WO2014118045A1 - Durchflussmessgerät - Google Patents

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WO2014118045A1
WO2014118045A1 PCT/EP2014/051199 EP2014051199W WO2014118045A1 WO 2014118045 A1 WO2014118045 A1 WO 2014118045A1 EP 2014051199 W EP2014051199 W EP 2014051199W WO 2014118045 A1 WO2014118045 A1 WO 2014118045A1
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outflow
pressure
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    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
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    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G01F15/026—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using means to maintain zero differential pressure across the motor
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F3/00—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
    • G01F3/02—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F3/04—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls
    • G01F3/06—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising members rotating in a fluid-tight or substantially fluid-tight manner in a housing
    • G01F3/10—Geared or lobed impeller meters

Definitions

  • the invention relates to a flow meter, with a Verdrängertowner, which is connected in parallel in a bypass line, a pressure difference transducer, wherein a rotatably connected to the Verdrängerperhapser engine depending on a differential pressure determined by Druckdifferenz- differential pressure between inflow and outflow of Verdrängerexcellenters for continuous differential pressure compensation is controlled, wherein the pressure difference sensor has a freely movable in a cylinder region of the bypass line piston, which determined by a differential pressure occurring deflection is determined and used to drive the motor of the positive displacement, and wherein the bypass line has a bypass channel, which at downstream on a Maximalhub stop abutting piston releases a connection between inflow and outflow side.
  • Such measuring devices are known for example from EP1644707B1, DE1798808B or GB2185785A and have as central assemblies on a trained example as a gear counter VerdrängerGreater and a freely movable in a cylinder region of the bypass line parallel piston as Druckdifferenz- on.
  • Liquid medium is fed from the inflow side coming through the positive displacement in the direction downstream side, with a variable in its speed servomotor drives the positive displacement.
  • the inlet-side space of the cylinder region of the pressure difference sensor is connected to the inlet of the displacement counter and the drain-side space of this cylinder region to the downstream side of the positive displacement.
  • Bypass line parallel to the positive displacement also have a bypass channel, which connects at a maximum stroke stopper piston between Zu- and
  • the present invention has the object to simplify the aforementioned hydraulic recirculation of the piston of the pressure difference in its central position without having to use additional springs or the like on the piston or in the cylinder chamber, which requires a certain overhead and makes the meter more susceptible to interference.
  • a non-return valve is arranged, which prevents the return flow from outflow to inflow side. So now if the piston of the pressure difference pickup rests against its maximum stroke stop and thereby opens the bypass channel, opens by the flowing fluid and the non-return valve, whereby a relatively unobstructed flow through the bypass line can be done.
  • the backstop which is preferably designed as a resilient or in the end against the free flow direction kinked check valve can, and closes and on the outflow side end face of the piston in the associated cylinder area building pressure or the force acting thereon on the piston becomes larger and eventually the piston shifts so far towards the center position that the bypass line is closed again.
  • the freely movable piston can again serve for the compensation of the differential pressure between inflow and outflow of the positive displacement.
  • At least the downstream end face of the piston and / or the associated Maximai stroke stop in the cylinder area is reduced in a preferred embodiment of the invention over the other piston or cylinder diameter, which simplifies the initial release of the piston away from the stop in the middle position with small differential pressures or supported.
  • the invention will be explained in more detail in the Fogenden with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing. 1 shows a schematic sketch to explain the mode of operation of a flowmeter according to the invention, and FIG. 2 shows a detail of the pressure difference sensor of a flowmeter according to the invention in axial section through the piston axis.
  • the flow meter according to FIG. 1 has a positive displacement meter 1, which can be designed, for example, as a known gear meter and to which a pressure difference sensor 3 is connected in parallel in a bypass line 2.
  • a rotatably connected to the positive displacement meter 1 motor M is driven depending on a differential pressure detected at the pressure differential 2 between inflow and outflow (4, 5) of the positive displacement 1 for continuous differential pressure compensation.
  • the Differenzteilaufillon 3 has a freely movable in a cylinder region 6 of the bypass line 2 piston 7, which determined by a differential pressure occurring deflection is determined and used to control the motor M of the displacement counter 1.
  • the deflection (-x / + x) of the piston 7 from its central position as shown is measured in a manner not shown here by known sensors or monitored - for example by means of optical sensors, Hall sensors or the like.
  • FIG. 2 In order to allow rinsing, especially at restart or at high flow rates or large pressure differences between inflow and outflow 4, 5 of Verdrängeraciers 1 for safety reasons, an overflow via the pressure difference transducer 3 is shown in FIG. 2 in the bypass line 2, a bypass channel 8 is provided, which releases a connection between inflow and outflow sides 4, 5 at the downstream end of a maximum stroke stop 9.
  • a bore 10 in the wall of the cylinder portion 6 is released by the piston 7 and shortly before the piston 7 rests as shown in FIG. 2 on the stop 9.
  • a non-return valve 1 1 formed z., As a resilient check valve 12 or as shown with a slight kink, whereby the (open) flap on closing the flow is closed more securely), which in the illustrated in Fig. 1 Position is funkionslos, since the bypass line 2 is blocked by the piston anyway.
  • the pressure on the inflow side 4 is higher than on the outflow side 5, medium will flow through the bore 10 into the bypass channel 8 (in the case of an open non-return flap 12, not shown) and from there to the outflow side 5.
  • the corresponding end face of the piston (or the associated maximum stroke stop 9 in the cylinder area 6) has a reduced diameter compared to the other piston or cylinder diameter. which provides an initially larger attack surface for the actuating pressure.

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Abstract

Bei einem Durchflussmessgerät mit Verdrängerzähler (1) weist ein parallel geschalteter Druckdifferenz-Aufnehmer (3) einen Bypasskanal (8) auf, der bei an seinem Maximal- Hubanschlag (9) anliegendem Kolben (7) eine Verbindung zwischen Zu-und Abströmseite (4, 5) freigibt. Im Bypasskanal (8) ist eine Rückschlagsperre (11) angeordnet, welche den Rückfluss von Abström-zu Zuströmseite (5, 4) unterbindet und damit eine rein druckbedingte Rückführung des Kolbens (7) ermöglicht.

Description

Durchflussmessgerät
Die Erfindung betrifft ein Durchflussmessgerät, mit einem Verdrängerzähler, dem in einer Umgehungsleitung ein Druckdifferenz-Aufnehmer parallel geschaltet ist, wobei ein mit dem Verdrängerzähler drehverbundener Motor abhängig von einem vom Druckdifferenz- Aufnehmer festgestellten Differenzdruck zwischen Zu- und Abströmseite des Verdrängerzählers zum stetigen Differenzdruck-Ausgleich angesteuert ist, wobei der Druckdifferenz-Aufnehmer einen in einem Zylinderbereich der Umgehungsleitung frei beweglichen Kolben aufweist, dessen von einem auftretenden Differenzdruck bedingte Auslenkung ermittelt und zur Ansteuerung des Motors des Verdrängerzählers verwendet wird, und wobei die Umgehungsleitung einen Bypasskanal aufweist, der bei abströmseitig an einem Maximalhub-Anschlag anliegendem Kolben eine Verbindung zwischen Zu- und Abströmseite freigibt.
Derartige Messgeräte sind beispielsweise aus EP1644707B1 , DE1798808B oder auch GB2185785A bekannt und weisen als zentrale Baugruppen einen beispielsweise als Zahnradzähler ausgebildeten Verdrängerzähler sowie einen in einem Zylinderbereich der parallel geschalteten Umgehungsleitung frei beweglichen Kolben als Druckdifferenz- Aufnehmer auf. Flüssiges Medium wird von der Zuströmseite kommend durch den Verdrängerzähler in Richtung Abströmseite geschleust, wobei ein in seiner Drehzahl steuerbarer Servomotor den Verdrängerzähler antreibt. Parallel zum Verdrängerzähler ist der zulaufseitige Raum des Zylinderbereichs des Druckdifferenz-Aufnehmers mit dem Zulauf des Verdrängerzählers und der ablaufseitige Raum dieses Zylinderbereichs mit der Abströmseite des Verdrängerzählers verbunden. Mittels einer Regelelektronik wird getrachtet, den Kolben des Druckdifferenz-Aufnehmers durch Differenzdruckausgleich immer in seiner Nullstellung zu positionieren. Jede Durchflussänderung bewirkt eine Auslenkung des Kolbens, welche sofort mittels einer Drehzahlanpassung des Motors des Verdrängerzählers korrigiert wird, womit die Drehzahl dieses Motors unmittelbar proportional dem überwachten Durchfluss ist. Es können damit auch minimale Durchflüsse bzw. Durchflussänderungen sehr genau bestimmt werden, wie dies beispielsweise für die Kraftstoffverbrauchsmessung an Prüfständen für Brennkraftmaschinen sehr wesentlich ist.
Um bei kurzzeitig übergroßen Volumenströmen bzw. großen Druckanstiegen, bedingt beispielsweise durch einen Ausfall der Pumpe oder einer Blockade im System, ein zusätzliches Abströmen über den Druckdifferenz-Aufnehmer zu ermöglichen, kann die
Umgehungsleitung parallel zum Verdrängerzähler auch einen Bypasskanal aufweisen, der bei an einem Maximal-Hubanschlag anliegendem Kolben eine Verbindung zwischen Zu- und
Abströmseite freigibt. Auch speziell bei Neustart, wenn das Gerät gespült werden soll (also von Luft befreit wird) wird der Kolben bis zum Anschlag ausgelenkt. Sobald aber der Kolben
l an diesem Anschlag anliegt, wird er vom Systemdruck auch weiterhin an diesem Anschlag gehalten, sodass zur neuerlichen Rückführung in die Mittellage ein wiederum erfolgter Druckausgleich nicht genügt, sondern zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen. Bekannt ist in diesem Zusammenhang die Anordnung einer Feder am mit der Stirnseite des Kolbens zusammenwirkenden Anschlag, welche bei Druckausgleich zwischen Zu- und Abströmseite den Kolben jedenfalls anfänglich vom Anschlag wegdrückt und damit, nachdem der Bypasskanal wieder abgeschlossen ist, die hydraulische Rückführung in die Mittellage wieder sicherstellt.
Ausgehend von den genannten bekannten Geräten stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, das angesprochene hydraulische Rückführen des Kolbens des Druckdifferenz- Aufnehmers in seine Mittellage zu vereinfachen, ohne zusätzliche Federn oder dergleichen am Kolben oder im Zylinderraum verwenden zu müssen, was einen gewissen Mehraufwand erfordert und das Messgerät störungsanfälliger macht.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Messgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass im Bypasskanal eine Rückschlagsperre angeordnet ist, welche den Rückfluss von Abström- zu Zuströmseite unterbindet. Wenn nun also der Kolben des Druckdifferenz-Aufnehmers an seinem Maximalhub-Anschlag anliegt und dabei den Bypasskanal öffnet, so öffnet durch das strömende Fluid auch die Rückschlagsperre, womit eine relativ ungehinderte Durchströmung über die Umgehungsleitung erfolgen kann. Wenn der Druck auf der Abströmseite wieder größer wird, so wird bei Erreichen des Druckniveaus der Zuströmseite jeder weitere Durchfluss in Richtung Abströmseite über den Druckdifferenz- Aufnehmer aufhören, womit die Rückschlagsperre, die bevorzugt als federnde oder im Endbereich entgegen der freien Durchströmrichtung abgeknickte Rückschlagklappe ausgebildet sein kann, schließt und der sich auf der abströmseitigen Stirnfläche des Kolbens im zugehörigen Zylinderbereich aufbauende Druck bzw. die damit auf den Kolben wirkende Kraft größer wird und schließlich den Kolben so weit in Richtung Mittellage verschiebt, dass die Bypassleitung wieder geschlossen wird. Dann kann der frei bewegliche Kolben wieder für die Ausregelung des Differenzdruckes zwischen Zu- und Abströmseite des Verdrängerzählers dienen.
Zumindest die abströmseitige Stirnseite des Kolbens und/oder der zugehörige Maximai- Hubanschlag im Zylinderbereich ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung gegenüber dem sonstigen Kolben- bzw. Zylinderdurchmesser verkleinert, was das anfängliche Lösen des Kolbens vom Anschlag weg in Richtung Mittelposition bei kleinen Differenzdrucken vereinfacht bzw. unterstützt. Die Erfindung wird im Fogenden anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei eine schematische Skizze zur Erläuterung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Durchflussmessgerätes und Fig. 2 zeigt ein Detail des Druckdifferenz-Aufnehmers eines erfindungsgemäßen Durchflussmessgerätes im Axialschnitt durch die Kolbenachse.
Das Durchflussmessgerät gemäß Fig. 1 weist einen Verdrängerzähler 1 auf, der beispielsweise als bekannter Zahnradzähler ausgeführt sein kann und dem in einer Umgehungsleitung 2 ein Druckdifferenz-Aufnehmer 3 parallel geschaltet ist. Ein mit dem Verdrängerzähler 1 drehverbundener Motor M wird abhängig von einem am Druckdifferenz- Aufnehmer 2 festgestellten Differenzdruck zwischen Zu- und Abströmseite (4, 5) des Verdrängerzählers 1 zum stetigen Differenzdruckausgleich angesteuert. Der Differenzdruckaufnehmer 3 weist einen in einem Zylinderbereich 6 der Umgehungsleitung 2 frei beweglichen Kolben 7 auf, dessen von einem auftretenden Differenzdruck bedingte Auslenkung ermittelt und zur Ansteuerung des Motors M des Verdrängerzählers 1 verwendet wird. Die Auslenkung (-x/+x) des Kolbens 7 aus seiner Mittellage gemäß Darstellung wird auf hier nicht weiter abgebildete Weise durch bekannte Sensorik gemessen bzw. überwacht - beispielsweise mittels optischer Sensoren, Hallsensoren oder dergleichen.
Um nun ein Spülen vor allem bei Neustart bzw. bei großen Durchflussraten bzw. großen Druckdifferenzen zwischen Zu- und Abströmseite 4, 5 des Verdrängerzählers 1 aus Sicherheitsgründen auch ein Überströmen über den Druckdifferenz-Aufnehmer 3 zu ermöglichen, ist gemäß Fig. 2 in der Umgehungsleitung 2 ein Bypasskanal 8 vorgesehen, der bei abstromseitig an einem Maximalhub-Anschlag 9 anliegendem Kolben 7 eine Verbindung zwischen Zu- und Abströmseite 4, 5 freigibt. Dabei wird vom Kolben 7 eine Bohrung 10 in der Wand des Zylinderbereichs 6 freigegeben und zwar kurz bevor der Kolben 7 gemäß Fig. 2 am Anschlag 9 anliegt. In diesem Bypasskanal 8 ist eine Rückschlagsperre 1 1 (ausgebildet z. B. als federnde Rückschlagklappe 12 oder wie dargestellt mit leichtem Knick, wodurch die (offene) Klappe bei Umkehrung der Strömung sicherer geschlossen wird) angeordnet, welche in der in Fig. 1 dargestellten Stellung funkionslos ist, da die Umgehungsleitung 2 durch den Kolben sowieso gesperrt ist. Solange der Druck auf der Zuströmseite 4 höher ist als auf der Abströmseite 5, wird Medium durch die Bohrung 10 in den Bypasskanal 8 (bei nicht dargestellter geöffneter Rückschlagklappe 12) und von dort zur Abströmseite 5 fließen. Wenn der Druck zu- und abstromseitig wieder gleich wird, bleibt der Kolben 7 vorerst am Anschlag 9 und würde sich (ohne Rückschlagsperre 1 1 ) auch von dort nur schwer wieder wegbewegen, da die Kolbenfläche auf der gegenüberliegenden freien Seite jedenfalls größer ist als die freie Kolbenfläche auf der Seite des Anschlags 9. Erst die geschlossene Rückschlagklappe 12 ermöglicht den Aufbau eines entsprechenden Drucks auf der anschlagseitigen Stirnseite des Kolbens und damit eine Bewegung desselben in Richtung Mittelposition bis die Bohrung 10 und damit der Bypasskanal 8 durch den Kolben 7 wieder verschlossen ist. Die Klappe hat einen leichten Knick, welcher hilft, die Klappe bei Rückströmung von ihrer geöffneten Stellung wieder loszulösen. Daher ist eine Feder hier nicht notwendig. Sogar, wenn die Klappe kopfüber eingebaut ist (Schwerkraft möchte die Klappe offen halten), kann diese aufgrund dieses Knicks sehr früh schließen.
Um den Kolben 7 anfänglich leichter druckbedingt vom Maximalhub-Anschlag 9 lösen zu können, weist die entsprechende Stirnseite des Kolbens (oder wie hier dargestellt der zugehörige Maximal-Hubanschlag 9 im Zylinderbereich 6) einen gegenüber dem sonstigen Kolben-bzw.Zylinderdurchmesser verkleinerten Durchmesser auf, was eine anfänglich größere Angriffsfläche für den Betätigungsdruck bereitstellt.

Claims

Patentansprüche
Durchflussmessgerät, mit einem Verdrängerzähler (1 ), dem in einer
Umgehungsleitung (2) ein Druckdifferenz-Aufnehmer (3) parallel geschaltet ist, wobei ein mit dem Verdrängerzähler (1 ) drehverbundener Motor (M) abhängig von einem vom Druckdifferenz-Aufnehmer (3) festgestellten Differenzdruck zwischen Zu- und Abströmseite (4, 5) des Verdrängerzählers (1 ) zum stetigen Differenzdruck-Ausgleich angesteuert ist, wobei der Druckdifferenz-Aufnehmer (3) einen in einem
Zylinderbereich (6) der Umgehungsleitung (2) frei beweglichen Kolben (7) aufweist, dessen von einem auftretenden Differenzdruck bedingte Auslenkung ermittelt und zur Ansteuerung des Motors (M) des Verdrängerzählers (1 ) verwendet wird, und wobei die Umgehungsleitung (2) einen Bypasskanal (8) aufweist, der bei abströmseitig an einem Maximalhub-Anschlag (9) anliegendem Kolben (7) eine Verbindung zwischen Zu- und Abströmseite (4, 5) freigibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Bypasskanal (8) eine Rückschlagsperre (1 1 ) angeordnet ist, welche den Rückfluss von Abström- zu Zuströmseite (5, 4) unterbindet.
Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Rückschlagsperre (1 1 ) als federnde oder im Endbereich entgegen der freien
Durchströmrichtung abgeknickte Rückschlagklappe (12) ausgebildet ist.
Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die abströmseitige Stirnseite des Kolbens (7) und/oder der zugehörige Maximalhub-Anschlag (9) im Zylinderbereich (6) gegenüber dem sonstigen Kolbenbzw. Zylinderdurchmesser verkleinert ist.
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