DEVICE FOR MEASURING FLOW

Abstract: In devices for measuring flow with a flow aperture which can be varied as a function of the flow rate, there is the problem of determining the zero position of the characteristic measuring line simply and accurately. As a solution, a measuring valve unit (2) with spring reset device (RV) is provided which determines the size of the measuring aperture and which is mounted movably and without the resetting force in a displacement region (ü or 2ü) situated below the zero measured value and which is only linked to the measured path sensor (MG) detecting the measured flow quantity at the end of the free movement region. <IMAGE>

Description: Durchfluss-Messvorrichtung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Durchfluss Messvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Messvorrichtung ist bekannt aus der EP-A1 Nr. 0057004. Die bekannte Messvorrichtung weist einen schneidenförmigen Blendenkörper auf der in einem Durchflussgehause koaxial zu einem inneren, kreisförmigen, gehäusefesten Schneidenkörper verschiebbar gelagert ist und in einer Nullstellung mit radial genau fluchtenden Schneiden die Mess-Durchflussöffnung verschliesst. Bei Durchströmung in der einen oder anderen Richtung verlässt die äussere Blendenschneide ihre bezüglich des inneren Schneidenkörpers radial fluchtende Nullstellung und gibt einen mit der axialen Verschiebung zunehmenden Durchflussquerschnitt frei, der sich im Cleichgewicht zwischen dem strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Blenden-Differenzdruck einerseits und einer elastischen Rückstellkraft andererseits einstellt. Die axiale Stellungsdifferenz zwischen den Schneiden, d.h. also auch die Auslenkung des verschiebbaren Blendenkörpers aus seiner Nullstellung, ist somit ein Mass für die Durchfluss-Volumengeschwindigkeit. Bei dieser bekannten Konstruktion ist die Nullpunktgenauigkeit der sich ergebenden Messkennlinie nicht nur vom genauen radialen Fluchten und damit von der Dichtstellung der beiden Schneiden, sondern auch von der Schneidenschärfe, d.h. der geringen axialen Breite der Schneiden abhängig, die Jedoch auf endliche Werte begrenzt ist. Eine Nulljustierung für beide, den entgegengesetzten Durchflussrichtungen zugeordneten Kennlinienzweige ist grundsätzlich nicht möglich. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer insbesondere für Zweirichtungsmessung geeigneten Durchfluss-Messvorrichtung, die sich durch einfache und genaue Bestimmbarkeit der Kennlinien Nullstellen auszeichnet, sich bei Zweirichtungsmessung also durch einen stetig und symmetrisch festlegbaren Kennlinienverlauf im Nullpunktsbereich auszeichnet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Bei dieser Konstruktion kann das Messventilglied vor dem Einsatz des Durchflusses, d.h. im Bereich unterhalb des Kennlinien-Nullpunktes, eine vom Oeffnungsbeginn endlich weit entfernte Ausgangslage einnehmen, ohne dass dies einen Einfluss auf die Nullpunktgenauigkeit hat. Es muss lediglich der Eintritt der Wirkverbindung zwischen dem Messventilglied und dem Messweggeber Justiert werden, was grundsätzlich einfach möglich ist. Beim Einsatz des Durchflusses bewegt sich das Messventilglied kräftefrei, d.h. ohne Beeinflussung des Messweggebers und somit ohne Fehlmessung, aus seiner Ausgangslage in die Nullstellung, wo es mit dem Messweggeber in Wirkverbindung tritt, z.B. durch Berührung mit einem einstellbaren Anschlag eines Messgebergliedes. Es ergibt sich also ein Unterschwellenbereich bezüglich des Messbereichanfanges mit unkritischer Lage des Messventilgliedes. Dies ermöglicht auch eine breite, Jedenfalls aber unkritische Bemessung des durchflussbestimmenden Teils des Messventilgliedes, z.B. einer Blendenschneide. Vor allem aber ergibt sich bei Zweirichtungsmessung auf diese Weise ein endlicher Abstand der beiden Nullstellungen des Messventilgliedes, die somit unabhängig voneinander entsprechend dem Jeweiligen Durchflussbeginn bestimmt bzw. eingestellt werden können. Wegen der Unwirksamkeit der Verschie- bung des Messventilgliedes innerhalb des Unterschwellenbereiches bedeutet dies die einfache Möglichkeit einer kongruenten Nullpunktjustierung beider Kennlinienzweige. Die Erfindung wird weiter anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt: Fig.l einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform einer Zweirichtungs-Messvorrichtung nach der Erfindung, Fig.2 einen Teil-Axialschnitt einer abgewandelten Ausführung mit schmalzylindrischem Messventilglied, Fig.3 einen Teil-Axialschnitt einer zweiten Ausführung mit brei tzyl indrischem, aussengeführtem Messventilglied und Fig.4 einen Querschnitt einer dritten Ausführung mit Dreh schieber Messventilglied. Bei der Ausführung nach Fig.l ist ein Führungsglied F in üblichen Lagern L1 und L2 in einem ersten Gehäuseteil G1 axial verschiebbar geführt. Das Führungsglied F ist mit in ihrem gegenseitigen Abstand einstellbaren Mitnehmeranschlägen Al und A2 versehen und fest mit einem Messwertgeber üblicher Art, z.B. einem elektromagnetischen oder elektrooptischen Messweggeber MG, verbunden. Die Mitnehmeranschläge bestimmen die Ankopplung eines auf dem Führungsglied frei verschiebbaren Messventilgliedes 2, das zusammen mit einem zweiten Gehäuseteil G2 Messkantenpaare S1 und S2 für die beiden Durchflussrichtungen entsprechend den eingetrage-r nen Doppelpfeilen bilden. Es ergeben sich somit Anschlagstellungen I und II, welche die Endpunkte eines Unterschwellenbereiches bestimmen, dessen Verschiebungsweglänge aus der gezeigten Mittelstellung des Messventilgliedes für Jede Durchflussrichtung mit ü entsprechend dem üblicherweise als Ueberdeckung bezeichneten Ventil-Vorhub gekennzeichnet ist. Bei Verwendung zur Zweirichtungsmessung ergibt sich also zwischen den beiden Mess-Anfangsstellungen des Ventilgliedes insgesamt ein Unterschwellenbereich 2ü, bei Einrichtungsmessung mit (nicht dargestellter) Begrenzung des Ven i tilweges in der Mittelstellung ein solcher von ü. Der Durchfluss erfolgt zwischen im Gehäuseteil G2 gebildeten Räumen R1 und R29 die durch die enge Passung zwischen Messventilglied und Gehäuse- teil G2 gegeneinander innerhalb des Vorhubes abgedichtet sind. Der Raum R2 kommuniziert in nicht dargestellter Weise mit im Gehäuseteil C1 gebildeten Räumen R3 bis R5, so dass die Bewe gungsfreiheit des Führungsgliedes F gewährleistet ist. Eine federnde Rückstellvorrichtung RV benötigt in vorteilhafter Weise für die wechselweise Rückstellung entgegen beiden Durchflussrichtungen nur ein zum Führungsglied F koaxiales Druckfederelement FE, das sich zwischen zwei gegensinnigen, gehäusefesten Anschlägen AS sowie zwei entsprechenden, mit dem Messweggeber MG bzw. dem Führungsglied F verbundenen Anschlägen MS wechselweise abhebbar abstützt. Somit wird die Rückstellvorrichtung RV jeweils nur innerhalb der sich an die Endstellungen I bzw. II des Messventilgliedes anschliessenden Mess-Bewegungsbereiche Ml bzw. M2 wirksam. Ausgehend von einer Lage des Messventilgliedes innerhalb des Unterschwellenbereiches sind diese Endstellungen dann erreicht, wenn die Messkantenpaare S1 bzw. S2 am Messventilglied 2 und an der im Gehäuse gebildeten Durchfluss-Messbohrung MB zur Deckung kommen. Es versteht sich im übrigen, dass innerhalb des Unterschwellenbereiches - auch abgesehen von unvermeidlichem Bewegungsspiel zwischen dem Messventilglied und der Durchfluss-Messbohrung keine Abdichtung zu bestehen braucht. vielmehr können die Mess-Bewegungsbereiche M1 und M2 gegebenenfalls auch mit einem unteren Schwellenwert des Durchflusses beginnen (Nullpunktunterdrückung). Dies kann einfach mittels eines definierten Spaltes zwischen Messventilglied und Messbohrung erreicht werden. Ansonsten wird das Messventilglied wenigstens annähernd dichtend innerhalb der Messbohrung eingepasst. Hierzu kann das Messventilgiied 2a gemäss Fig.2 mit-einer relativ schmalen Zylinderschneide Z versehen und als Linearschieber mit geringem Laufspiel in die Messbohrung eingepasst werden. Dabei wird die passgenaue Herstellung durch die geringe axiale Breite der dichtenden Zylinderschneide Z erleichtert. Bei der Ausführung nach Fig.3 ist ein wiederum als Linearschieber ausgebildetes Messventilglied 20 in einer Durchfluss-Messbohrung umfangsseitig geführt gelagert. Die gegensinnigen Mess Bewegungsbereiche M1 und M2 werden durch in Axialrichtung gegeneinander versetzte Aussparungen im Messventilglied und gehäuseseitige Messkanten sowie durch entsprechend justierte Anschlagmitnehmer als Wirkverbindungselemente zu einem - hier nicht dargestellten - Messweggeber bestimmt. Diese Ausführung hat u.a. den Vorteil der besonders einfachen Konstruktion und Herstellbarkeit sowie einer grossflächigen, verschleissarmen Messventilführung. Fig.3 zeigt ferner eine einfache Möglichkeit, eine an sich für Zweirichtungsmessung vorgesehene Vorrichtu g mittels eines parallel zur Mess-Durchflussöffnung angeordneten Einweg-Umgehungsventils UV für eine Einrichtungsmessung mit freiem Rückfluss einzurichten. Endlich zeigt Fig.4 eine Zweirichtungs-Messvorrichtung mit als um eine Achse X schwenkbarem Drehschieber ausgebildetem Messventilglied 200. Die gegensinnigen Mess-Bewegungsbereiche Ml und M2 werden in analoger Weise wie gemäss Fig.l bestimmt. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass eine einfache Kupplung des Messventilgliedes mit einem Drehzeiger-Anzeigeinstrument, aber auch mit Drehschieberventil-Stellgliedern und dergl. mit geringem Aufwand möglich ist. -

Claims: Flow meter device comprising at least one flow passage being variable dependently on the flow rate, the cross-section of said flow passage being defined by a movable measuring valve member (2), which stands under the action of the differential pressure at the flow passage and of a spring reset device (RV), said measuring valve member bringing said flow passage to a minimum cross-section, particularly at least approximately to closure, in the range of an initial value of the flow velocity, characterized in that the measuring valve member (2) within a predetermined under-threshold range (ü or 2ü resp.) corresponding to the initial value of the flow velocity and accordingly to the minimum cross-section of the measuring valve member, is arranged movably at least approximately free of reset force, further said measuring valve member being in operational connection with a measuring value transmitter (MG) within at least one measuring motion range (M1 or M2 resp.) subsequent to an end (I or II resp.) of said under-threshold range. Flow meter device according to claim 1, characterized in that for the purpose of bidirectional flow measurement, subsequent to each of both ends of said under-threshold range (2ü) a measuring motion range (M1, M2) is provided for one flow direction each. Flow meter device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one under-threshold range end position (I or II resp.) of the measuring valve member is made adjustable. Flow meter device according to anyone of the preceding claims, characterized in that the measuring valve member (2) is arranged movably and free of reset force within the under-threshold range on a guiding member (F) connected with said measuring value transmitter (MG). Flow meter device according to claim 4, characterized in that the measuring valve member (2) is arranged within a flos measuring bore (MB) shiftingly on a guiding member being arranged in parallel to the axis of said bore. Flow meter device according to claim 5, characterized in that at least one adjustable abutment driver (A1, A2) is provided on said guiding member (F) for defining an end of said under-threshold range. Flow meter device according to anyone of the preceding claims, characterized in that the measuring valve member (20) is movably arranged and circumferentially guided in a flow measuring bore (MB). Flow meter device according to anyone of the preceding claims, characterized in that the measuring valve member (2a) is formed as a linear slide comprising a cylindrical edge portion (Z) arranged at least approximately sealingly and shiftingly in a flow measuring bore (MB). Flow meter device according to anyone of claims 1 to 7, characterized in that the measuring valve member (200) is formed as a rotational slide with a rotational under-threshold range. Flow meter device according to anyone of the preceding claims, characterized in that for the purpose of unidirectional flow measurement with free backflow a unidirectional bypass valve (UV) is arranged in parallel to the measuring flow passage. Flow meter device according to anyone of the preceding claims, characterized by an elastic reset device (RV) comprising a spring element (FE), which is supported in a manner capable of alternate lifting, between two opposite abutments (AS) fixedly connected with a housing and two corresponding abutments (MS) fixedly connected with the measuring valve member.

Inventors: PIEREN, HEINZ
Applicants: HYDROTECHNIK FRUTIGEN AG
Application year: 1984
Main classification: G01F1
IPC codes: G01F1