JP2015525885A - 歯車式流量計 - Google Patents

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Abstract

本発明は流体の流量を測定する歯車式流量計に関し、少なくとも1つの測定歯車が内部に配置される歯車室と、少なくとも1つの測定歯車の端面に沿って歯車室の境界を定める底部及びカバー部とを有し、各回転の心棒が各測定歯車の中心に設けられ、各測定歯車は回転自在に取り付けられ、少なくとも1つの測定歯車を回転させるように流体を歯車室を通して運ぶことができ、歯車回転を検知する測定部と、歯車回転に基づき歯車室を通る流体の流量を測定する算出部とを有する。本発明に係る歯車式流量計は、各収容領域が各測定歯車と底部の間、及び各測定歯車とカバー部の間に設けられ、各測定歯車を取り付けるために収容領域内に複数の転動要素が配置され、複数の転動要素は各測定歯車、各回転の心棒、及び底部又はカバー部と直接接触し、複数の転動要素は、当該転動要素が接触する、回転の心棒と、測定歯車と、底部又はカバー部とに対して全体として移動可能である。

Description

本発明は、請求項1の前提部に基づく歯車式流量計に関する。
歯車式流量計は、原則的にはあらゆる流体の流量を測定するために使用できる。これらの流体は、例えば、塗料、接着剤、エタノール、溶剤、添加剤、微量の化学製品、ガソリン、軽油等である。ディーゼルエンジンの場合、特に噴射量を確認できる。
流体の流量を測定する一般的な歯車式流量計は、歯車室を有し、その中に少なくとも1つの測定歯車を設ける。歯車室には、底部とカバー部があり、それらは少なくとも1つの歯車の端面に沿って歯車室の境界を定める。各測定歯車の中心に回転の心棒がそれぞれ設けられ、各測定歯車は回転自在に取り付けられ、流体は歯車室を通って運ばれ、少なくとも1つの測定歯車を回転させる。さらに、そのような歯車式流量計は歯車回転を検出する測定部と、歯車室を通る流体の流量を歯車回転に基づき測定する算出手段を有する。
これらの歯車式流量計の場合は、流体は歯車室を通って少なくとも1つの測定歯車の隣り合う歯と歯車室の壁との間を運ばれる。少なくとも1つの測定歯車の動作誤差は流体の貫流量に影響し、これは測定精度の低下につながる。
図5に従来の歯車式流量計1の断面略図を示す。歯車式流量計1は、本体11の凹部内に収容される少なくとも1つの測定歯車13を有する。この凹部はカバー部12によって閉じられ、歯車室を形成する。流量の測定対象となる流体は、本体11内の供給路10を介し、歯車室に入る。流体が歯車室内を通る際、測定歯車13が回転する。測定歯車13の回転を検出して貫流量を測定する。
測定歯車13を回転自在に取り付けるため、棒状の回転の軸14が測定歯車13の中心を通して設けられる。回転の軸14は、本体11から歯車室を通ってカバー部12へ延伸する。測定歯車13は、2つの深溝玉軸受15を介し回転の軸14に取り付けられる。2つの玉軸受15の間には、スペーサリングが設けられる。スペーサリングは更に回転の軸14を囲む。さらに、示された例では、軸受が回転の軸14の周囲のカバー部12の凹部内に設けられる。別の軸受が測定歯車13の下の本体11内の対応する凹部に配置される。
これらの部品によって、特に深溝玉軸受15によって、測定歯車13の低摩擦回転が容易となる。
そのような深溝玉軸受15の断面略図を図6に示す。深溝玉軸受15は、複数の玉、すなわち複数の転動体16を有し、転動体16は内輪17と外輪18とに接触する。内輪17は図5に示す回転の軸14を囲み、運転中、回転の軸14に対して固定される。外輪18はその外周面で測定歯車13と接触し、運転中、測定歯車13に対し固定される。さらに、内輪17と外輪18は、2つの密閉用円板19によって結合され、保持器(図示せず)が転動体16を玉軸受15内部に保持する。
この玉軸受15には部品間に隙間があるので、玉軸受15の部品間で望ましくない移動が生じ得る。これは図6における内輪17と外輪18とのずれによって表わされる。このような隙間を減少させるため、図6の上側、下側、又はその両方に補償円板を設けることができる。これによって、測定歯車の動きの乱れを確実に軽減できる。それにも関らず測定歯車が軽微に傾き、貫流量測定が不正確になることもあり得る。さらにその隙間によって転動体16周辺で漏洩流が発生することもあり得る。このような漏洩流は貫流量の判断における正確性に悪影響を及ぼす。さらに、測定歯車の回転中の摩擦は、測定を不正確にするだけでなく、始動トルクも高くするので、低流量の測定が妨げられる。
実開昭62−51232号公報は、歯車式流量計を開示する。2つの測定歯車が使用される。それらの取り付け用に、各測定歯車の内側空間には、環状部材がある。この環状部材は複数の玉と接触する。これらの玉によって低摩擦の取り付けが実現する。
さらに歯車式流量計は、WO2007/104517とEP0393294A1とから既知である。それぞれにおいて、2つの測定歯車が使用され、ころ軸受を介して保持される。
実開昭62−51232号公報 国際公開第2007/104517号 欧州特許出願公開第0393294号明細書
本発明の目的は、可能な限り正確で同時に構成が単純な貫流量測定を容易にする歯車式流量計を提供することであると考えることができる。
この目的は、請求項1の特徴を有する歯車式流量計によって達成される。
本発明に係る歯車式流量計の好適な変更点は、従属請求項の特徴事項であって、さらに下記に特に図と関連して説明する。
上記の種類の歯車式流量計に関する本発明に従えば、各測定歯車と底部、及び各測定歯車とカバー部の間に収容領域が設けられ、この収容領域には、測定歯車をそれぞれ取り付けるための複数の転動要素が配置される。本発明によるとさらに複数の転動要素が各測定歯車、各回転の心棒、底部又はカバー部と直接接触し、各転動要素は接触する回転の心棒、測定歯車、底部又はカバー部に対して全体として移動可能である。
漏洩流と摩擦を低減するため、引きずりトルク又は測定歯車の傾斜する動きは可能な限り低いことが望まれる。これは、転動要素の回転軸線が可能な限り外側に位置する場合に達成される。本発明は、より大きな従来の玉軸受を使用することによって回転軸線を外側へ変位させることは、それによって測定歯車の厚みが薄くなり十分な強度と安定性を得られなくなることから意味がないという認識に基づく。測定歯車と回転の心棒自体によって転動要素の転走面を形成することが本発明の発想の中心である。それによって取り付けに必要なスペースを回転の心棒の半径方向において削減できるので好適である。スペースの広さは、転動要素の直径に等しくできる。取り付け用に必要なスペースの削減によって、引きずりトルクを減らすために転動要素の回転軸線をさらに外側に配置する際、測定歯車の十分な厚さと材料強度も確保できる。
さらに少なくとも1つの測定歯車の取り付けに必要な部品数を減らすことも本発明の中心的な発想とみなすことができる。このように従来の深溝玉軸受を個々に独立した複数の転動要素または転動体に換える。このため転動体と回転の心棒とを隔てる玉軸受の内輪17を省略できる。本発明によると、その代わりに転動要素は直接回転の心棒に接触する。同様に、転動要素と測定歯車の間の玉軸受の外輪も省略できる。本発明によると、その代わりに転動要素は直接測定歯車に接触し、それらの間に他の部品は介在しない。
さらに、測定歯車は端面において転動要素を介して取り付けられる。本発明によると、このため、カバー部と測定歯車の間の収容領域内の転動要素は、カバー部及び測定歯車に直接接触する。同様に、底部と測定歯車の間の収容領域内の転動要素は、底部及び測定歯車に直接接触する。このため転動要素は収容領域内において、回転軸線の方向、つまり回転の心棒の長手方向と、半径方向の両方における取り付けを行うので好適である。
取り付け用の部品間の隙間は、全部品の製造公差によって決定される。従来の玉軸受と比べて本発明では部品数が削減されるので、例えば転動要素に対する製造公差をより厳しくすることなく、組み立て体の全体の隙間を削減できるので好適である。
転動要素は1つの丸みのある物体と理解できる。したがって、各転動要素は、隣接する回転の心棒、隣接する測定歯車、カバー部及び底部に対して全体として移動可能である。このため転動要素は、回転の心棒又は測定歯車に対して移動可能ではない部品も含む玉軸受全体として理解するべきではない。
本発明の具体的なメリットとしてみなすことができる点は、測定歯車とその回転の軸との間の部品数を削減することによって、これらの部品の隙間を削減することができることである。これによって回転の軸周りの漏洩流が削減される。さらに、測定歯車の傾斜する動きも削減される。そのため歯車の回転に伴い運ばれる流体量の正確さが増す。
本発明に係る歯車式流量計の更なる重要なメリットは、洗い流し性能の向上である。これは深溝玉軸受を用いる従来の歯車式流量計と比較し、測定歯車の取り付け用部品数を削減したことによって達成される。流体が例えば塗料である場合、完全な洗浄は特に重要となる。
微量の流体の測定に関しても明らかに向上する。従来の歯車式流量計は、相対的に強い摩擦のため始動時に強い力を必要とし、約5cm/分の体積流量以上からのみ効果的な正確な結果を得られる。一方本発明に係る歯車式流量計では摩擦が軽減された結果、既に2cm/分以下の体積流量を測定可能である。
本発明で使用される測定部は、原則ではあらゆるタイプの物を使用でき、静電容量センサ、誘導センサ、光センサ、又は超音波センサから設計できる。これによって、例えば、測定歯車の歯の1つが測定位置にあるかどうかを検出できる。この情報によって単位時間当たりの通った歯数を計数可能である。2つの隣接する歯の間のスペースで運ぶことが可能な流体の量は、キャリブレーション測定によって調べて判断することができる。このように単位時間当たり流れた流体量は単位時間当たり測定位置において検出された歯数によって、つまり歯車回転によって判断可能である。
貫流量を測定する算出部は、歯車室と共通の筺体内、又は例えばコンピュータのソフトウェアとして外部に配置してもよい。
本発明に係る歯車式流量計の好適な変形では、各回転の心棒は、固定された回転の軸によって形成され、各測定歯車は転動要素を介して回転軸に対して回転自在に取り付けられる。回転の心棒はカバー部及び/又は底部に固定して接続してもよい。測定歯車は一方の端面から他方の端面へ中央開口部を有してもよい。回転の心棒はこの開口部を貫通する。中央開口部の表面は、歯車の内側面である。本実施形態では、測定歯車は、回転の心棒に接触し、この回転の心棒とは逆側で測定歯車にも接触する転動要素によって、回転の軸に対して垂直に取り付けられる。
または、別の好適な変形では、各回転の心棒は、各測定歯車に固定して結合される回転する軸によって形成してもよい。これによって測定歯車は回転の心棒と一緒にしか回転しない。結果的に、ここでは回転の心棒と底部又はカバー部との間の摩擦接触を防止できる。これには、底部とカバー部に凹部を設け、この凹部内に各回転の心棒を延伸させる。そして、回転軸線を横切る方向における回転の心棒と測定歯車の取り付けは、回転の心棒に接触し、回転の心棒の逆側の底部又はカバー部にも接触する転動要素によって可能となる。
本発明に係る歯車式流量計の好適な実施形態では、各収容領域は、測定歯車の端面のくぼみ又は底部とカバー部のくぼみである段状間隙によって形成される。各段状間隙は回転の心棒に向かって開口する。
回転する軸として形成される回転の心棒の場合は、好適には底部及びカバー部に凹部を設けそこへ回転の心棒を延伸させる。この実施形態では、各測定歯車用の段状間隙は底部とカバー部とに形成されることが好ましい。それにより、各段状間隙は、回転の心棒が延伸する凹部に向かって開口する。
固定した回転の軸の回転の心棒の場合、収容領域は測定歯車のくぼみとして形成することが好ましい。測定歯車の段状間隙内の転動要素は、端面まで又は端面を越えて、また歯車の内側面まで又は歯車の内側面を越えて突出する。
転動要素が段状間隙及び回転の心棒の両方に接触するためには、回転の心棒の外周から段状間隙の外周端までの距離を転動要素の直径に等しいか又はそれ以下とする。測定歯車と対応する固定された回転の心棒との接触、又は回転する回転の心棒と底部又はカバー部との接触を避けるためには、段状間隙の半径方向の幅を転動要素の直径よりも短いように選択する。例えば、半径方向の幅は5%〜20%、好ましくは10%から15%短くし、転動要素が段状間隙から回転の心棒に向けて突出するようにする。これにより転動要素を回転の心棒に接触させ、同時に測定歯車と回転の心棒との望ましくない接触を防ぐ。
原則としては、段状間隙の断面形状は任意の形状にすることができる。しかしながら、各段状間隙は測定歯車の回転軸線に交差するように延びる底壁と回転軸方向に延びる側壁とを有し、転動要素は、転動要素が内部に配置される段状間隙の側壁と底壁に直接接触することが望ましい。
このため側壁は回転軸線に対して平行とするか、又は底壁の回転軸線に対する傾斜角度よりも小さな角度で傾斜させてもよい。転動要素が2ヶ所(具体的には側壁と底壁)で段状間隙に接触する限り、転動要素を安定して位置決めすると共に望ましくない隙間を制限できる。
各段状間隙の底壁と側壁との間に丸みのある又は傾斜した移行領域を設けると、段状間隙を洗浄したり洗い流したりすることが特に容易になる。さらに、これによって、漏洩流や望ましくない堆積を生じる空間となる転動要素周りの中空部が減少する。
収容領域とその中に収容される転動要素との間の中空部は、丸みのある移行領域の曲率半径を転動要素の半径から最大20%(好適には最大10%)ずらす場合に、特に減少できる。曲率半径は、転動要素の半径より大きくしても小さくしてもよい。
しかしながら、原則では移行領域は底壁と側壁とに対して傾斜する1つ又は複数の平面としてもよい。
好適には少なくとも2つの測定歯車を歯車室内で互いに噛み合うように配置する。各測定歯車は、歯車室の壁に面する領域における歯間で流体を通す。測定歯車が互いに噛み合う限り、測定歯車と測定歯車の間の流体の流れは防止される。測定歯車の1つを測定することで歯車の回転を判断するには十分である。測定歯車は互いに異なる回転の軸を有し、転動要素を介して本発明に係る方法で各々取り付けられる。
収容領域が形成される端面は、回転軸線に交差する又は垂直である測定歯車の側面であると理解できる。このため各測定歯車は、転動要素が回転の心棒に接する2つの収容領域を有することができる。これら2つの接触部によって、回転の心棒に対する測定歯車の安定した向き、つまり回転軸線の半径方向に対する安定した向きを確保できる。両方の端面から転動要素が突出する場合、測定歯車の端面と底部及びカバー部との望まれない摩擦を更に防止できる。
歯車室の形状について、好適な実施形態では、底部及び/又はカバー部はへこみを有し、その中に少なくとも1つの測定歯車が配置される。これによって歯車室は、測定歯車の端面に沿って、さらに測定歯車の外周部を底部及びカバー部によって境界が定められる。
歯車室の境界を定めるこのような2部構造の代わりに、3部構造としてもよい。これによって歯車室は少なくとも1つの測定歯車の端面に沿って同様に底部及びカバー部によって境界が定められ、中間体が設けられて、歯車室の側方の境界が定められる。中間体は少なくとも1つの測定歯車の側方を囲む。中間体、底部及びカバー部は、少なくとも3つの部品から構成され互いに結合される。歯車室の側方の境界決定は、測定歯車の回転軸線と交差する面内(特に垂直面)内の境界として理解できる。2部構造とは対照的に、この3部構造では底部に測定歯車を収容するへこみを設ける必要はない。このため底部とカバー部の歯車室に面する面の精密な機械加工が好的に簡易化できる。
機械加工の簡易化のメリットが特に顕著となる実施形態は、底部とカバー部が歯車室に面して転動要素を支える平面を有し、転動要素が直接その平面に接触する場合である。転動要素を収容する収容領域は、このため第1方向において底部又はカバー部によって境界が定められ、別の方向において回転の心棒によって境界が定められ、さらに回転の心棒の反対側及び底部又はカバー部の反対側は、測定歯車によって境界が定められる。
転動要素と底部及びカバー部の各近隣領域との間の摩擦を可能な限り抑えるには、転動要素と接する底部とカバー部の領域を滑らかにすることが好ましい。2部構成の歯車室では必要となる測定歯車を収容するへこみが底部およびカバー部になく、代わりに少なくとも歯車室の領域には、区切りや歯車室の側面の境界からの突出が何もない場合に、滑らかにする機械加工を比較的容易に正確に実行できる。ただし2部構造も例えば精密に製造する部品数の削減という点では好適である。
取り付け用の部品の摩耗やいたみを低減するため、転動要素の表面を硬くすることは好適である。測定歯車か、底部か、カバー部か、回転の心棒か、又はそれらの部分的もしくはすべての組み合わせは、少なくとも転動要素に面している領域において硬くしたり、コーティングしたりしてもよく、コーティングの硬さはコーティング部分の近隣の素材よりも硬くする。例えば、測定歯車の収容領域の壁を硬くし、測定歯車の他の領域は硬くする必要は一切ない。同様に、測定歯車の収容領域をコーティングし、コーティングの硬さを測定歯車よりも硬くしてもよい。
流体は、原則的にはいかなる方法によっても、底部、カバー部及び中間体内の経路を通り、歯車室へ及び歯車室から運ぶことができる。ただし中間体が歯車室へ及び歯車室から流体を運ぶ経路を有さず、このため底部又はカバー部が流体を歯車室へ供給する流体入口を有し、さらに流体を歯車室から排出する流体出口を有する場合に、特に精密な測定と比較的安価な製造が可能となる。このため底部とカバー部とは回転軸線の方向に対し異なるように延伸してもよい。特に、底部はカバー部よりも大きく延伸してもよい。
さらに3部構造によって、底部とカバー部は、厚さが異なる測定歯車、つまり回転軸線方向寸法が異なる測定歯車にも使用できる。中間体のみ各状況において使用される測定歯車の厚さに対応して選択する必要がある。
本発明にかかる歯車式流量計の好適な変形では、転動要素は収容領域内で互いに接触するように配置される。転動要素の収納部への挿入を容易にするためには、使用される複数の転動要素の周方向に沿った寸法の合計よりも収容領域の周長を長くし、すべての転動要素が相互に接触するわけではないようにする。そのような配置は、転動要素が収容領域内の玉軸受保持器なしで構成される場合に特に実施される。転動要素と保持器間の摩擦が排除されるので好適である。さらに、転動要素間を離して保持する場合と比べて転動要素の数を多くできるので、摩擦を低減する効果があり、力の良好な伝わりを容易にする。
転動要素は、原則いかなる丸みのある形状でもよいが、好適には玉である。玉の対称性によって、収容領域内で玉を方向づける手段を必要としないので、好適である。転動要素は代わりに端面が外へ向けて湾曲する筒型でもよい。
複数の実験によって、測定歯車の傾斜は、玉が従来型の歯車式流量計における玉軸受の玉よりも比較的に小さい場合に特に小さくなることが判明した。本発明の1つの実施形態では、玉の直径は2mm未満、好適には1.3mm未満である。
本発明に係る歯車式流量計の1つの実施形態例の斜視図である。 図1の歯車式流量計の断面図である。 本発明に係る歯車式流量計の1つの実施形態例の部分図である。 本発明に係る歯車式流量計の別の実施形態例の部分図である。 従来の歯車式流量計の断面図である。 周知の深溝玉軸受の断面図である。
本発明の更なる特徴と効果について添付の略図を参照して説明する。
図中、同じ部品や同じように動作する部品は、概して同じ参照符号によって識別される。
本発明に係る歯車式流量計100の実施形態の例をまず図1及び図2を参照して説明する。図1は流量計100の斜視図を示し、図2は歯車式流量計100の両回転の軸を通る断面図を示す。
歯車式流量計100は基本的な部品として、歯車室50、歯車室50内に配置される2つの測定歯車20,21、各2つの測定歯車20,21用の回転の心棒30,31、測定歯車20,21を取り付けるための転動要素40を有する。
原則的には、1つの測定歯車20であっても十分であって、逆に2つよりも多数の測定歯車があってもよい。
好適には、流体は、一方の測定歯車20,21の隣り合う歯と歯の間によってのみ歯車室50を壁に沿って通過する。この流れによって、流体は測定歯車20,21を動かす。測定歯車20,21の一方又は両方の回転を検出すれば、流体の流量を判別できる。この目的で、測定部60が設けられる。測定部60は、単位時間当たり測定位置を通過した測定歯車の歯数を計数する。算出部70は、図1において単に概略的に示されているが、測定部60の測定情報を使用し、歯車室50を通る流体の流量を測定する。
流体の流量を正確に測定するため、好適には測定歯車20,21の隣り合う歯と歯の間を常に同じ量の流体が運ばれるようにする。さらに、測定歯車20,21の回転に伴う摩擦をできる限り小さくし、時間的に一定にする必要がある。このため、測定歯車20,21の取り付け時の隙間を小さくし、傾斜運動を可能な限り少なくすることが好適である。
本発明によると、これは各回転の心棒30,31への測定歯車20,21の新しい形式の取り付け方法によって達成できる。この取り付けについて図3を参照し第1実施形態を詳細に説明する。図3は、測定歯車20と付随の部品の部分図である。測定歯車20は、中央開口部を有し、その内部を回転の心棒30が通り、回転の心棒30はここでは固定された回転の軸32として設計されている。回転の心棒30を中心とした測定歯車20の低摩擦回転を容易にするため、転動要素40が設けられ、転動要素40は測定歯車20と回転の心棒30との両方に直接接触する。ここでの測定歯車20の取り付けは、図6に示すような深溝玉軸受を使用する従来の歯車式流量計の取り付けとは異なる。従来型の場合、転動要素は測定歯車には接触せず、介在する玉軸受の外輪に接触する。さらに、従来の歯車式流量計では、転動要素は測定歯車の回転の心棒に直接接触せず、代わりに玉軸受の内輪に直接接触する。
本発明によれば、ここでは玉40として構成される転動要素40が転がる転走面は、測定歯車20と回転の心棒30によって直接形成され、内輪、外輪及び保持器は省略される。
このため玉の回転軸線の直径は、従来の組み立て体よりも大きくできる。測定歯車20の傾斜点は、このため従来の歯車式流量計よりも外側に位置する。これによって測定歯車20の引きずりトルクが効果的に低くなる。
さらに本発明によると、保持器に対する玉の摩擦がないので、測定歯車はより容易に回転する。玉軸受の多くの部品がないことによって玉40の表面、測定歯車20及び回転の心棒30の洗浄のための洗い流しが簡素な方法で可能となる。
図3における本発明に係る歯車流量計では、個別のスペーサも省略される。従来の歯車流量計では、スペーサは測定歯車の上端面の転動要素と下端面の転動要素との間の歯車の内側面に配置される。本発明では代わりにこの役割は測定歯車20本体自体によって果される。
玉40を望ましい位置に固定するため、測定歯車20には2つの収容領域24が設けられ、その中に玉40が配置される。2つの収容領域24は測定歯車20の2つの端面に環状のくぼみとして加工し形成してもよい。収容領域24は、このように歯車の内側面23に位置し、回転の心棒30に向かって開口し、段状くぼみ25を形成する。
測定歯車20をより容易に洗浄するには、測定歯車20の収容領域24の側壁と底壁、つまり回転軸線に沿う方向に延びる側壁と、回転軸線に対し交差する方向(特に垂直方向)の底壁とは、お互いに対して直角に交わらないようにする。代わりに図3の右半分に示すように、収容領域24の側壁と底壁との間に傾斜した又は丸みのある移行領域を設けてもよい。これによって、洗い流しのできない又は難しい死角を避けることができる。
収容領域24の幅は、つまり回転軸線に対して径方向の長さは、本実施形態では玉40の直径よりも短い。このため玉40は歯車の内側面23よりも内側に突出するので、内側面23は回転の心棒30と接触しない。同様に、測定歯車20の端面からの収容領域24の深さは、玉40の直径よりも浅い。このため玉40は端面からも突出する。測定歯車20の端面に隣接する底部52とカバー部56は、玉転動要素40のみに接触し、測定歯車20には接触しない。このため測定歯車20の回転中の摩擦は、低減される。
測定歯車20の領域では、摩擦を低減するよう底部52とカバー部56は平面であって滑らかである。
底部52は開口部を有し、そこを通って回転の心棒30は延伸し、歯車室を通ってカバー部56まで延伸する。これによって回転の心棒30は底部52の開口部内に挿入又は締まりばめとなるよう押し込むことができる。または、回転の心棒30を底部と一体型として構成してもよい。示された実施形態では回転の心棒30はカバー部56に隣接する。しかしながら、カバー部56にも回転の心棒30を収容する開口部を設けてもよい。
中間体54は、底部52とカバー部56との間に位置し、中間体54は測定歯車20,21を囲み、歯車室50の側方境界を定める。そのような中間体を図1と2に示す。
これらの図はさらに底部52が流体入口53を有することを示す。流体はこの流体入口53を介して歯車室50へ運ばれる。流体出口(ここでは図示せず)は歯車室50から流体を出し、底部52又はカバー部56に形成される。
本発明に係る歯車式流量計100の別の実施形態例の概略を図4に示す。図3に示した実施形態例とは異なり、回転の心棒30はここでは回転する回転の軸33として設計される。回転の心棒30は測定歯車20に固定して接続される。これによって測定歯車20と回転の心棒30の両方は、回転軸線34を中心に回転する。
本実施形態では、各測定歯車20に対し同様に、転動要素40と2つの収容領域24とが設けられる。収容領域24は、ここでは測定歯車20内のくぼみとして形成されず、代わりに底部52とカバー部56内のくぼみとして形成される。転動要素40は各収容領域24と接触し、つまり底部52又はカバー部56の2側面、具体的には収容領域24の底壁と側壁に接触する。さらに、転動要素40は、回転軸線34に平行な方向において測定歯車20の端面と接触し、これによって回転軸線34の方向における取り付けが実施される。回転軸線34と垂直な面においての取り付けは、転動要素40が回転軸線34と平行に延びる回転の心棒30の外周面と接触することによって実施される。
底部52とカバー部56は、各々凹部57を有し、その中へ回転の心棒30が突出する。凹部57は、へこみ又は溝として形成してもよい。転動要素40用の収容領域24は凹部57の周りを環状に延伸し、凹部57に直接隣接する。収容領域24は、このように段状くぼみ25を形成し、測定歯車20の各端面と凹部57とに向かって開口する。
最後に、歯車室は2つの部品で囲まれている。底部52はへこみ(図4では詳細は省略)を有し、その中に測定歯車20が挿入される。このへこみによって歯車室の側方の境界が規定される。
新しい形式の取り付け方法の結果、本発明に係る歯車式流量計の測定歯車にかかる摩擦は特に低い。さらに、測定歯車の傾斜と漏洩流の発生を大幅に防止できる。最後に、摩擦が低いことによって、特に微量の流量が測定可能になる。

Claims (14)

  1. 流体の流量を測定する歯車式流量計であって、
    少なくとも1つの測定歯車(20,21)が内部に配置される歯車室(50)と、
    少なくとも1つの測定歯車(20,21)の両端面に沿って歯車室(50)の境界を定める底部(52)およびカバー部(56)と、
    を有し、
    回転の心棒(30,31)が測定歯車(20,21)ごとにその中心に設けられ、
    各測定歯車(20,21)は回転自在に取り付けられ、少なくとも1つの測定歯車が回転して流体を歯車室(50)を通して運ぶことができ、
    歯車回転を検知する測定部(60)と、
    歯車回転に基づき歯車室(50)を通る流体の流量を測定する算出部(70)と、
    を有し、
    収容領域(24)が、個々の測定歯車(20,21)と底部(52)との間、及び個々の測定歯車(20,21)とカバー部(56)との間にそれぞれ設けられ、測定歯車(20,21)ごとに当該測定歯車(20,21)を取り付けるために収容領域(24)内に複数の転動要素(40)が配置され、
    複数の転動要素(40)は、対応する測定歯車(20,21)、対応する回転の心棒(30,31)、及び底部(52)又はカバー部(56)と直接接触し、複数の転動要素(40)が転がる転走面は測定歯車(20,21)と回転の心棒(30,31)自体とによって形成され、
    各転動要素(40)は、転動要素(40)が接触する、回転の心棒(30,31)と、測定歯車(20,21)と、底部(52)又はカバー部(56)とに対して全体として移動可能であることを特徴とする歯車式流量計。
  2. 請求項1に記載の歯車式流量計であって、
    歯車室(50)内に、互いに噛み合う少なくとも2つの測定歯車(20,21)が配置されることを特徴とする歯車式流量計。
  3. 請求項1又は2に記載の歯車式流量計であって、
    収容領域(24)はそれぞれ、測定歯車(20,21)の端面内の、又は底部(52)とカバー部(56)内のくぼみである段状間隙(25)によって形成され、
    各段状間隙(25)は、回転の心棒(30,31)に向かって開口していることを特徴とする歯車式流量計。
  4. 請求項3に記載の歯車式流量計であって、
    各段状間隙(25)は、測定歯車(20,21)の回転軸線(34)に対して交差するように延びる底壁と、回転軸線(34)の方向に延びる側壁とを有し、
    転動要素(40)は、当該転動要素(40)が内部に収まる段状間隙(25)の側壁と底壁とに直接接触することを特徴とする歯車式流量計。
  5. 請求項3又は4に記載の歯車式流量計であって、
    各段状間隙(25)は、底壁と側壁の間に丸みのある又は傾斜した移行領域を有することを特徴とする歯車式流量計。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    各回転の心棒(30,31)は、固定された回転の軸(32)によって形成され、測定歯車(20,21)はそれぞれ、転動要素(40)を介して回転できるように回転の軸(32)に対して取り付けられることを特徴とする歯車式流量計。
  7. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    各回転の心棒(30,31)は、対応する測定歯車(20,21)に固定的に結合される回転する回転の軸(33)によって形成されることを特徴とする歯車式流量計。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    歯車室(50)は、少なくとも1つの測定歯車(20,21)の側方を囲む中間体(54)によって側方の境界を定められ、
    底部(52)とカバー部(56)は中間体(54)にそれぞれ結合され、
    底部(52)と、カバー部(56)と、中間体(54)とは、少なくとも3つの部品として構成されることを特徴とする歯車式流量計。
  9. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    底部(52)か、カバー部(56)か、又はその両方は、少なくとも1つの測定歯車(20,21)が内部に配置されるへこみを有し、
    歯車室(50)は、測定歯車(20,21)の端面に沿って、及び測定歯車(20,21)の側方を、底部(52)とカバー部(56)によって境界が定められていることを特徴とする歯車式流量計。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    底部(52)とカバー部(56)とは、転動要素(40)を保持する平面を有し、前記平面は滑らかにされ、転動要素(40)は前記平面と直接接触することを特徴とする歯車式流量計。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    測定歯車(20,21)か、底部(52)及びカバー部(56)か、回転の心棒(30,31)か、又はそれらの部分的もしくはすべての組み合わせは、少なくとも部分的に硬くするかコーティングされ、コーティングの硬さは前記コーティング部分の近隣の素材よりも硬いことを特徴とする歯車式流量計。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    転動要素(40)は、互いに接触するように収容領域(24)内に配置されることを特徴とする歯車式流量計。
  13. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    転動要素(40)は、玉軸受の保持器がない収容領域(24)内に配置されることを特徴とする歯車式流量計。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の歯車式流量計であって、
    転動要素(40)は、玉(40)であることを特徴とする歯車式流量計。
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