DEP0002302BA - Dichtefühler - Google Patents

Description

Für die kontinuierliche Messung der Dichte von Flüssigkeiten und Mischungen, d.h. zur Messung ihrer Konsistenz, Viskosität oder ihres Mischungsgrades, sind Fühler bekannt geworden, welche auf dem Rotationsprinzip beruhen. Der Fühler besteht beispielsweise aus einem in die Flüssigkeit eintauchenden, mit konstanter Drehzahl rotierenden Fühlkörper, dessen Reaktionsrooment ein Mass für die Flüssigkeitsreibung bildet. Dieses Reaktionsmoment wird bei Dichtefühlern bekannter Art entweder auf mechanischem Weg über einen Kraftverstärker direkt auf das Regelorgan übertragen, oder aber auf elektrischem Weg z.B. in Form einer Phasenlageverschiebung des antreibenden Motors gegenüber einer feststehenden Phasenlage gemessen.

Die Uebertragung des Reaktionsmoment β auf mechanischem Wege über Kraftverstärker bringt unvermeidliche Einflüsse der Reibung der Uebertragungsorgane mit sich, was sich in einer gewissen Unempfindlichkeit auswirkt. Die meist durch Zahnräder oder Klinkenräder erfolgende Kupplung der Fühlerausschläge mit dem Kraftverstärker ist der Abnutzung unterworfen und erfordert entsprechende Wartung und entsprechenden Unterhalt. Fühler dieser Art haben des Kraftverstärkers wegen einen relativ grossen Platzbedarf und werden j^b^^^^beaset^igei^AiÄÖs^ÄaöiigeÄ·immobil konstruiert.

Fühler mit elektrischer Messung des Reaktionsmoments erfordern relativ komplizierte elektrische Umwandlungs- und Uebertragungsorgane zur Umsetzung der Phasenlageverschiebung in eine verhältnis-11.Mai 1948. CM/w.

gleiche Drehzahl der Verdünnungswasserpumpe, ausserdem einen

Spezialmotor für deren Antrieb. s , ^

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C- -as-vorliegendeft" Erfindung *b4^ in«-Dichtefühler

für die Messung der Dichte (Konsistenz, Viskosität, Mischungsgrad) von Flüssigkeiten und breiartigen Mischungen mit unter dem Einfluss eines Antriebes mit konstanter Drehzahl stehenden* in dem

Messflügels entstehende Reaktionsmoment eine Messfeder spannt und die Verdrehung zwischen Messflügel und Antrieb mechanisch ■jf¹ einen Geber übertragen wird.

Der Geber ist vorzugsweise als elektrischer Geber ausgebildet und überträgt seinerseits den Messwert stetig auf elektrischem Wege auf ein Empfangsgerät, welches zur Fernanzeige, Registrierung oder Regelung, sowie) y^efir^SsmirdieΒ6Γ1·Γ'«ί· dient« Im Falle der Regelung wirkt das Empfangsgerät seinerseits auf ein Regelorgan, z.B. ein Ventil, welches die Dichte der Flüssigkeit beispielsweise durch Wasserzumischung verändert.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen;

Fig. 1 das Gerät im Schnitt und

Fig. 2 eine Ausführungsform eines KupplungsStückes in Draufsicht.

In der Fig. 1 bedeutet 1 eine Grundplatte, die auf Säulen 2 bzw. 3 Zwischenbühnen 4? 5 trägt, die zur Unterbringung des Messwerkes dienen, während das Ganze durch eine Schutzhaube 6 geschlossen ist. Eine Messflügelwelle 7 ist in zwei Kugellagern 8, 9 gelagert, die ihrerseits auf einer Hülse 10 gegengelagert sind. Letztere ist mittels zweier Kugellager 11, 12 drehbar in der Grundplatte 1 und der Zwischenbühne 4 gelagert und wird über Ritzel 13, Zahnrad 14 und Ritzel 15, Zahnrad 16 durch einen Motor mit konstanter Drehzahl, z.B. einen Synchronmotor 17, angetrieben. Eine topfförmige Erweiterung 18 des oberen Endes der Hülse 10 enthält

eine Messfeder 19, deren äusseres Ende mit der tepfförmigen Erweiterung 18 der Hülse 10 und deren inneres Ende mit einer Nabe 20 verbunden ist. Letztere sitzt drehbar auf eiern oberen Ende der Messflügelwelle 7 und ist mit ihr über eine dort fest angeordnete Kugelkupplung 21 verbunden, welche ausschnappt, wenn die Messflügelwelle 7 gegenüber der Hülse 10 über einen gewissen Grad hinaus verdreht wird. !Diese Sicherheitsvorrichtung dient zum Schütze der Messfeder gegen Ueberlastung. Der obere Flansch der Nabe 20 ist als Kurvenscheibe 22 ausgebildet, etwa wie.dies in der Pig, 2 dargestellt worden ist, auf welche^eine an einem Winkelhebel 23 angeordnete Laufrolle 24 abrollt. Der Winkelhebel 23 ist seinerseits auf der topfförmigen Erweiterung 18 der Hülse Iß gelagert und betätigt über ein zentrisch angeordnetes Kugejp und eine Zugstange 26 einen Zeiger 27 und damit einejUeßs® 28 eines elektrischen Messgebers 29· Der Zeiger 27 bestreicht eine Skala 30. Zum Schütze des unteren Kugellagers 11 ist eine Schutzhaube 31 vorgesehen, die an der Grundplatte 1 befestigt ist und durch welche die Messflügelwelle mit Spiel hindurchgeführt ist. Am unteren Ende der Messflügelwelle sitzt der eigentliche Messflügel, welcher beispielsweise als vierblättriger Propeller 36 ausgeführt ist, dessen Blätter so geneigt sind, dass das zu überwachende Medium von unten nach oben gefördert wird. Um den möglichen Verdrehungswinkel zwischen Messflügelwelle und der topfförmigen Erweiterung, die, da sie zur Unterbringung der Messfeder dient, auch als Federgehäuse bezeichnet werden kann, zu begrenzen, weist die linke Seite der Nabe 20 zwei Anschläge 32, 33 auf, zwischen denen ein Fortsatz 34 des Federgehäuses 18 frei beweglich angeordnet ist; Eine Spannfeder 35, die an einer Verlängerung des Zeigers 27 und an der Zwischenbühne 5 angreift, hebt die Totgänge in den Gelenken der Uebertragungseinrichtung auf,

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung beruht auf der fortlaufenden Messung des zur Aufrechterhaltung einer konstanten Drehzahl notwendigen Drehmomentes, welches eine Funktion der Dichte, Konsistenz, Viskosität oder des Mischungsgrades des zu überwachenden

Medium ist. Dieses Drehmoment spannt die Messfeder 19 um einen gewissen Winkel vor, welch letzterer über die Kurvenscheibe 22 ■und die Uebertragungeteile 24_S 23, 25, 26 und 28 auf den Messgeber 29 übertragen wird.

Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, dass infolge der getroffenen Trennung des antreibenden vom messenden Teil des Fühlers an der Messflügelwelle lediglich die Reibung der Kugellager 8 und 9, sowie der Uebertragungsteile 22, 24, 23» 25, 26 und 28 wirksam ÜS&ä, welche durch entsprechende^Ausbildung der Gelenke als Kugellager, klein gehalten werden). Die geseilte Reibung des Getriebes und des Motors geht nicht in die Messung ein. Ausserdem ist es durch eine einfache Massnahme möglich, auch die auf den messenden Teil wirkenden Reibungen unwirksam zu machen. Zu diesem Zwecke wird der Propeller 36 des Fühlers so ausgeführt, dass dessen Blätter um einen geringen Betrag, ungleich lang sind, dadurch wird das Reaktionsmoment über eine Umdrehung infolge ungleicher Strömung der Flüssigkeit etwas ungleichförmig. Dies hat zur Folge, dass die Winkelgeschwindigkeit der Messwelle bei ;jeder Umdrehung um einen kleinen Betrag schwankt, was den Uebertragungsorganen auf den Messgeber eine hin- und hergehende Bewegung verleiht. Dadurch wird die Haftreibung in allen Gelenken periodisch überwunden und der messende Teil ist durch diese Massnahme praktisch reibungsfrei.

Der Propeller fördert von unten nach oben um sein Eintauchen zu gewährleisten. Durch die Tatsache der Förderung fliesst pro Zeiteinheit mehr Flüssigkeit am Fühler vorbei ale ohne Förderung, sodass der Fühler einen besseren Mittelwert misst als ein Fühler ohne Förderung,

Die Ansprechempfindlichkeit dieses Fühlers ist dementsprechend sehr hoch, was bei seiner Verwendung als Reglerfühler die Regelvorgänge erleichtert und eine schnelle und genaue Regelung ergibt.

Für die Regelzwecke erfolgt die Einstellung auf den gewünschten Sollwert nicht am Fühler selbst, sondern an einem

besonderen, im Regelgerät eingebauten Einstellgeber, welcher mit dem Messgeber in elektrischer Wirkungsverbindung steht und gemeinsam mit diesem das Regelinatrument beeinflusst.

11. Mai 1943.CM/w.

Claims (11)

Patentansprüche ,

1.) Dichtefühler für die Messung der Dichte (Konsistenz, Viskosität, Mischungsgrad) von Flüssigkeiten oder breiartigen Mischungen mit unter dem Einfluss eines Antriebes mit konstanter Drehzahl stehenden^ in dem zu überwachenden Medium drehenden?Meesflügel, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Abbremsung des Messflügels entstehende Reaktionsmoment eine Messfeder spannt und die Verdrehung zwischen Messflügel und konstantem Antrieb mechanisch näet' auf einen Geber übertragen wird,

2.) Dichtefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messflügelschaufeln sur Messflügelachse geneigt angeordnet sind, derart, dass durch Propellerwirkung die Flüssigkeit in Achsrichtung gefördert wird.

3.) Dichtefühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messflügelschaufeln ungleichartig ausgebildet sind, so^dass durch vibrierende Bewegung der Messteile Haftreibung und Gelenkspiele unwirksam werden,

4.) Dichtefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messflügelachse mit der Messfeder über eine nachgiebige Kupplung verbunden ist, derart, dass eine Ueberbeanspruchung der Messfeder bei zu hohen Reaktionsmomenten verhindert wird.

5.) Dichtefühler nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Kupplung als Friktionskupplung ausgebildet ist.

6.) Dichtefühler nach Anspruch 1 und 4» dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Kupplung al Bügelkupplung ausgebildet ist«

7.) Dichtefühler nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Kupplungsteil mit dem innsBen Ende der Messfeder verbunden und als Kurvenscheibe ausgebildet ist, deren Stellung ein Winkelhebel abfühlt, der mit dem äusseren Ende der Me ssfeder verbunden gelagert ist und an dessen zweiten Hebelarm in der Verlängerung der Messflügelachse eine Uebertragungssteile

angeordnet ist von welcher die Verdrehung zwischen Kurvenscheibe und Federgehäuse auf den Geber übertragen wird,

8.) Diohtefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannfeder vorgesehen ist, derart, dass Totgänge der Messeinrichtung unwirksam sind.

9.) Dichtefühler nach Anspruch 1 und 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmoment ausser auf einen Geber noch auf eine Anzeigeeinrichtung übertragen wird.

10.) Dichtefühler nach Anspruch 1, 7 "und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebertragangsstelle des Winkelhebels für die Verdrehung zwischen Kurvenscheibe und Federgehäuse über eine Zugstange mit einem Hebel verbunden ist, dessen Achse den Geber verstellt und an dessen einem Ende die Spannfeder angreift, wogegen sein anderes Ende den Zeiger der Anzeigeeinrichtung bildet.

11. Mai 1948« Cl/l/w.