordneten Einströmadapterstück (19) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet , daß das Einströmadapt^rstück (19) einen Flansch (20) aufweist, dessen Außendurchmesser an die Innenwand des Durchflußgehäuses (i) angrenzt, und einen weiteren Bereich (21) geringeren Außendurchmessers, der von einem innerhalb des Durchflußgehäuses (1) angeordneten Anschlußstück (3) radial umschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , daß das Führungselement aus einer in einem bestimmten Winkel nur Längsachse des Durchflußgehäuses (1) angeordneten, zu einer Achse (3) des Rotors (12) parallelen Führungsplatte besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsplatte

aus einem flexiblen Material besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsplatte an dem stromaufwärts gerichteten Ende schwenkbar gelagert und in einem weiter stromabwärts gelegenen Bereich mit mindestens einem federnden Element radial abgestützt
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Flügelelemente (14) des Rotors (12) aus Kunstoff bestehen und mit einer metallisierten Beschichtung versehen sind, und daß der Meßwertaufnehmer als ein auf Metall ansprechender induktiver Sensor ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Achse (13) des Rotors (12) aus Metall besteht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die Flügelelemente (14) des Rotors (12) aus einem nichtmetallischen Material bestehen und der Meßwertaufnehmer als ein elektro-optischer Sensor ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Meßwertauf nehmer mittig über dem Rotor (12) auf dem Durchflußgehäuse (1) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der Rotorachse (13) spitzengelagert sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Enden der Rotorachse (1.3) in Kunststoff- oder Keramiklager gelagert sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoff-3__ ir
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß stromabwärts des Rotors (12) ein auf den vollen Durchmesser des jeweiligen Anschlußmaßes erweiterter Ausströmraum angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmraum von einem innerhalb des Durchflußgehäuses (1) angeordneten Anschlußstück (4) gebildet ist.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits des Durchflußgehäuses (1) angeordneten Anschlußstücke (3, 4) gleiche Abmessungen aufweisen.