DE9418104U1

DE9418104U1 - Volumenzähler

Info

Publication number: DE9418104U1
Application number: DE9418104U
Authority: DE
Original assignee: KEM KUEPPERS ELEKTROMECH GmbH
Current assignee: KEM KUEPPERS ELEKTROMECH GmbH
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2004-11-12
Also published as: JPH08219847A; JP2744602B2

Description

Weber & Heiin **' * *' ** * D-81479 München

Deutsche Patentanwälte Hofbrunnstrasse

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K 877

Volumenzähler

Die Erfindung betrifft einen Volumenzähler in einem mehrteiligen Gehäuse mit einer Meßkammer, in der zwei miteinander kämmende Zahnräder angeordnet sind.

Volumenzähler haben die Aufgabe, einen Volumenstrom zu messen. Ihr Meßwerk wird nach dem Verdrängerprinzip eines Zahnradmotors von dem zu messenden Flüssigkeitsstrom angetrieben. Durch die Zähne werden beim Vorbeilaufen an einer Abgriffsbohrung Impulse erzeugt. Die Summe der Impulse entspricht der Summe der an der Meßstelle vorbeigelaufenen Anzahl der Zähne und ist ein Maß für den zu messenden Volumenstrom.

Bekannte Volumenzähler, die nach dem Zahnradmotorprinzip arbeiten, werden vorzugsweise zum Messen in der Hydraulikindustrie eingesetzt. Bei diesen Geräten werden die Zahnräder durch eine im Bodenteil und im Deckelteil eingebrachte Achse spielfrei und leicht drehbar gelagert. Die Abdichtung der beiden Gehäuseteile erfolgt durch eine O-Ring-Dichtung, welche in eine dazu passende Nut eingelegt ist. Die Achsen werden durch Lagerbüchsen positioniert, die in die Gehäuseteile eingebracht sind. Die genaue Positionierung aller Bauteile ist für eine hohe Meßgenauigkeit des Gerätes wichtig. Die Abtastung der Drehzahl wird durch berührungslos arbeitende, elektronische

Sensoren realisiert, die am äußeren Umfang der Zahnräder angebracht sind. Die Befestigung der elektronischen oder auch optischen Abgriffe erfolgt meist über Bohrungen.

Die Volumenzähler eignen sich besonders zum Messen eines Volumenstroms eines gleichbleibenden Mediums. Bei der Messung von verschiedenen Medien, z.B. verschiedenen Lakken, treten erhebliche Probleme beim Wechsel zwischen den einzelnen Medien auf. Bekannte Volumenzähler weisen Toträume auf, in denen sich die Medien absetzen und teilweise aushärten können. Unter Toträumen werden hier Zwischenräume und Bereiche innerhalb des Volumenzählers verstanden, in die das zu messende Medium gelangen kann, aber in denen kein ständiger Durchfluß stattfindet. Bei einem Wechsel des Meßmediums, wie es z.B. in Lackieranlagen häufig der Fall ist, können die vorhandenen Rückstände zu einer Verunreinigung des neuen Meßmediums führen. Um diese Verunreinigung des Meßmediums zu vermeiden, werden bei einem Medienwechsel Spülzyklen zum Reinigen der Meßzelle durchgeführt. Bei bekannten Volumenzählern sind diese Spülzyklen zeit- und lösungsmittelintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Volumenzähler der eingangs genannten Art zu schaffen, der möglichst keine Toträume aufweist und deshalb mit minimalem Aufwand an Zeit und Lösungsmittel gereinigt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung soll der Volumenzähler und insbesondere seine Meßkammer möglichst ohne Toträume

und andere Flächen und Bereiche, in denen sich das Medium absetzen könnte, ausgebildet sein. Die Toträume der Lagerung werden durch freistehende Achsen minimiert- Diese Achsen sind starr und nur einseitig befestigt und erübrigen eine Führung oder Lagerung auf der gegenüberliegenden Seite. Zur Abdichtung der Gehäuseteile werden Flachdichtungen verwendet. Dadurch werden Toträume vermieden, wie sie beispielsweise bei O-Ring-Dichtungen und den dazugehörigen Nuten entstehen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind im Zentrum der Zahnräder Lagerbüchsen vorgesehen, deren Höhe der der Zahnräder entspricht oder minimal größer ist. Die Zahnräder sind dabei so ausgerichtet, daß ihre Oberfläche parallel und nah benachbart zur Oberfläche der Meßkammer ist. So werden einerseits Toträume möglichst vermieden und eine Reibung zwischen den Zahnrädern und der Meßkammerfläche durch die leicht erhöhten Lagerbüchsen verhindert. Ein direkter Kontakt zur Meßkammerwand ist also nur im Bereich des Zentrums der Zahnräder, also der Lagerbüchsen, vorgesehen.

Die Achsen weisen vorteilhafterweise einen Absatz auf, dessen Durchmesser im wesentlichen dem der Lagerbüchsen entspricht. So wird die sichere Halterung der Lagerbüchsen und damit auch der Zahnräder gewährleistet. Auf diese Weise entsteht eine sichere Führung der Zahnräder zu der Seite der Meßkammer hin, auf der die Achsen befestigt sind, und eine unerwünschte Reibung wird vermieden.

Zusätzlich können im Bereich des freistehenden Endes der Achsen Anlaufplatten in dem Gehäuse angeordnet sein. Die Anlaufplatten bestehen aus einem gehärteten Material und sind im wesentlichen plan zur Meßkammeroberfläche ausgebildet, wobei ihr Durchmesser im wesentlichen dem der

Lagerbüchsen entspricht. Dadurch erfolgt die Reibung zwischen den Lagerbüchsen und dem Gehäuse auf einer definierten Fläche, wodurch ein präziser Meßvorgang gewährleistet wird. Durch die Ausbildung innerhalb des Gehäuses wird eine plane und fluchtende Gestaltung der Meßkammer erreicht, so daß keine Toträume entstehen, in denen sich das zu messende Medium absetzen könnte.

Die Materialien der Anlaufplatten und der Lagerbüchsen sind günstigerweise so gewählt, daß sie eine Gleitpaarung bilden. Auf diese Weise wird eine besonders verschleißarme Berührung und Reibung erzeugt.

In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Höhe der freistehenden Achsen im wesentlichen der Höhe der Meßkammer. Zur Vermeidung von Toträumen sollte das gesamte Meßkammervolumen von den Zahnrädern ausgefüllt sein. Dabei ist es günstig, wenn die freistehenden Achsen ebenfalls über die gesamte Höhe der Meßkammer ausgebildet sind und so den Zahnrädern im gesamten Bereich Führung geben·

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Anlagern und Anhaften des Meßmediums an den Bauteilen des Volumenzählers durch eine geeignete Oberflächenbeschichtung verhindert. Dazu werden die Zahnräder, die Anlaufplatten, die Achsen und die Lagerbüchsen mit Chromnitrid (CrN) oder Titannitrid (TiN) beschichtet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist im Gehäuse eine Sacklochbohrung zur Aufnahme eines elektronischen Drehzahlsensors vorgesehen, wobei das Ende der Sacklochbohrung beabstandet von der Meßkammer ausgebildet ist. Auf diese Weise wird ein Eingriff in die Meßkammer vermieden und eine

plane Meßkammerwand, die keine Toträume bildet, aufrechterhalten. Bei einer Drehzahlmessung, die auf einem magnetischen Meßprinzip beruht, sollte das Meßkammermaterial und insbesondere die zwischen Sacklochbohrung und Meßkammer vorhandene Wandung aus einem magnetisch neutralen Material, also mit einer Permeabilitätszahl nahe eins gestaltet sein.

Günstigerweise ist die Form der Flachdichtung der Meßkammerform angepaßt. Möglich ist jedoch auch eine durchgängige Flachdichtung, in die die Anlaufplatten integriert sind. Vorteilhafterweise weist die Flachdichtung eine definierte Höhe auf, um die genaue Einpassung der Zahnräder in die Meßkammer sicherzustellen. Dazu kann eine vorgepreßte Flachdichtung verwendet werden, die dann eine definierte Höhe aufweist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Gehäuse aus höchstens zwei Teilen ausgebildet. Dadurch muß nur eine statt einer Vielzahl von Flächen abgedichtet werden, was zu einer Verringerung der Toträume beiträgt.

Ein Volumenzähler dieser Bauart kann besonders vorteilhaft für Messungen eingesetzt werden, bei denen das Meßmedium häufig gewechselt werden muß und eine Verunreinigung der nachfolgend gemessenen Flüssigkeit ausgeschlossen sein muß.

Bei Meßaufgaben, die eine gute Spülbarkeit des Volumenzählers erfordern, läßt ein erfindungsgemäßer Volumenzähler eine erhebliche Reduzierung der Spülzeit und des dazu notwendigen Lösungsmittelverbrauchs zu.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die Darstellungen in:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Volumenzähler in der Ebene der Lagerung der Zahnräder;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Volumenzähler in der Ebene der Ein- und Auslaufkanäle ohne Zahnräder;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen geöffneten Volumenzähler mit eingelegter Flachdichtung;

Fig. 4 eine Ausschnittsansicht der Zahnradlagerung; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Flachdichtung mit ausgeformter Meßkammer.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Volumenzähler in der Ebene der Lagerung der Zahnräder 2. Der Volumenzähler ist nach Art eines Zahnradmotors aufgebaut. Die beiden Gehäusehälften 6 und 7, die auch als Deckel und Boden bezeichnet werden können, werden durch eine Flachdichtung 1 abgedichtet. Im unteren Gehäuseteil 6 sind Achsen 9 befestigt, auf denen mittels einer Büchse 10 jeweils ein Zahnrad 2 gelagert ist. Innerhalb des Gehäuses 6, 7 ist eine Meßkammer 5 ausgebildet in denen die Zahnräder 2 vorgesehen sind. Ein Anlaufen der Zahnräder 2 an der unteren Meßkammerwand wird durch einen Absatz in der Achse 9 verhindert. Das Anlaufen der Zahnräder 2 an der oberen Meßkammerwand wird durch Lagerplatten 8, die im oberen Gehäuseteil 7 integriert sind, verhindert. Im oberen Gehäuseteil 7 ist außerdem eine Sacklochbohrung 11 nahe des Kopfkreises eines der Zahnräder 2 eingebracht, an der ein elektronischer Signalabgriff befestigt werden kann. Die Bohrung 11 hat keine Verbindung zur Meßkammer 5 und stellt deshalb auch keine

Beeinflussung der Spülbarkeit oder der Meßgenauigkeit dar.

In Figur 2 ist ein Schnitt durch einen Volumenzähler in der Ebene der Ein- und Auslaufkanäle 3, 4 ohne Zahnräder dargestellt. Sowohl der Einlaufkanal 3 als auch der Auslaufkanal 4 befinden sich im unteren Gehäuseteil 6 und führen in die Meßkammer 5. Im allgemeinen ist die Funktion des unteren Gehäuseteils 6, also des Bodens, mit der Funktion des oberen Gehäuseteils 7, also des Deckels, austauschbar. Das heißt, daß Ein- und Auslaufkanäle 3, 4, die Lagerung der Achsen oder die Zuführung der Sacklochbohrung 11 sowohl im unteren Gehäuseteil 6 als auch im oberen Gehäuseteil 7 vorgesehen sein kann.

Eine Draufsicht auf einen geöffneten Volumenzähler mit eingelegter Flachdichtung 1 ist in Figur 3 gezeigt. Ein Einlaufkanal 3 und ein Auslaufkanal 4 sind im Bereich der beiden kämmenden Zahnräder 2 angeordnet. Die Flachdichtung 1 ist in der Form an die Ein- und Auslaufkanäle 3, 4 und die Meßkammer 5 angepaßt.

In Figur 4 ist eine Ausschnittsansicht aus Fig. 1 dargestellt, in der die Achse 9 mit einem Absatz versehen ist, um ein Anlaufen der Zahnräder an der unteren Meßkammerwand zu verhindern. Eine Büchse 10 ist auf der Achse 9 befestigt und steht ein wenig nach oben über und steht in Berührungskontakt mit der Anlaufplatte 8.

Die in der Fig. 4 gezeigen Teile, also die Achse 9, die Büchse 10, das Zahnrad 2 und die Anlaufplatten 8 werden mit Chromnitrid oder Titannitrid oberflächebeschichtet, um ein Anhaften des zu messenden Mediums zu vermeiden. Das Zahnrad 2 und die Büchse 10 werden zweckmäßiger Weise gemeinsam beschichtet.

In Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Flachdichtung 1 dargestellt. Die Flachdichtung 1 enthält Ausnehmungen für Verbindungsschrauben und eine Ausnehmung in Form der Meßkammer 5. Hier ist jedoch auch eine durchgängige Flachdichtung 1 denkbar, bei der jedoch die Höhe der Zahnräder anders bemessen sein müßte. Bei der hier dargestellten Flachdichtung ist es wichtig, die Höhe der Flachdichtung 1 zu kennen, um die Zahnräder so dimensionieren zu können, daß ihre Oberseite bis nahe an die Oberfläche des oberen Deckelteils 7 reicht.

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Claims

Ansprüche

1. Volumenzähler in einem mehrteiligen Gehäuse (6, 7) mit einer Meßkammer (5), in der zwei miteinander kämmende Zahnräder (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (2) auf freistehenden Achsen (9) drehbar angeordnet sind und daß eine Flachdichtung (1) zur Abdichtung der Gehäuseteile (6, 7) vorgesehen ist.

2. Volumenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum der Zahnräder (2) Lagerbüchsen (10) vorgesehen sind, deren Höhe der der Zahnräder (2) entspricht oder minimal größer ist.

3. Volumenzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Zahnräder (2) parallel und nah benachbart zur Oberfläche der Meßkammer (5) ausgerichtet ist.

4. Volumenzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (9) einen Absatz aufweisen, dessen Durchmesser im wesentlichen dem der Lagerbüchsen (10) entspricht.

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5. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des freistehenden Endes der Achsen (9) Anlaufplatten (8) in dem Gehäuseteil (7) angeordnet sind.

6. Volumenzähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufplatten (8) aus einem gehärteten Material bestehen und im wesentlichen plan zur Meßkammeroberfläche in dieser ausgebildet sind.

7. Volumenzähler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Anlaufplatten (8) im wesentlichen dem der Lagerbüchsen (10) entspricht.

8. Volumenzähler nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Materialien der Anlaufplatten (8) und der Lagerbüchsen (10) eine Gleitpaarung bilden.

9. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der freistehenden Achsen (9) im wesentlichen der Höhe der Meßkammer (5) entspricht.

10. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (2), die Anlaufplatten (8), die Achsen (9) und die Lagerbüchsen (10) mit Chromnitrid oberflächenbeschichtet sind.

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11. Volumenzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (2), die Anlaufplatten (8), die Achsen (9) und die Lagerbüchsen (10) mit Titannitrid oberflächenbeschichtet sind.

12. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (6, 7) eine Sacklochbohrung (11) zur Aufnahme eines elektronischen Drehzahlsensors vorgesehen ist.

13. Volumenzähler nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Sacklochbohrung (11) beabstandet von der Meßkammer (5) ausgebildet ist.

14. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Flachdichtung (1) in Ihrer Form der Meßkammer (5) angepaßt ist.

15. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Flachdichtung (1) eine definierte Höhe aufweist.

16. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Flachdichtung (1) vorgepreßt ist.

17. Volumenzähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (6, 7) aus höchstens zwei Teilen besteht.