DE3226611A1

DE3226611A1 - Durchflussmessgeraet

Info

Publication number: DE3226611A1
Application number: DE19823226611
Authority: DE
Inventors: Teuvo Tapio 4095 Muurame Huhtala
Original assignee: Safematic Ltd Oy
Current assignee: Safematic Oy
Priority date: 1981-07-20
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1983-02-24
Also published as: US4466293A; NO822489L; FI61759B; NO153467B; NO153467C; FI61759C; DE3226611C2; GB2103372A; SE449532B; GB2103372B; SE8204356L; SE8204356D0; CA1184400A

Description

OY SAFEMATIC LTD.
Muurame (Finnland)

Durchflußmeßgerät

Die Erfindung betrifft ein Durchflußmeßgerät, insbesondere für Flüssigkeiten, mit einem zylindrischen Durchfluß- oder Meßkanal mit einer Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung, einem in dem Durchflußkanal axial beweglichen Meßkolben, der von dem durch den Durchflußkanal strömenden Medium je nach dessen Durchflußmenge in verschiedene Axialstellungen bewegt werden kann, und einem Axialspalt in dem Durchflußkanal, dessen Größe von der Stellung des Meßkolbens abhängt.

Es sind bereits Durchflußmeßgeräte zur Durchflußmengenmessung von Flüssigkeiten bekannt, bei denen die Wechselwirkung zwischen dynamischem und statischem Druck der Flüssigkeit in einem Meßkanal unterschiedlicher Weite ausgenutzt wird. Der auf diese Weise erzeugte Druck bewegt einen in dem Meßkanal angeordneten Kolben, dessen Stellung in dem Meßkanal ein Maß für die Durchflußmenge ist. Bei einigen bekannten Ausführungen des Meßgerätes erweitert sich der Meßkanal konisch, und das Anzeigeglied ist eine Kugel oder ein anderer Schwimmer. Der Spalt für den Durchfluß der Flüssigkeit zwischen Schwimmer und Wand des Meßkanals ist veränderlich, und der Schwimmer nimmt je nach der Durchflußmenge eine Lage an einer weiten oder engen Stelle des Meßkanals ein. Bei anderen Ausführungsformen ist der Meßkanal zylindrisch und das Meßglied ein Kolben, der in dem Meßkanal gleitet und sich längs einer stationären konischen Spindel bewegt, die sich durch den Kolben erstreckt. In diesem Fall wird eine Veränderung der Weite des Durchflußspaltes für die Flüssigkeit durch die Bewegung des mit einer Öff-

nung versehenen Kolbens längs der sich durch die Öffnung erstreckenden konischen Spindel bewirkt.

Ein Nachteil der Durchflußmeßgeräte dieser Art besteht darin, daß Verunreinigungen in der Flüssigkeit, z.B. Humussubstanzen in Wasser, an der Innenfläche des Meßkanals Ablagerungen bilden. Dadurch wird dem Kolben die Einnahme der richtigen Stellung erschwert·; außerdem wird der Meßkanal dunkel gefärbt, so daß die Stellung des Kolbens schwer zu erkennen ist. Um eine Zerlegung des Meßgerätes zu Reinigungszwecken zu vermeiden, wird in der finnischen Patentschrift 53 042 vorgeschlagen, in dem Meßkanal eine Bürste anzuordnen, die von außerhalb des Meßkanals bewegt und mit der dar Meßkanal gereinigt werden kann. Der Vorschlag in der Patentschrift bezieht sich auf ein Durchflußmeßgerät mit konisch sich erweiterndem Meßkanal, dürfte aber auch bei einem Meßgerät mit zylindrischem Meßkanal und darin beweglichen Meßkolben anwendbar sein. Eine Bürste ist jedoch verhältnismäßig langsam und kann daher nicht befriedigen. Außerdem wird der aus dem Meßgerät vorstehende Schaft leicht beschädigt und vergrößert den Platzbedarf des Gerätes beträchtlich.

Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Durchflußmeßgerät zur Verfügung zu stellen, bei dem die durch Verunreinigungen verursachten Schwierigkeiten behoben sind und das daher eine wesentlich höhere Betriebssicherheit hat.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Reinigung des Meßkanals durch den Kolben selbst vorzunehmen, indem dieser durch eine plötzliche Umkehr der Flüssigkeitsströmung mit Hilfe eines besonderen Umsteuerventils mit einem Schlag in seine Ausgangsstellung und zurück in seine Meßstellung bewegt wird. Durch diese Bewegung des Meßkolbens wird die Innenfläche des Meßkanals von Verunreinigungen frei gewischt. Die Wisch- oder Abstreifbewegung des Kolbens wird durch Drücken eines

Knopfes oder einer Taste ausgelöst, wodurch die zu messende Flüssigkeit die Kolbenbewegung ausführt. Während der Wischbewegung des Meßkolbens wird der Flüssigkeitsfluß zur Ausströmöffnung nicht unterbrochen; das ist z.B. wichtig, wenn das Meßgerät zur Kontrolle der Dichtungsflüssigkeit einer doppelseitigen Gleitringdichtung verwendet wird.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Durchflußmeßgerätes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gerätes im Schnitt längs der Linie II—II in Figur 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Gerätes im Schnitt längs der Linie' III—III in Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Gerätes im Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 3;

Fig. 5 eine Vorderansicht des Gerätes im Schnitt längs der Linie V-V in Figur 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Meßgerätes im Schnitt längs der Linie VI—VI in Figur 5;

Fig. 7 eine Ansicht des Gerätes von unten;

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Schnitt des Gerätes längs der Linie VIII—VIII in Figur 1; sowie

Fig. 9 und Fig. 10 eine Vorderansicht und eine vertikale Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Gerätes in 5 Durchflußmeß- und in Reinigungsstellung.

Das in den Figuren 1 bis 8 dargestellte Burchflußmeßgerät besteht aus einem Montageteil 1 aus Staiii und einem durchsichtigen Meßteil 2 aus Kunststoff, der auf dem Montageteil ΐ befestigt ist. Der Meßteil besteht aus einem zylindrischen Durchfluß- oder Meßkanal 3, in dem ein axial bewegbarer Meßkolben 4 angeordnet ist, der von einer Feder 5 in Richtung auf das Einströmende des Meßkanals unter Vorspannung gesetzt ist.

Der Montageteil 1 hat eine Einflußöffnung 6 für die zu messende Flüssigkeit, die durch die Kanäle 7, 8, 9 und 10 mit dem Einströmende des Meßkanals 3 verbunden ist. Der Montageteil 1 ist ferner mit einer Ausflußöffnung 11 versehen, die durch den Kanal 12 mit dem Meßkanal 3 und durch den Kanal 13 mit einem Manometer 14 verbunden ist. In dem Kanal 8 ist eine mittels der Stellschraube 15 einstellbare Drossel 16 angeordnet, mit der die Größenordnung der dem Durchfluß- oder Meßkanal 3 zugeführten Durchflußmenge der Flüssigkeit entsprechend dem geeichten Meßbereich reguliert werden kann.

Erfindungsgemäß ist in dem Kanal 7 (Fig. 8) ein Umsteuerventil 17 angeordnet, das aus einer Betätigungsspindel 18, die in dem Ventilgehäuse axial bewegbar ist, einer am inneren Ende der Spindel angebrachten Verschluß— oder Absperrscheibe 19 und einem Druckknopf oder einer Drucktaste 20 am äußeren Ende der Spindel besteht. Eine zwischen Druckknopf 20 und Gehäuse eingesetzte Feder 21 drückt die Spindel 18 in die in Figur 8 dargestellte Meßstellung, in der die Verschlußscheibe 19 gegen die rohrförmige Verlängerung 22 des Ventilgehäuses gedrückt wird. Wenn der Druckknopf 20 sich in niedergedrückter Stellung befindet, verschließt die Absperrscheibe 19 die Verbindungsöffnung 23 zwischen den Kanälen 7 und 8, wie in Figur 5 dargestellt. Die rohrförmige Verlängerung 22 des Ventilgehäuses ist mit einer Bohrung 24 versehen, die den Innenraum der Verlängerung 22 mit einem Kanal 25 im Montageteil 1 verbindet, der wiederum durch einen Kanal 26 (Fig. 5) mit dem federseitigen Ende des Meßkanals 3 verbunden ist.

Im unteren Teil der Wand des zylindrischen Durchfluß- oder Meßkanals befindet sich ein geneigter Schlitz oder Spalt, d.h. ein U-förmiger Durchflußspalt 27, der unter einem Winkel von 5° geneigt ist und der sich vom Einströmende des Meßkanals 3 bis zum Ausströmkanal 12 er-

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streckt. An dem geschlossenen Ende des Meßkolbens 4 befindet sich eine Umfangsnut, die durch eine radiale Bohrung 28 und eine axiale Mittelbohrung 29 mit dem Innenraum des Kolbens 4 und weiter mit dem federseitigen Raum 3' des Meßkanals 3 verbunden ist. Der Kolben ist mit einer hülsenartigen Verlängerung 4a versehen, die den Teil des Durchflußspaltes 27 abdeckt, der sich zwischen dem geschlossenen Ende des Kolbens und der Ausströmöffnung 12 befindet.

Das Durchflußmeßgerät arbeitet wie folgt:

Die zu messende Flüssigkeit tritt durch die Einflußöffnung 6 sowie

1Q durch die Kanäle 7, 8, 9 und 10 in den Durchfluß- oder Meßkanal 3 ein. Die in den Meßkanal einströmende Flüssigkeit übt auf den Meßkolben 4 eine Kraft aus, die den Kolben gegen die Kraft der Feder 5 bewegt. Die Stellung des Meßkolbens 4 im Meßkanal 3 hängt von dem dynamischen und statischen Druck der Flüssigkeit ab und ist ein Maß für die Durchflußmenge der Flüssigkeit. Da der Werkstoff des Meßteils durchsichtig ist, kann die Stellung des Meßkolbens leicht beobachtet werden. Wenn die Durchflußmenge zunimmt, bewegt sich der Kolben unter dem Druck der Flüssigkeit gegen die Kraft der Feder 5. Gleichzeitig wird bei dem Durchflußspalt 27 eine größere Öffnung für den Durchfluß der Flüssigkeit freigegeben. Dadurch wird ein Teil des dynamischen Druckes der Flüssigkeit in statischen Druck umgewandelt, und der Kolben bewegt sich in einer der neuen Situation und neuen Durchflußmenge entsprechende Stellung. An der Außenseite des Meßteils 2 befindet sich eine Skala, an der die Durchflußmenge direkt abgelesen werden kann. Die Bohrungen 28, 29 gleichen die Flüssigkeitsdrücke im Meßkanal auf beiden Seiten des Kolbens aus.

Wenn das Durchflußmeßgerät gereinigt werden soll, drückt man den Knopf 20 des Umsteuerventils 17 nieder. Dann schließt die Absperrscheibe 19 die Verbindungsöffnung 23 zwischen den Kanälen 7 und 8, so daß der Flüssigkeitsfluß von der Einflußöffnung 6 durch den Kanal 10 in den Durchfluß- oder Meßkanal 3 unterbrochen wird. Gleichzeitig wird die Verbindung von dem Kanal 7 durch die rohrförmige Verlängerung 22 des Umsteuerventils sowie durch die Bohrung 24 zu dem Kanal 26 und weiter durch den Kanal 26 zu dem federseitigen Raum 3' des Meßkanals 3 ge-

öffnet. Unter der vereinten Kraftwirkung des Flüssigkeitsdruckes und der Feder 5 bewegt sich der Kolben 4 in seine Grundstellung an der Einströmöffnung 10. Dank seines Präzisionsgleitsitzes streift der Kolben dabei allen an der Innenfläche des Meßkanals haftenden Schleim und andere Verunreinigungen ab und reinigt so den Sicht- und Anzeigeteil des Meßgerätes. Der Flüssigkeitsfluß zum Ausströmkanal 12 des Meßkanals wird jedoch nicht unterbrochen; denn durch die Bohrungen 28, 29 in dem Meßkolben 4 und den Durchflußspalt 27 hat die Flüssigkeit auf der Einströmseite 3" des Meßkanals 3 Zugang zu der Ausström-Öffnung 12. In der Bohrung 28 tritt ein hoher Druckverlust auf, so daß der Druck in dem Raum 3¹ des Meßkanals höher als in dem Raum 3" ist, wodurch der Kolben 4 fast ausgenblicklich in seine Grundstellung bewegt wird. Wird der Druckknopf 20 losgelassen, so bewegt die Feder 21 die Betätigungsspindel 18 in ihre Ausgangsstellung zurück, wodurch die "VerbindungsÖffnung 23 geöffnet und die Bohrung in der rohrförmigen Verlängerung 22 wieder verschlossen wird. Dadurch wird der Flüssigkeitsfluß durch die Kanäle 7,8,9 und 10 zu dem Meßkanal wiederhergestellt wird, so daß der Meßkolben 4 wieder den Flüssigkeitsdurchsatz anzeigt. Durch erneutes Niederdrücken des Knopfes 20 kann der Reinigungsvorgang beliebig oft wiederholt werden.

Wie ersichtlich, kann das Durchflußmeßgerät auf einfache Weise durch den Kolben selbst gereinigt werden, wobei der Flüssigkeitsfluß zur Ausströmöffnung des Meßgerätes nicht unterbrochen wird. Da das Meßgerät bei bestimmungsgemäßem Gebrauch so eingebaut wird, daß der Meßkanal horizontal angeordnet ist und der Meßkolben in liegender Stellung arbeitet, braucht das Eigengewicht des Kolbens nicht kompensiert zu werden; vielmehr kann die gesamte Druckenergie der Flüssigkeit mit der Kraft der Feder 5 vereinigt werden, wodurch die Geschwindigkeit des Kolbens beim Reinigungshub erhöht wird. Abgelöste Verunreinigungen, die schwerer als die Flüssigkeit sind, können in die Ausströmöffnung im unteren Teil des Meßkanals absinken und dort abgelassen werden, ohne daß das Meßgerät abgesperrt werden muß.

Die in den Figuren 9 und 10 dargestellte andere Ausführungsform des Durchflußmeßgerätes unterscheidet sich von der an Hand der Figuren 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsform nur dadurch, daß das Umsteuer-

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ventil 17 im Einströmkanalsystem 7 bis 10 durch ein Umsteuerventil 37 ersetzt ist, das im Durchfluß- oder Meßkanal 3 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung befindet sich die Verschluß- oder Absperrscheibe 39 beim Meßbetrieb (Fig. 9) an der rechten Seite des Einströmkanals 10, von wo eine direkte Verbindung vom Einströmkanal zum Meßkanal und von dort zu dem Ausflußspalt 27 führt, und beim Reinigungsbetrieb (Fig. 10) an der linken Seite des Einströmkanals 10, wodurch der Einströmkanal vom Meßkanal und dem Ausflußspalt abgesperrt ist. Der Kanal 26, der zum federseitigen Ende des Meßkanals 3 führt, öffnet sich an einer solchen Stelle in der Wand des Meßkanals, daß die Einströmöffnung in der Meßstellung der Verschlußscheibe 39 (Fig. 9) von dieser verschlossen, in der Reinigungsstellung der Verschlußscheibe 39 (Fig. 10)aber zu dem Raum zwischen Verschlußscheibe und Gehäuse des Umsteuerventils offen ist. Dadurch kann beim Reinigungsbetrieb die Flüssigkeit auf die gegenüberliegende Seite des Meßkolbens geleitet und der Reinigungshub des Kolbens in der vorstehend beschriebenen Weise ausgeführt werden.

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Claims

COHAUSZ & FIiORACK

PATBNTAN WALTSBÜRO

SCHUMANNSTR. 97 · D-4000 DÜSSELDORF

Telefon: (0211) 683346 Telex: 08586513 cop d

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ- Dipl.-lng.R. KNAUF· Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Ansprüche

[ 1.JDurchflußmeßgerät, insbesondere für Flüssigkeiten, mit einem zylindrischen Durchflußkanal mit einer Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung, einem in dem Durchflußkanal axial beweglichen Meßkolben, der von dem durch den Durchflußkanal strömenden Medium je nach dessen Durchflußmenge in verschiedene Axialstellungen bewegt werden kann, und einem Axialspalt in dem Durchflußkanal, dessen Größe von der axialen Stellung des Meßkolbens abhängt, gekennzeichnet durch ein Umsteuerventil (17, 37), mit dem das zu messende Strömungsmedium wahlweise entweder zu der Einströmöffnung (10) des Durchflußkanals (3) oder durch einen Umgehungskanal (26) auf die der Einströmseite gegenüberliegende Seite (3¹) des Meßkolbens (4) des Durchflußkanals (3) geleitet werden kann, sowie durch Verbindungskanäle (28, 29) in dem Meßkolben (4), die die der Einströmseite gegenüberliegende Seite (3^f) des Durchflußkanals (3) mit der Einströmseite (3") und dem Axialspalt (27) des Durchflußkanals (3) verbinden.
2. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Umsteuerventil (17) in dem zur Einströmöffnung (10) führenden Einströmkanal (7) angeordnet ist und daß der Umgehungskanal (26) von dem Einströmkanal (7) unter Umgehung des Durchflußkanals (3) zu der der Einströmseite gegenüberliegenden Seite (3¹) des Durchflußkanals (3) führt.

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3. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Umsteuerventil (37) im Einströmende (3") des Durchflußkanals (3) angeordnet ist und daß der Umgehungskanal (26) von diesem Ende (3") des Durchflußkanals (3) zu dessen gegenüberliegendem Ende (3') führt.
4. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Umsteuerventil (17) eine druckknopfbetätigte, axial bewegbare Spindel (18) aufweist, die in Meßstellung die Verbindung des Einströmkanals (7) mit dem Umgehungskanal

(26) absperrt und die Verbindung des Einströmkanals (7) mit der Einströmöffnung (10) öffnet und die in Reinigungsstellung die Verbindung des Einströmkanals (7) mit der Einströmöffnung (10) absperrt und die Verbindung des Einströmkanals (7) mit dem Ungehungskanal (26) öffnet.
5. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Umsteuerventil (37) eine druckknopfbetätigte, axial bewegbare Spindel (18) aufweist, die in Meßstellung die Verbindung der Einströmöffnung (10) zu dem Durchflußkanal (3) öffnet und die Verbindung des Durchflußkanals (3) zu dem Umgehungskanal (26) absperrt und die in Reinigungsstellung die Verbindung des Durchflußkanals (3) zu.dem Umgehungskanal (26) öffnet und die Verbindung der Einströmöffnung (10) zu dem Durchflußkanal (3) absperrt.
6. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5 _s dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (4) durch eine Feder (5) vorgespannt ist, die den Meßkolben (4) in Richtung auf die Einströmöffnung (10) des Durchflußkanals (3) zu drücken sucht.
7. Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchflußkanal (3) zylindrisch ist und der Axialspalt (27) von einer Nut in der Wand des Durchflußkanals (3) gebildet wird, die sich, von der Einströmöffnung (10) bis zur Ausströmöffnung (12) des Durchflußkanals (3) erstreckt und deren Tiefe zur Ausströmöffnung (12) hin konstant zunimmt.
8. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Meßkolben (4) mit Präzisionsgleitsitz in dem Durchflußkanal (3) eingepaßt und mit einer hülsenartigen Verlängerung (4a) versehen ist, die in den verschiedenen Stellungen des Kolbens (4) den Teil des Axialspaltes (27) bedeckt, der sich auf der der EinstrSmseite (3") gegenüberliegenden Seite (3') des Kolbens (4) befindet.