DE2646722A1

DE2646722A1 - Fluessigkeitsdurchflussmessgeraet

Info

Publication number: DE2646722A1
Application number: DE19762646722
Authority: DE
Inventors: Alan George Butcher; Chan-Po Wong
Original assignee: Dresser Europe SPRL
Current assignee: Dresser Europe SPRL
Priority date: 1975-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1977-04-28
Also published as: GB1569877A

Description

Flüssigkeitsdurchflußmeßgerät

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsdurchflußmeßgerät mit einem von der Flüssigkeit, deren Durchfluß zu messen ist, angetriebenen Antrieb, einem Ausgang für einen Durchflußanzeiger, einer zwischen dem Antrieb und dem Ausgang angeordneten Eichkontrolle inrichtung mit einem Eingang, der zur Änderung des Übertragungsverhältnisses zwischen Antrieb und Ausgang einstellbar ist, und einer Temperaturkontrollkapsel, die in die strömende Flüssigkeit eintaucht. Die Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit einer Temperaturkompensationseinrichtung für ein solches Flüssigkeitsdurchflußmeßgerät.

Flüssigkextsdurchflußmeßgeräte finden auf vielen Gebieten Verwendung zum Messen des Durchflusses bzw. der Strömung von Flüssigkeit durch Leitungen. Die tatsächliche Massenströmung der Flüssigkeit durch eine Leitung hängt von der Temperatur der Flüssigkeit ab, weil sich die Flüssigkeit mit der Temperatur ausdehnt. Die Temperatur der Flüssigkeit kann sich aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur oder aufgrund von künstlichen Erwärmungen verändern, die erfolgen, um die Wirksamkeit

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des Pumpens bei Flüssigkeiten zu erhöhen, die bei niederen Temperaturen eine hohe Viskosität haben. Entsprechend besteht ein Erfordernis, den Ausgang eines Flüssigkeitsdurchflußme.egerätes entsprechend der Temperatur der Flüssigkeit zu kompensieren.

Durch Verwendung einer fluidgefüllten Kapsel, die in die Flüssigkeit, deren Strömung gemessen wird, eintaucht, ist bereits ein temperaturabhängiger, mechanischer Ausgang bekannt. Die Kapsel ist mit einer entfernten Balgeinheit über ein kapillares Rohr gekoppelt. Die Veränderung der Ausdehnung des Fluids infolge der Temperatur der Flüssigkeit ändert den Druck an dem Balg und ruft auf diese Weise eine mechanische Bewegung hervor. Jedoch rufen auch Änderungen der Umgebungstemperatur an der Balgeinheit und dem kapillaren Rohr eine mechanische Bewegung hervor, die zu einem Fehler führt. Solche Änderungen der Umgebungstemperatur der Balgeinheit und des kapillaren Rohres wurden durch eine zweite, dichte Balganordnung kompensiert, die in Tandemart mit der ersten Balgeinheit so zusammengebaut wurde, daß Änderungen der Umgebungstemperatur kompensiert wurden. Eine solche herkömmliche Anordnung ist insoweit bequem als der kleine Durchmesser des kapillaren Rohres es ermöglicht, die Kapsel an einer zweckdienlichen Stelle anzubringen und in einfacher Weise an eine Durchflußanzeige-Kompensieranordnung anzuschließen. Der Einbau einer zweiten Balganordnung zur Korrektur der Einflüsse der Umgebungstemperatur ist jedoch unzweckmäßig kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein- Flüssigkeitsdurchflußmeßgerät mit einer einfach aufgebauten und genau arbeitenden Einrichtung zum Kompensieren von Temperaturänderungen zu versehen.

Diese Aufgabe wird mit einem Flüssigkeitsdurchflußmeßgerät der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kapsel eine Balgeinheit enthält, die sich entsprechend der Temperatur der Flüssigkeit ausdehnt oder zusammenzieht, und daß ein flexibles Kabel mit einer äußeren Hülse, die an einem Ende an der Kapsel und am anderen Ende an der Eichkontrollein-

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richtung befestigt ist, und einem inneren Kabel vorgesehen ist, das an einem Ende mit der Balgeinheit und am anderen Ende mit dem Eingang der Eichkontrolleinrichtung verbunden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Durchflußmeßgerät ist die Balgeinheit nicht von der Kapsel entfernt und taucht in die Flüssigkeit ein. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, Einflüsse von Änderungen der Umgebungstemperatur auf die Balgeinheit zu kompensieren. Anstelle eines Druckausgangs in einem kapillaren Rohr schafft die Erfindung einen direkten mechanischen Ausgang über das flexible Kabel, das bezüglich der einfachen Anpaßbarkeit die gleichen Eigenschaften wie ein kapillares Rohr aufweist.

Verschiedene Flüssigkeiten haben verschiedene Temperaturausdehnungskoeffizienten. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung liegt daher in einer Kupplung, die das flexible Kabel mit dem Eingang der Eichkontrolleinrichtung kuppelt und mit der das Verhältnis zwischen linearer Bewegung des Inneren des flexiblen Kabels und der entsprechenden linearen Bewegung des Eingangs der Eichkontrolleinrichtung einstellbar ist. Vorzugsweise weist die einstellbare Kupplung einen Hebel auf, mit dem das

Innere des Kabels und der Eingang der Eichkontrolleinrichtung an gegenüberliegenden Enden verbunden sind, und weist weiter eine Schwenkachse auf, die längs des Hebels beweglich ist. Die Lage der Schwenkachse stellt den Einfluß der Kabelbewegung auf den Eingang der Eichkontrolleinrichtung ein. Die Lage der verschiebbaren Schwenkachse kann entsprechend der Beschaffenheit der strömenden Flüssigkeit eingestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Eichkontrolleinrichtung eine Scheiben-Rad-Baugruppe auf, wobei das Rad durch Reibung von der Scheibe in einem Maße angetrieben wird, das von der Lage des Rades auf der Scheibe abhängt. Eine Differentialeinheit erhält einen Eingang vom Rad und einen ande-

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. G.

ren Eingang vom Ausgang des Durchflußmessers. Der Ausgang vom Durchflußmesser treibt auch die Scheibe an. Der Ausgang des Differentials treibt ein Anzeigegerät. Die Anordnung ist derart, daß der Ausgang vom Durchflußmesser über das Differential dem Anzeiger zugeführt wird und im Differential ein kleiner Anteil abgezogen wird, wobei der Anteil durch die Lage des Rades an der Scheibe bestimmt wird. Die Lage des Rades wird vom Antrieb bestimmt, der über das flexible Kabel wirkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Temperaturkompensationskapsel eines erfindungsgemäßen Durchflußmeßgerätes,

Fig. 2 einen Querschnitt der Eingangskupplung der Eichkontrolleinrichtung des Durchflußmeßgerätes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie K-K in Fig. 2 und

Fig. 4 einen Querschnitt der Eichkontrolleinrichtung des Durchflußmeßgerätes.

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein Teil der Wand einer Leitung C dargestellt, die die Flüssigkeit führt, deren Strömung bzw. Durchfluß zu messen ist. Die Wand der Leitung C ist so angebohrt, daß in der Leitung strömende Flüssigkeit in eine Bohrung 3 eindringt. Die Bohrung 3 ist durch eine Temperaturkompensationseinheit U verschlossen, die in die Wand der Leitung C eingeschraubt und mittels eines O-Rings R abgedichtet ist. Die Einheit U weist eine Kapsel 1 auf, die sich im Abstand von der Wand der Bohrung 3 befindet und daher in die strömende Flüssigkeit eintaucht. Die Kapsel 1 enthält ein Betätigungsfluid, das auf das Ende 4 einer Betätigungsstange 5 Druck ausübt. Die Stange 5 ist gegen die Wand der Kapsel 1 mittels einer Balgein-

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heit 2 abgedichtet und wird von einer Schraubenfeder 6 nach unten (gemäß Fig. 1) gedrängt. Wenn die Temperatur des Betätigungsfluids in der Kapsel ansteigt, nimmt der Druck auf das Ende der Stange 5 zu und die Stange 5 wird gegen die Wirkung der Feder 6 bewegt. Die Lage der Stange 5 hängt somit von der Temperatur der strömenden Flüssigkeit ab.

Das Ende der Stange 5 ist mit dem inneren Kabel 7 eines flexiblen Kabels verbunden, das eine flexible äußere Hülse 8 aufweist. Die Hülse 8 ist am Körper 9 bzw. dem Gehäuse der Einheit U befestigt.

In Fig. 2 ist der Anschluß des anderen Endes des flexiblen Kabels dargestellt. Das Durchflußmeßgerät weist eine Flügelanordnung (nicht dargestellt) auf, die von der strömenden Flüssigkeit angetrieben ist und eine Abgabewelle entsprechend der Strömung der Flüssigkeit drehantreibt. Die Abgabewelle ist so weiter verbunden, daß sie einen Ausgang für einen Anzeiger antreibt und zwischen dem Antrieb und dem Ausgang für den Anzeiger ist eine einstellbare Eichkontrolleinrichtung vorgesehen. Diese Kontrolleinrichtung enthält eine Scheibe 3O, die von einer Eingabewelle 25 (Fig. 4) angetrieben ist,die wiederum vom Abtrieb von der Flügelanordnung her gedreht wird. Die Scheibe 30 treibt ein Rad 21 an, das in Reibberührung mit einer Fläche 30a der Scheibe ist und radial über die Scheibenflache 30a bewegbar ist. Die radiale Bewegung des Rades 31 wird durch die Bewegung einer Hülse 15 gesteuert, die am Rad befestigt ist und auf eine Stange 13 aufgeschraubt ist. Die Stange 13 ist mit einem Ende eines Hebels 11 verbunden, dessen anderes Ende mit dem inneren Kabel 7 der flexiblen Verbindung bzw. des flexiblen Kabels verbunden ist (Fig. 1). Die äußere Hülse 8 des flexiblen Kabels ist an einem Gehäuse 2O befestigt, das den Hebel 11 enthält und am Gehäuse der Eichkontrolleinrichtung befestigt ist. Der Hebel 11 ist um eine Schwenkachse 12 schwenkbar. Eine lineare Bewegung des inneren Kabels 7 ruft eine entsprechende lineare Bewegung der Stange und damit des Rades 31 hervor.

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Wegen der verschiedenen Temperaturausdehnungskoeffizienten verschiedener Flüssigkeiten ist das Ausmaß der Bewegung des Rades 31, das bei einem gegebenen Temperaturanstieg notwendig ist, für verschiedene Flüssigkeiten unterschiedlich. Damit dies möglich ist, ist die Schwenkachse 12 längs des· Hebels 11 beweglich. Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie K-K in Fig. 2 und stellt dar, wie die Schwenkachse 12 beweglich ist. Die Schwenkachse 12 ist nämlich an einem Zapfen 21 angebracht, der mit einer Gewindestange 22 verschraubt ist. Eine Bewegung des Zapfens 21 und entsprechend der Hülse, die die Schwenkachse 12 bildet, längs der Gewindestange 22 erfolgt durch Drehen der Gewindestange 22 mittels eines für einen Schraubendreher vorgesehenen Schlitzes 24. Auf diese Weise kann der Ausdehnungskoeffizient einer gegebenen Flüssigkeit durch Veränderung der Lage der Schwenkachse für den Hebel 11 berücksichtigt werden.

Gemäß Fig. 4 treibt die Welle 25 (Fig. 1) Kegelräder 26 und Das Kegelrad 27 treibt ein Eingangssonnenrad 28 des Differentials 29. Die Scheibe 30 ist am Kegelrad 26 befestigt und treibt das Rad 31. Das Rad 31 treibt ein Zahnrad 33, das mit dem Käfigrad 34 des Differentials 29 gekoppelt ist. Das Rad 34 trägt die Planetenräder 35 und hilft beim Antrieb des Ausgangssonnenrades 36 des Differentials. Dieses Sonnenrad 36 liefert über eine Welle 37 den endgültigen Antrieb. Die Welle 37 treibt unmittelbar einen nicht dargestellten Durchflußanzeiger.

Der Grundantrieb für den Ausgang zum Durchflußanzeiger ist somit durch die Welle 25 über das Differential zur Welle 37 gegeben. Von diesem Antrieb wird jedoch mittels des Reibrades 31 und des Differentials 29 ein einstellbares Dekrement abgezogen. Die abgezogene Komponente ist durch die Linearbewegung des Rades 31 unter Kontrolle der Stange 13, wie beschrieben, einstellbar. Der Anteil bzw. Einfluß des Reibrades wird vom Antrieb abgezogen und nicht addiert. Dies hat den Vorteil, daß auf den Eichmechanismus ein größeres Drehmoment übertragen werden kann, weil die Drehmomentreaktion, die vom von der Eicheinrichtung

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angetriebenen Zähler und Zubehörteilen hervorgerufen wird, in eine Richtung wirkt, in der sie die Tätigkeit des Rad-Scheiben-Mechanismus unterstützt und dieser nicht entgegenwirkt.

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Claims

Ansprüche

1. Flüssxgkeitsdurchflußmeßgerät mit einem von der Flüssigkeit, deren Durchfluß zu messen ist, angetriebenen Antrieb, einem Ausgang für einen Durchflußanzeiger, einer zwischen dem Antrieb und dem Ausgang angeordneten Eichkontrolleinrichtung mit einem Eingang, der zur Änderung des Übertragungsverhältnisses zwischen Antrieb und Ausgang einstellbar ist, und einer Temperaturkontrollkapsel, die in die strömende Flüssigkeit eintaucht, dadurch gekennzeichnet , daß die Kapsel (1) eine Balgeinheit (2) enthält, die sich entsprechend der Temperatur der Flüssigkeit ausdehnt oder zusammenzieht, und daß ein flexibles Kabel mit einer äußeren Hülse (8), die an einem Ende an der Kapsel und am anderen Ende an der Eichkontrolleinrichtung befestigt ist, und einem inneren Kabel (7) vorgesehen ist, das an einem Ende mit der Balgeinheit und am anderen Ende mit dem Eingang der Eichkontrolleinrichtung verbunden ist.

2. Flüssxgkeitsdurchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das innere Kabel (7) mit der Eichkontrolleinrichtung über eine einstellbare Kupplung (11,12, 21,22) verbunden ist, mit der das Verhältnis zwischen der linearen Bewegung des inneren Kabels (7) und der entsprechenden linearen Bewegung des Eingangsgliedes (Stange 13) der Eichkontrolleinrichtung einstellbar ist.

3. Flüssxgkeitsdurchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die einstellbare Kupplung einen Hebel (11), mit dem an gegenüberliegenden Enden das innere Kabel (7) und das Eingangsglied (Stange 13) der Eichkontrolleinrichtung verbunden sind, und eine Schwenkachse (12) aufweist,

die längs des Hebels beweglich ist.

4. Flüssigkeitsdurchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß zur Eichkontrolleinrichtung gehören eine vom Antrieb (Welle 25) angetriebene Scheibe (30), ein in Reibberührung mit einer Fläche der Scheibe stehendes und dadurch angetriebenes Rad (31>, das radial über die Fläche der Scheibe beweglich ist, eine Verbindungsbaugruppe (13,11), die das innere Kabel (7) derart anschließt, daß damit das Rad radial über die Scheibenfläche beweglich ist,ein Differential (29) mit einem ersten Eingang (Sonnenrad 28) und einem zweiten Eingang (Zahnrad 33) und einem Ausgang (Sonnenrad 36), einer Verbindungsbaugruppe (26, 27), die den ersten Eingang antriebsmäßig mit dem Antrieb verbindet, einer Verbindungsbaugruppe, die den zweiten Eingang antriebsmäßig mit dem Rad verbindet und eine Verbindungsbaugruppe (Welle 37), die den Ausgang des Differentials antriebsmäßig mit dem Durchflußanzeiger verbindet.

5. Flüssigkeitsdurchflußmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Rad-Scheiben-Baugruppe (30, 31) und das Differential (29) so angeordnet sind, daß der vom Rad her erfolgende Antrieb von dem Antrieb des ersten Eingangs (Sonnenrad 28) des Differentials abgezogen wird, um den Ausgang für den Durchflußanzeiger zu liefern.

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