DE6925159U - Empfindliches durchflussmessgeraet - Google Patents

Description

Kleus Schulte-Lippern Heunstetten den 16.6.69

Empfindliches Durchflußmeßgerät

Es wird ein empfindliches Durchflußmeßgerät besonders für kleine Durchflußmengen von Flüssigkeiten beschrieben. ~:s sind elektronische Durchflußmeßgeräte bekannt, die jedoch nur für elektrisch leitende Flüssigkeiten geeignet sind. Die Durchflußmenge von Benzin oder öl kann mit diesen Geräten nicht erfeßt werden.

Die Durchflußmeßgeräte auf mechanischer Basis erbeiten allgemein mit einem Reduzierstück, an welchem aufgrund des definierten Strömungswiderstandes ein von der Durchflußmenge pro Zeiteinheit abhängiger Druckabfall auftritt, der zur Messung der Durchflußmenge angezeigt wird. Zur Druckmessung werden hierbei vorwiegend zwei Verfahren angewendet. Das erste benutzt eine elastische Membran, die sich abhängig von dem auf sie wirkenden Druck elastisch verformt. Die Bewegung der Membran wird über ein entsprechendes mechanisches System auf einen Zeiger übertragen. Der Nachteil dieser Anordnung liegt in dem im allgemeinen kleinen zur Verfügung stehenden Weg der Membran.

Des zweite für das vorliegende Gerät interessante Verfahren benutzt zur Druckmessung einen Kolben, der sich in einem Zylinder gegen die Kraft einer entsprechend angebrachten Feder bewegen kann. Der Weg des Kolbens hängt hierbei linear vom Druckunterschied vor und hinter dem Kolben ab. Der Nachteil dieses Systems liegt in der erforderlichen Abdichtung zwischen Kolben und Zylinderwand. Eine solche Abdichtung z. B. in Form einer Manschette bringt eine Erhöhung der Reibungskraft mit sich, die klein gegen die auf den Kolben wirkende Kraft sein muß, um eine genaue Messung zu ermöglichen. Wenn maa eine große Kolbenfläche und damit ein großes Volumen des Meßzylinders vermeiden will, ist dieses Verfahren für kleiae Drücke, wie sie z. B. in Benzinfördersystemen von Kraftfahrzeugen oder in der Heizölzufuhr einer zentralen Ölversorgung zur Verfügung stehen, nicht geeignet. Bed. einer speziellen Ausführung des zweiten Verfahrens bewegt 4Bich elm Kolben mit einem annähernd kegelförmigen Querschnitt

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in einpm senkrecht angebrachten blasrohr. Der en jeder Stelle dee Glasrohre genau definierte Unterschied zwischen Kolben- und Rohrdurchmeeser garantiert einen genau festgelegten Strömungswiderstand und einen reibungsfreien Lauf des Kolbens im Glasrohr. Der Innendurchmesser des Röhre8 vergrößert sich mit zunehmender Höhe, so daß der Strömungswiderstand des Systems von der Stellung des Kolbens im Glasrohr abhängt. Die Anzeige erfolgt mit einer Skala euf dem Glasrohr, wobei die Höhe des Kolbens im Rohr ein Maß für die Durchflußmenge ist. Dieses Meßsystem muß genau senkrecht eingebaut werden, damit der Kolben nicht an der Innenwand des Rohres enliegt, und ist daher für den Eineetz in nicht feststehenden Pördersystemen z. B. in Kraftfahrzeugen nicht geeignet.

Der Entwicklung des hier beschriebenen empfindlichen Durchflußmeßgerätes lag die .Aufgebe zugrunde, die Nachteile der beschriebenen Verfahren zu umgehen, und eine Möglichkeit zu scheffen, kleine Durchflußmengen von wenigen Litern pro Stunde bei kleinem Druckbedarf für das Meßsystem anzuzeigen. Entsprechend einem Kennzeichen des Gerätes wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dee geeemte Meßsystem bestehend 8US einem Kolben, einem Zylinder, einer Zugfeder sowie einem elektrischen Meßwertumformer im flüssigkeitsstrom des zu messenden i'ördersystems liegt. Eine Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwend ist damit nicht erforderlich. Der Zwischenraum zwischen Kolben und Zylinderwend wird in die Eichung des Gerätes mit einbezggen. Dadurch wird ein leichter Lauf des Kolbens im Zylinder garantiert, womit die zur Messung erforderliche Kraft und damit der Druckabfall am Meßsystem entsprechend klein gehalten werden können. Das ^erät wird 8nh8nd der Zeichnung beschrieben.

In einem Zylinder Z 1-uft ein Kolben K der im Ruhezustand durch die zugfeder P am linken Anschlag festgehalten wird. Der Kolbendurchmesser ist so gewählt, daß bei minimalem Spiel zwischen Kolben und Zylinder eine Berührung der Kolbenwpnd mit der Zylinderwend nur an der Auflege des Kolbens erfolgt. Dadurch wird ein möglichst leitfeter Lauf des Kolbens im Zyliader erreicht. Ferner ist der Kolben möglichst leicht

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ausgeführt, um eine Erhöhung der Reibung durch dos Kolbengewicht und den daraus folgenden Auflagedruck zu vermeiden. Wird durch das Zulaufrohr eine Flüssigkeit in die linke Zylinderkammer gepumpt, so findet sie in der Bohrung im Kolbenboden und in dem unvermeidlichen Zwischenraum zwischen Kolben- und Zylinderwand einen Strömungswiderstand vor, der zu einem Druckunterschied zwischen dem linken und rechten Zylinderraum führt. Dieser Druckunterschied ist der Durchflußmenge proportional und führt zu einer Bewegung des Kolbens nach rechts, bis die Kraft der Zugfeder die auf den Kolben wirkende Kraft,infolge des Druckes,aufhebt.

Hat der Kolben seinen maximalen Weg zurückgelegt, so gibt er die Bohrung B in der Zylinderwand frei, durch die der Strömungswiderstand so stark herabgesetzt wird, daß ein weiterer Druckenstieg weitgehend verhindert wird. Damit wird eine Überlastung des Meßsystems sowie der Förderpumpe ausgeschaltet, falls die Durchflußmenge den maximalen Meßwert überschreitet.

Der Kolben nimmt über eine entsprechende mechanische Verbindung den Schleifer des Widerstandes W mit, so daß bei einer Schaltung des Widerstandes als Potentiometer am Schleifer eine der Durchflußmenge pro Zeiteinheit direkt proportionale Spannung abgegriffen werden kann. Diese Spannung wird mit einem elektrischen Spannungsmesser bekannter Art angezeigt. Der Widerstandsschleifer hat einen geringen Kontaktdruck, so daß nur eine geringe Reibung auftritt. Der dadurch mögliche Übergangswiderstand zwischen Schleifer und Widerstandsschicht geht bei entsprechend kleiner Belastung durch das Meßinstrument auf des Meßergebnis nicht ein.

Bei einer anderen Ausführung des Gerätes wird der Meßwert durch eine veränderbare Kapazität in eine elektrische Spannung umgeformt. Hierzu wird die Bewegung des Kolbens auf eine bewegliche Metallplatte im Inneren des Gehäuses übertragen. Diese Metallplatte bewegt sich in geringem Abstand von der Gehäusewand, die in diesem Teil eus einem elektrisch isolierenden Kunststoff besteht. Auf der Außenseite der Gehäusewand ist ein Metallbelag mit den gleichen Abmessungen wie die der Metallplatte aufgebracht. Bei maximaler Durchflußmenge stehen

Claims (3)

1. sich Metallplatte und Metellbeleg genau gegenüber, so daß die Kapazität zwischen beiden ihren Maximalwert erreicht. Die Metallplatte bewegt sich mit dem Meßkolben parallel zur Gehäusewend in der Art, daß bei Durchflußmenge null die Kapazität zwischen Metallplatte und Metallbelag ihren kleinsten Wert annimmt. Wird dieser veränderbare Kondensator von eiaem Wechselstrom konstanter Größe durchflossen, so ist die Spannung an ihm ein Meß für die Kolbenstellung des Meßsystems und damit für die Durchflußmenge pro Zeiteinheit. Durch eine entsprechende Form de» Metallplatte kenn jede beliebige Beziehung zwischen der Meßspannung und der Durchflußmenge verwiklicht werden.

   Eiae weitere Ausführung verwendet eine durch die Bewegung des Meßkolbeas veränderbare Induktivität zur Meßwertuioformung. Hierzu wird die Bewegung des Kolbens auf einen Eisenkern übertragen, der je nach Stellung des Kolbens mehr oder weniger in eiae Spule eintaucht. Die Induktivität der Spule ist damit ein Meß für die Durchflußmeage. Auch hier kenn ia bekannter Art eine durch die Größe der Induktivität bestimmte Wechselspannung erzeugt werden.

   Da bei allen Ausführungen des Gerätes keine beweglichen Teile nach außen führen, ist eine Abdichtung des Gehäuses ohne Schwierigkeiten zu erreichen.

   Schutssaasprüche ι

   1· Empfindliches Durchflußmeßgerät für Flüssigkeiten gekennzeichnet dadurch, das sich das gesamte Meßsystem beetehead aus einem Kolben, einem Zylinder, einer Zugfeder sowie einem elektrischen Meßwertumformer im Flüssigkeitsstrom des zu messenden Systeme befindet, wodurch eiae Abdichtung zwischen Kolben und Zylinderwand nicht erforderlich ist uad eia leichter Lauf des Kolbeas im Zylinder erreicht werden kann.
2. 2. Empfiadliches Durchflußmeßgerät nach 1. gekennzeichnet dadurch, daß des zur Druckbildung erforderliche Reduzierrohr durch den Zwischenraum zwischen Kolben und Zylinderwand in Verbindung mit einer Bohrung im Kolbenboden gebildet wird.
3. 3. Empfindliches Durchflußmeßgerät nach 1. und 2. gekennzeichnet dadurch, daß der Kolben nach erreichen seines Maximal-

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   ausschlegea eine oder- mehrere Bohrungen in der Zylinder· wend freigibt, die den Strömungswiderstand des Meßayeteme wesentlich herebcftzen, und damit einen weiteren Druckenatieg im System verhindern.

   Empfindliches Durchflußmeßgerät nach 1. ,2· , und 3· gekennzeichnet dadurch, daß der elektrische Meßwertumformejf** durch einen elektrischen Widerstand mit veränderlichem ; Abgriff in Form eines Schleifers gebildet wird. Empfindliches DurchflußmeBgerät nach 1. ,2. , und 3· gekennzeichnet dadurch, daß der elektrische Meßwertumformer durch einen Kondensator mit veränderlicher Kapazität gebildet wird.

   Empfindliches Durchflußmeßgerät nach 1. ,2. , und 3· gekennzeichnet dsdurch, daß der elektrische Meßwertumformer durch eine Spule mit veränderlicher Induktivität gebildet wird.

   Haunstetten den 16.6.69

   Klaus Schulte-Lippern