FLOW METER FOR A FLUID FLOW, VOLUME FLOW OR HEAT FLOW

Abstract: 1. Apparatus for the volumetric consumption metering of a fluid flow, for example a flow of gas or water, which apparatus essentially consists of a housing (1) with an inlet opening (2) and an outlet opening (3), of a wall (7), dividing the inlet opening and the outlet opening and accommodated in the housing (1), and of an enclosed circulation chamber, which is supported by this wall and is provided with an outside wall running parallel to the chamber axis and at least one feed opening (5) and at least one discharge opening (6) on both sides of a plane running through the middle of the chamber and perpendicularly to the chamber axis, a body (8) being movably accommodated in the chamber, and which apparatus furthermore consists of a counter driven by the body, characterized in that in the chamber there is arranged an annular circulation channel (4) for a ball (8), freely movable therein, which channel (4) has a U-shaped cross-section, the arms of the U pointing radially outwards, there being arranged at least one element fitted close to the channel and responding to the circulation of the ball (8) for the respective emission of a pulse for the counter, and the said feed opening (5) and the said discharge opening (6) lying in the outer region of the circulation channel (4).

Description: Vorrichtung zum Beobachten eines Fludstroms, Volumenmesser und @ärmemesser. -- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beobachten eines Fludstroms z.B. eines Gas- oder Wasserstroms, welche Vorrichtung im wesentlichen aus einem Gehäuse mit einer Einlass- und einer Ablassöffnung, einem im Gehäuse untergebrachten, geschlossenen Umlaufkanal-;I in dem ein Köfper frei bewegbar untergebracht ist, und mindestens einem nahe dem Kanal angebrachten, auf den Umlauf des Körpers ansprechenden Organ zur jeweiligen Abgabe eines Impulses besteht. Solche Vorrichtungen werden häufig zur Verbrauchsvolumenmessung als Heiss-Kaltwasser-messer bzw.Wärmemesser zum Feststellen des Wärmeverbrauchs z.B. insbesondere in Stadtheizungssystemen benutzt. Solche Messinstrumente werden gewShnlich durch Balgengasmesser, Turbinemesser für Wasser und Gase gebildet, wobei ein Schaufelrad oder eine Turbine verwendet wird. Solche Messer haben alle mechanische Mittel zum Uberwachen des Fludstroms, welche mechanischen Mittel sehr sorgfältig gelagert werden müssen, um eine gute Anlaufgenauigkeit des Messers zu gewährleisten. Diese sorgfältige Lagerung macht die Geräte jedoch z.B. im Falle aggressiver Flüssigkeiten ungeeignet, die z.B. in Zentralheizungskreislauf in Form durch Eisenteilchen und dgl. verschmutzten Wassers auftreten. Ausserdem haben die Temperaturschwankungen einen beeinträchtigenden Einfluss auf die Lebensdauer der Lager. Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung eingangs erwffhnter art zu schaffen, bei der die vorerwähnten Nachteile nicht auftreten und die zudem eine hohe Anlaufgenauigkeit aufweist. Die Vorrichtung nach der Erfindung unterscheidet sich dadurch, dass der Kanal durch eine Wand mit mindestens einer Zu- unf Abfuhröff nung gebildet wird, wobei ausserhalb des Kanals eine zwischen Zuund Abfuhröffnungen bzw.Ein- und Ablassöffnungen verlaufende Trennwandung angebracht ist. Im Umlaufkanal wird der Fluidstrom den frei bewegbaren Körper im Kreislauf mit sich führen. Beim Passieren des Umpulsgebers wird jeweils ein Impuls abgegeben, der einem ausserhalb des Rahmens der Erfindung liegenden, elektrischen oder elektronischen oder sonstigen Impulsverarbeitungssystem zugeführt wird, wobei die Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit fur das Volumen des Stroms durch den Kanal bzw. die Vorrichtung massgebend ist. Mittels dieser Daten kann unter BerUcksichtigung der Gehguseabmessungen der betreffende --Volumenstrom festgestellt werden. Es wird einleuchten, dass durch den Mangel an irgendwelcher mechanischen Lagerung im Kanal die Vorrichtung fUr Schmutz im Fludstron z.3. Kalkablagerungen und dgl. unempfindlich ist. In der Praxis hat sich ergeben, dass zum Erzielen der Messgenauigkeit die Masstoleranz des bewegbaren Körpers nicht gering zu sein braucht. Zur Verringerung etwaiger Reibung des Körpers an der Innenwand des Leitungskanals ist der Körper hohl ausgebildet und kann mit einem Medium gefüllt sein, dessen spezifisches Gewicht von dem des Fluds abweicht. Dabei wird wenigstens das Eigengewicht des 6rpers von dem Flud getrag3n, so dass Reibung info@ge des Eigengewichts vermieden wird. Gemäss der Erfindung ist der Körper vorzugsweise kugelfUrmit ausgebildet, so dass der Körper leicht im Kanal rollt und der Gleitwiderstand weiter verringert wird. Um einen dauernden Vorschub des Körpers im Kanal zu bewerkstelligen, sind die Zufuhröffnungen vorzugsweise tangentiell gerichtet in der Aussenwand des Kanals vorgesehen. Um Stauungsunterschiede infolge niedriger bzw. hoher Strö mungsgeschwindigkeiten zu korrigieren, kann ein Teil die ganze Zufuhr öffnung in der Kanalwand örtlich verengt sein. Infolge dieser Verengung kann der Stromvektor aus der Zufuhrdffnung im Kanal seine Richtung ändern wodurch der Vorschubdruck auf den KUrper sich entsprechend ändert. Der Kanal ist vorzugsweise kreisförmig, wobei die Trennwandung einen Teil eines den Kanal umgebenden Schneckengehäuses bilden kann. Dadurch wird eine gleichmässige Zufuhr des Fludstroms in den Leitungskanal sichergestellt. Zum Erzielen einer linearen Beziehung zwischen der Umlaufgeschwindigkeit des kugelförmigen Kdrpers und der Fludförderung können die Abfuhröffnungen auf verschiedenen Teilkreisen in der Wand des Umlaufkanals vorgesehen werden. Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beschreibung ei@erAnzahl von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgernssen Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie IT-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Ein- und Ablasstumpf der Vorrichtung nach Fig. 1 Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3, die Fig. 5 und 6 Schnitte durch eine zweite Ausführungsform längs der Linie V-V bzw. VI-VI, die Fig. 7 und 8 Schnitte durch eine dritte Ausführungsform längs der Linie VII-VII bzw. VIII-VIII. Fig. 9 einen Teil des Schnitts der Fig. 7; die Fig. 10 und 11 Schnitte durch eine vierte Ausführungs- form längs der Linie X-X in Fig. 11 bzw. XI-XI in Fig. 10. die Fig. 12 und 13, je einen Querschnitt durch eine fünfte bzw. sechste Ausführungsform der Vorrichtung. Die Vorrichtung nach den Figuren besteht im wesentlichen aus einem Gehause 1 mit dem Einlasstumpf 2 bzw. Ablasstumpf 33, die jede beliebige Gestalt haben kennen. Im Gehäuse ist ein Umlaufkanal 4 untergebracht, der in den dargestellten Ausführungsform kreisförmig ist. Der Umlaufkanal 4 hat Zufuhröffnungen 5 und Ablassöffnungen 6 in seiner Aussenwand. Die Zufuhröffnungen 5 sind tangentiell gerichtet. Zwischen den Zu- und Abfuhröffnungen bzw. dem Binlass- und Ablasstumpf des Gehauses ist eine Trennwand 7 angebracht, so dass das durch den Einlassstumpf 2 eintretende Flud stets durch den Kanal 4 dem Ablasstumpf 3 zufliessen wird. Im Uttlaufkanal 4 ist ein kugelförmiger, frei bewegbarer körper 8 untergebracht. In Abhängigkeit der Stelle und der Ausbildung der Zufuhröffnungen 5 wird die Kugel 8 im Kanal herumlaufen, was unter anderem durch die tangentielle Richtung der Zufuhröffnungen 5 gefördert wird, wodurch eine kräftige Wirbelung im Kanal 4 bewerkstelligt wird. Nahe dem Kanal ist ein auf den Umlauf der Kugel @ ansprechen- des Organ angebracht, das in Fig. 2 in Form einer Lichtquelle 9 dargestellt ist, die auf eine lichtempfindliche Zelle 10 einer elektrischen Verarbeitungseinheit 11 gerichtet ist, die im oberen Teil des Gehäuses 1 untergebracht ist. Diese Verarbeitungseinheit 11 kann ausserdem mit Digital- oder Analogauslesemitteln versehen sein. Ausserdem kann die Verteitungseinheit 11 an einer ganz anderen Stelle als im Gehause angeordnet werden. Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den.Fig. 1 bis 4 ist folgende: das Flud gelangt durch den Einlasstumpf 2 in den Raum um den Kanal 4 auf einer Seite der Trennwand 7 und tritt durch die Zufuhr- öffnungen 5 in den Kanal ein und schiebt dabei die Kugel 8 in einer kreisförmigen Bahn vor sich hin. Darauf fliesst das Flud durch die Hb- fuhröffnungen 6 nach der anderen Seite der Trennwand j und ferner zun Ablasstumpf 3. Wenn die Kugel 8 der Strahl der Lichtquelle 9 unterbricht empfängt das lichtempfindliche Organ 10 jeweils einen Impuls, der in derginheit 11 verarbeitet wird. Bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten wird die Umlaufge schwindigkeit der Kugel 8 und somit auch die Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit am lichtempfindlichen Organ 10 zunehmen. Diese Anzahl von Impulsen ist ein Mass der zu messenden StrÖmungsgeschwindigkeit oder Fludfördermenge. Die Vorrichtung nach den Fig. 5 und 5 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 dadurch, dass die Trennwand 7 halbwegs der Höhe des Kanals 4 angebracht ist, wobei die Zufuhröffnung 5 bzw. die @bfuhröffnung 6 des Kanals in dessen Aussenwand vorgesehen sind. In dieser Ausbildung kann auch die Abfuhröffnung 6 tangentiell gerichtet sein. Der kugelförmi@e Körper 8 ist in diesen Falle hohl und kann mit einem bestimmten Indium sefUllt sein in der seite, dass der Körper im Flud schwebt. Der Impulsgeber in dieser Ausbildung kann aus zwei einander . gegenüber angebrachten Elektroden 13 und 14 oestehen, die auf eine Änderung der Leitfähigkeit im zwischenliegenden Gebiet ansprechen. Sobald der sphärische Körper 8 passiert tritt eine solche Enderung auf, worauf ein Impuls der elektronischen Verarbeitungsschaltung zugeführt wird. Nach den Fig. 7 und 8 ist der kreisfdrmige Kanal in einem Schneckengehäuse 15 untergebracht, von dem die Trennwand 7 einen Teil bildet. Da der Abstand zwischen der Innenwand des Schneckengehäuses und der Aussenwand des kreisförmigen Kanals 4 kleiner wird, ist eine gleichmässige Zufuhr des Fluds durch die Zufuhröffnung 5 gewährleistet, wodurch ein gleichmässiger Vorschub des kugelförmigen Körpers 8 sicher gestellt ist. Die Zufuhröffnungen 5 können eine eins Verengung bildende Schwelle 16 haben (siehe Fig. 9),¯wodurch der Stronvektor bei zunehmender Geschwindigkeit von der mit P1 bezeichneten Stellung in eine Stellung P2 übergeht. Dadurch kann eine erwünschte Korrektur der Umlaufgeschwindig keit des körpers 8 erzielt werden, wodurch z.B. eine lineare Beziehung zwischen der Fludgeschwindigkeit und der Umlaufgeschwindigkeit des Körpers 8 zustande gebracht werden kann. Die Wirkungsweise der Ausftlhrungsformen nach den Fig. 5 bis 9 entspricht der der Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 4. Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Ausführungsform, in der die Einlassöffnung 2 einen den Fludstron abbiegenden körper in Form einer Wandung flügelartigen Querschnitts 20 besitzt. Die Einlassöffnung sowie die ablassöffnung sind@dabei radial gerichtet. Die EMI7.1 sich Uber die ganze Höhe des Gehäuses 1 erstrecken, aber in der Figur ist sie über nur einen Teil dargestellt. Die Abfuhröffnungen 6 sind mit näher der Mitte des Kanals vorgesehenen, zusätzlichen Offnungen 6' ergänzt,Bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten begünstigt dies den Impuls des kugelförmigen Köfpers, da der Stromvektor sich im Querschnitt mehr diametral durch den Kanal erstreckt. Die Wandung 20 und das Giftige der Einlassöffnungen 5 und der Ablassöffnungen 6, 6' tragen zum Erzielen einer linearen Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des kugelförmigen Körpers und der Fludfördermenge bei. aus der Zeichnung geht hervor, dass die Zu- und abfuhröff- nungen durch eine, sich im Gehäuse, 1 diagonal erstreckende Wand 7 getrennt sind, von der die Kanalwand einen Teil bildet. in dieser Weise wird sichergestellt, dass der kugelförmige Körper bei allen Strömungsgeschwindigkeiten längs einer Seite 21 des Innenumfangs des Kanals 4 abrollt, was die Reproduzierbarkeit der Messungen begünstigt und Verschleiss verringert. Fig. 12 und 13 zeigt je einen fünften bzw. sechsten Ausführungsform. Alle gleiche Unterteile sind mit die selben Bezugszeichen angegeben wie hieroben. In dieser Vorrichtung wird eines übliches Gehause eines an sich bekannten Wassermesser gebraucht. Dieser Messer, zum Beispiel Turbinenmesser, wird nach der Erfindung abgeändert durch Anordnung eines Einsatzkörpers 25, zum Beispiel ein einstückig Kunststoffteil in einem Loch der Trennwand 7 des Gehäuses 1. In dessen untere Teil ist ein Raum 26 ausgespart, zur Aufnahme eines hohen-verstellbaren diabolo-formigen Glieds 27. Das Glied 27 formt zusammen mit der Innenwandung des Raums 26 der kreisförmige Laufkanal für dem Korper 8. Die Wandung des Raums 26 ist versehen mit uber deren Umlauf verteilten Zuführöffnungen 5 bzw. Abführ- öffnungen 6. Die Offnungen können auf jede beliebige weise geformt sein, wie oben erlautert nach den Figuren 1-11. Das Glied 27 ist hier ebenfalls mit Elektroden 13 und 14 des Impulsgeben verstehen. Die Stromfhrer 28 können nach einem Zahlgerät 29 im oberen Teil des Einsatzkörpers fuhren, jedoch ebenfalls nach einem aussen dem Gahause 1 montierten gerät, sehe Fig. 13. Zur Verringerung der Laufreibung der Kugel 8 ist ein Laufring 30 im Umlaufkanal angeordnet. Mit Hilfe des Einsatzkö#pers 25 und darin angeordnetes Glied 27 kann jede übliche Gehause eines Wassermessers einfach als einer Messer nach der Erfindung ungebaut worden. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend geschilderten und in den Figuren dargesteliten AusfUhrungaformen. Es braucht z.B. der Umlaufkanal nicht kreisförmig za sein, sondern kann z.B. eine ovale Form aufweisen. Ferner kann der Impulsgeber durch je welches geeignete Element gebildet werden, das der nachgeschalteten Impulsverarbeitungseinheit angepasst ist.

Claims: A A T E N T A N S P R U E C H E 1. Vorrichtung zum Beobachten eines Fludstroms z.B. eines Gas- oder Wasserstroms, welche Vorrichtung im wesentlichen aus einem Gehäuse mit einer Einlass- und einer Äblassöffnung und einem in Gehäuse untergebrachten, geschlossenen Umlaufkanal, in dem ein Körper frei bewegbar untergebracht ist, und mindestens einen nahe dem Kanal ange bracnten, auf den Umlauf des Körpers ansprechenden Organ zur jeweiligen Abgabe eines Inpulses besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (4) durch eine Wand, mit mindestens einer Zufuhröffnung (5) und einer Abfuhröffnung (6) gebildet wird, wobei ausserhalb des Kanals eine sich zwischen Zu- und Abfuhröffnungen bzw. Einlass- (2) und Ablassöffung (3) erstreckende Trennwand (7) angebracht ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der körper hohl ausgebildet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Körper mit einem medium gefüllt ist, dessen spezifisches Gewicht von dem des Fluds abweich t. 4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der körper kugelförmig ist. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden anspruche dadurch gekennzei chnet, dass die Zufuhröffnungen tangentiell gerichtet in der Aussenwand des Kanals vorgesehen sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zufuhröffnungen oder alle eine örtliche Verengung auf weisen. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden AnsprUche dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal kreisförmig ausgebildet ist. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden AnsprUche dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand einen Teil eines den Kanal umgebenden Schneckengehäuses bildet. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden AnsprUche dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasstumpf bzw. die Einlassöffnung radial gerichtet ist und ein den Strom ablenkender Körper gegenüber der Einlassöffnung im Gehäuse angebracht ist. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche dadurch gekennzeichnet,. dass die hbfuhröffr.ungen in der Umlaufkanalwand auf verschiedenen Teilkreisdurchmessern vorgesehen sind. 11. Volumenmssser mit einer Vorrichtung nach einem der vorker- gehenden Ansprüche. 12. Wärmemesser mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden AnsprUche 1 bis 10. 13. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Wand des Umlaufkanals ein Teil eines ein einem Loch der Trennwand angeordneten Einsatzkörpers ist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennznichnetdass ein Hohen-verstellbares Laufglied in dem Einsatzkorper angeordnet ist. 15. Vorrichtung nach Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet dass das Glied mit einem Laufring versehen ist.

Inventors: BOES, IZAAK CORNELIS
Applicants: METERFABRIEK SCHLUMBERGER B.V.
Application year: 1983
Main classification: G01F1
IPC codes: G01F1