DE1239112B

DE1239112B - Ring piston meter with inductive or capacitive measured value transmission

Info

Publication number: DE1239112B
Application number: DE1959P0023901
Authority: DE
Inventors: Reginald Lewis Smith
Original assignee: Parkinson Cowan Appliances Ltd
Current assignee: Parkinson Cowan Appliances Ltd
Priority date: 1958-11-24
Filing date: 1959-11-17
Publication date: 1967-04-20
Also published as: GB906903A

Description

Ringkolbenzähler mit induktiver oder kapazitiver Meßwertübertragung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ringkolbenzähler mit induktiver Meßwertübertragung. Bekannte Meßvorrichtungen für fließende Medien der üblichen Bauart weisen eine Meßkammer auf, die ein messendes Bauteil enthält, das sich dreht oder schwingt und über geeignete Getriebe oder andere mechanische Vorrichtungen eine Skalenanzeige antreibt, von der die Gesamtmenge des fließenden Mediums, der Flüssigkeit oder des Gases abgelesen werden kann, die durch die Meßvorrichtung hindurchgetreten ist. Das messende Bauteil wird gewöhnlich durch die Einwirkung des durch die Meßvorrichtung hindurchtretenden fließenden Mediums bewegt. In einer Flüssigkeitsmeßvorrichtung kann das messende Bauteil ein sich drehender Kolben oder Taumelscheibe sein oder ein sich hin- und herbewegender Kolben, der das Volumen der durch Meßkammer hindurchtretenden Flüssigkeit mißt.Rotary piston meter with inductive or capacitive measured value transmission The present invention relates to a rotary piston meter with inductive Transmission of measured values. Known measuring devices for flowing media of the usual Design have a measuring chamber that contains a measuring component that rotates or vibrates and via suitable gears or other mechanical devices a dial display that shows the total amount of flowing medium that Liquid or gas can be read which has passed through the measuring device is. The measuring component is usually by the action of the measuring device moving medium passing through it. In a liquid measuring device the measuring component can be a rotating piston or swash plate or a reciprocating piston that represents the volume of the measuring chamber passing through it Measures liquid.

Andererseits kann auch ein Propeller oder Schraubenrad vorgesehen sein, das sich proportional zu dem Flüssigkeitsfluß dreht. In einer Gasmeßvorrichtung kann das Abmessen vermittels Balgen oder vermittels eines Propellers in einem Gehäuse bewirkt werden.On the other hand, a propeller or helical gear can also be provided which rotates in proportion to the liquid flow. In a gas measuring device can be measured by means of bellows or by means of a propeller in a housing be effected.

In den meisten Fällen muß die dem messenden Bauteil durch die Flüssigkeit vermittelte Geschwindigkeit mechanisch auf irgendeine Anzeigevorrichtung übertragen werden, die normalerweise in einem Gehäuse getrennt von der Flüssigkeit untergebracht ist. In most cases the component to be measured has to pass through the liquid transmitted speed mechanically transmitted to any display device are usually housed in a housing separate from the liquid is.

Somit ist es notwendig, daß ein rotierendes Bauteil durch eine Abdichtungsbuchse hindurchtritt, die als abdichtendes Bauteil zwischen der die Flüssigkeit enthaltenden Kammer und dem Gehäuse für die Anzeigevorrichtung wirkt. Dieser abdichtende Verschluß und die Üb ertragungs vorrichtung nehmen einen gewissen Anteil der Energie auf, wenn die Meßvorrichtung angetrieben wird. Hierdurch wird die Genauigkeit des messenden Bauteils insbesondere bei langsamem Fluß nachteilig beeinflußt. Es ergibt sich ebenfalls, daß bei einer derartigen Meßvorrichtung der mechanischen Bauart ein Ablesen des durch die Meßvorrichtung hindurchtretenden Volumens nur direkt am Ort ausgeführt werden kann, d. h. benachbart zu der Meßvorrichtung innerhalb einer Entfernung, die durch die mechanischen Antriebe begrenzt ist. Es sind Fernanzeigevorrichtungen bekannt, die mit dem Anzeigemechanismus verbunden sind und zu den abgemessenen Anzeigen proportionale Impulse übertragen. Derartige Vorrichtungen werden jedoch von einer Stelle aus angetrieben, die sich langsamer bewegt als das messende Bauteil und können somit nicht ausreichende Impulse liefern, um leicht geringfügige Zunahmen des Volumens abzumessen.Thus it is necessary that a rotating component through a sealing sleeve passes through, which acts as a sealing component between the liquid containing Chamber and the housing for the display device acts. This sealing closure and the transmission device take up a certain proportion of the energy, when the measuring device is driven. This increases the accuracy of the measuring Component adversely affected, especially when the flow is slow. It also follows that that in such a measuring device of the mechanical type a reading of the The volume passing through the measuring device is only carried out directly on site can be, d. H. adjacent to the measuring device within a distance, which is limited by the mechanical drives. They are remote display devices known associated with the display mechanism and metered displays transmit proportional pulses. However, such devices are of a Body driven off, which moves more slowly than the measuring component and can thus not providing sufficient impetus to slightly increase the volume to measure.

Es ist auch schon eine Meßvorrichtung bekanntgeworden, die als Ringkolbenzähler ausgebildet ist. A measuring device has also become known, the rotary piston meter is trained.

Hier ist ein Ringkolben aus magnetischem Werkstoff vorgesehen, der beim Umlauf ein Spulensystem durch Schneiden der magnetischen Kraftlinien beeinflußt.Here an annular piston made of magnetic material is provided a coil system is influenced by cutting the magnetic lines of force during rotation.

Diese bekannte Ausführungsform hat den Nachteil, daß sich die Impulsamplitude mit der Rotationsgeschwindigkeit des Ringkolbens ändert, so daß bei sehr langsamen Strömungen und einer geringen Umlaufgeschwindigkeit des Ringkolbens überhaupt keine Spannung in den Spulen induziert wird. Dieser bekannte Ringkolbenzähler kann daher bei langsam fließenden Medien keine oder zumindest ungenaue Meßergebnisse erzielen.This known embodiment has the disadvantage that the pulse amplitude changes with the speed of rotation of the annular piston, so that at very slow speeds Currents and a low rotational speed of the annular piston none at all Voltage is induced in the coils. This known rotary piston meter can therefore do not achieve any or at least imprecise measurement results with slowly flowing media.

Den gleichen Nachteil weist eine weitere bekannte Ausführungsform auf. Diese stellt einen Flügelradzähler dar, an dem ein mit mehreren Schaufeln ausgestattetes Flügelrad aus magnetischem Material mit einem unmagnetischen Zylindergehäuse angeordnet ist. Außerhalb des Gehäuses ist ein permanenter Elektromagnet angeordnet, dessen beide Pole zu in die Wandung der Hülse eingreifenden Polstücken geführt sind. Die Polstücke sind mit elektrischen Wicklungen versehen. Der Abstand der Polstücke entspricht dem Winkelabstand zweier benachbarter Flügel. Bei Drehung des Flügelrades erfolgt bei jedesmaligem Vorbeigang zweier Flügei an den Polstücken ein Schneiden der elektromagnetischen Kraftlinien, wodurch in den Spulen der Polstücke ein Induktionsstoß erzielt wird, der die Grundlage der Spannung bildet. Bei dieser Impulserzeugung ändert sich ebenso wie bei dem vorbeschriebenen bekannten Ringkolben die Impulsamplitude mit der Rotationsgeschwindigkeit des Flügelrades, wodurch bei langsamer Strömungsgeschwindigkeit praktisch keine Spannung in den Spulen induziert wird und somit eine einwandfreie Messung bei langsam fließenden Medien nicht gewährleistet ist. Another known embodiment has the same disadvantage on. This represents an impeller meter on which a meter equipped with several blades Impeller made of magnetic material arranged with a non-magnetic cylinder housing is. Outside the housing, a permanent electromagnet is arranged, its both poles are led to pole pieces engaging in the wall of the sleeve. the Pole pieces are provided with electrical windings. The distance between the pole pieces corresponds to the angular distance between two adjacent wings. When the impeller rotates every time Two flights passed the pole pieces Cutting the electromagnetic lines of force, creating in the coils of the pole pieces an induction surge is achieved, which forms the basis of the voltage. At this The generation of pulses changes as in the case of the known annular piston described above the pulse amplitude with the speed of rotation of the impeller, whereby at Slower flow rates induce practically no voltage in the coils and therefore a perfect measurement with slow-flowing media is not guaranteed is.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und erreicht ist dies erfindungsgemäß dadurch, daß außerhalb und benachbart der Kammer zwei mit Spulen ausgestattete Meßvorrichtungen vorgesehen sind, bei denen die eine Spule mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und die andere Spule über einen Verstärker mit einer Zählvorrichtung verbunden ist und daß der Ringkolben einen Einsatz aus magnetischem Werkstoff besitzt, der eine Verstärkung der magnetischen Ankopplung zwischen den Spulen in seiner dichtesten Stellung zu den Spulen bewirkt. Bei dem erfindungsgemäßen Ringkolbenzähler erfolgt keine Induzierung einer Spannung, vielmehr dient die in den Ringkolben eingesetzte Weicheisenplatte dazu, die von den beiden Spulen gebildete induktive Einheit periodisch mit der Frequenz der Umdrehungszahl des Drehkolbens zusammenzukoppeln. Die Weicheiseneinlage des Ringkolbens dient als Magnetbrücke und übermittelt Impulse an eine beliebig weit entfernte Zählvorrichtung, wobei die Impulsamplitude unabhängig von der Geschwindigkeit des Ringkolbens gleich groß bleibt, so daß eine einwandfreie Zählung auch kleinster, mit geringer Geschwindigkeit geförderter Mengen gewährleistet ist. The present invention avoids and achieves these disadvantages this is according to the invention in that outside and adjacent to the chamber two with Coils equipped measuring devices are provided in which a coil is connected to an AC power source and the other coil through an amplifier is connected to a counting device and that the annular piston has an insert magnetic material that reinforces the magnetic coupling causes between the coils in its closest position to the coils. In which The rotary piston meter according to the invention does not induce a voltage, but rather the soft iron plate inserted in the piston serves to prevent the two Coils formed inductive unit periodically with the frequency of the number of revolutions of the rotary piston together. The soft iron insert of the annular piston serves as a Magnetic bridge and transmits impulses to any remote counting device, where the pulse amplitude is the same regardless of the speed of the annular piston remains large, so that a correct counting even the smallest, at low speed promoted quantities is guaranteed.

Der erfindungsgemäße Ringkolbenzähler kann auch mit kapazitiver Meßwertübertragung arbeiten. Diese Ausführungsform kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß außerhalb und benachbart der Kammer zwei in ihrer Kapazität durch die Bewegung des Ringkolbens veränderbare Kondensatorplatten angebracht sind und die Meßkammer wenigstens in der Plattennähe aus isolierendem Material besteht und daß die KondensatorpIatten mit einer auf die Kapazitätsänderungen ansprechenden Meßvorrichtung verbunden sind, die einem Zählwerk für jede Folge der Kapazitätsänderung einen Impuls vermittelt. The rotary piston meter according to the invention can also have a capacitive transmission of measured values work. This embodiment is characterized according to the invention in that outside and adjacent chamber two in capacity by the movement of the annular piston changeable capacitor plates are attached and the measuring chamber at least in the plate area is made of insulating material and that the capacitor plates are connected to a measuring device responsive to the changes in capacitance, which transmits an impulse to a counter for each sequence of the change in capacitance.

Ein weiteres Merkmal dieses mit Kondensatorplatten ausgestatteten Zählers besteht erfindungsgemäß darin, daß der Ringkolben aus einem Material besteht, das eine von dem zu messenden Medium stark abweichende Dielektrizitätskonstante aufweist oder mit einem Einsatz aus einem solchen Material ausgestattet ist. Another feature of this one equipped with capacitor plates According to the invention, the counter consists in that the annular piston consists of a material this is a dielectric constant that differs greatly from the medium to be measured has or is equipped with an insert made of such a material.

Erfindungsgemäß können zwei oder mehrere Meßvorrichtungspaare um die Kammer herum angeordnet sein. According to the invention, two or more pairs of measuring devices can be used around the chamber.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. The invention is explained with reference to the drawing.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Anwendung der magnetischen Ankopplung; F i g. 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Anwendung einer kapazitiven Ankopplung. F i g. 1 is a schematic representation of one according to the invention Embodiment using magnetic coupling; F i g. 2 is a schematic Representation of a further embodiment according to the invention using a capacitive coupling.

Die gezeigte Drehmeßvorrichtung weist eine nicht magnetische Meßkammer 1 und einen Drehkolben 2 in der letzteren auf, in den eine Weicheisenplatte 3 eingesetzt ist. Die Platte 3 kann durch ein kleines Bündel von Weicheisendräliten ersetzt werden. Zwei Spulen 4 und 5, die vorzugsweise Weicheisenkerne 6 und 7 aufweisen, sind an der Außenseite der Wand der Meßkammer 1 angeordnet. Die Spule 6 wird durch eine Wechselstromquelle mit Energie versorgt. The rotary measuring device shown has a non-magnetic measuring chamber 1 and a rotary piston 2 in the latter, in which a soft iron plate 3 is inserted is. The plate 3 can be replaced by a small bundle of soft iron dalites. Two coils 4 and 5, which preferably have soft iron cores 6 and 7, are on the outside of the wall of the measuring chamber 1 is arranged. The coil 6 is through a AC power source supplied with power.

Die Spulen sind so angeordnet, daß die magnetische Ankopplung zwischen denselben, und somit der in der Spule 7 induzierte Strom, einen kleinstmöglichen Wert hat, es sei denn, daß der Weicheisenkern 3, der in den Rotor eingebettet ist, zwischen denselben hindurchtritt. Sobald dies geschieht, wirkt das Kernbauteil als magnetisches Glied zwischen den zwei Spulen, und in der Spule 7 wird ein erhöhter Strom induziert.The coils are arranged so that the magnetic coupling between the same, and thus the current induced in the coil 7, the smallest possible Has value, unless the soft iron core 3, which is embedded in the rotor, passes between them. Once this happens, the core component acts as a magnetic member between the two coils, and in the coil 7 becomes a heightened one Induced current.

Nach der Verstärkung desselben durch bekannte elektronische oder magnetische Vorrichtungen 8 wird derselbe angewandt, um ein elektromagnetisches Zählwerk 9 oder ähnliche Anzeigevorrichtung anzutreiben.After strengthening it by known electronic or magnetic ones Devices 8 is the same applied to an electromagnetic counter 9 or drive similar display device.

Um mehr als einen Impuls pro Umdrehung des Drehbauteiles zu erhalten und um so die Größe der Volumenzunahme, die gemessen werden kann, zu verringern, kann mehr als eine Spulenanordnung und Kernbauteil in der Meßkammer und dem messenden Bauteil angeordnet werden. Eine derartige Vorrichtung könnte an jeder anderen Bauart eines sich drehenden oder schwingenden messenden Bauteiles angeordnet werden, wobei der gleiche weiter oben beschriebene Effekt erzielt wird.To get more than one pulse per revolution of the rotating component and so to reduce the amount of increase in volume that can be measured, can have more than one coil assembly and core component in the measuring chamber and the measuring Component can be arranged. Such a device could be of any other type a rotating or vibrating measuring component are arranged, wherein the same effect described above is achieved.

In einer weiteren erfindungsgemäßen in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform ist an Stelle der magnetischen Ankopplung eine kapazitive Ankopplung angewandt, die nur dann Anwendung finden kann, wenn die Wand der Meßkammer aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist. In diesem Fall werden die zwei Spulen durch zwei Leiter 11 und 12 ersetzt, die nicht miteinander in leitender Verbindung stehen. In a further inventive in FIG. 2 embodiment shown a capacitive coupling is used instead of the magnetic coupling, which can only be used when the wall of the measuring chamber consists of an electrical insulating material is made. In this case the two coils will go through two conductors 11 and 12 replaced, which are not in conductive connection with each other.

Diese Leiter bilden die zwei Platten eines Kondensators. Sobald das messende Bauteil 2 der Meßvorrichtung in der Meßkammer eine derartige Lage einnimmt, daß dasselbe die Lücke zwischen den zwei Platten 11 und 12 überbrückt, tritt eine Veränderung der Kapazität in Vergleich zu dem Zustand ein, wenn sich das Bauteil entfernt von den Platten befindet.These conductors form the two plates of a capacitor. As soon as that measuring component 2 of the measuring device assumes such a position in the measuring chamber, that it bridges the gap between the two plates 11 and 12, one occurs Change in capacitance compared to the state when the component is away from the panels.

Diese Veränderung der Kapazität kann durch bekannte entsprechende Vorrichtungen 13 dazu angewandt werden, um ein Signal zu bilden, das es ermöglicht, die Drehungen oder Lageveränderungen des Bauteiles in einer Zählvorrichtung 15 zu zählen.This change in capacity can be known by corresponding Devices 13 are used to form a signal that enables the rotations or changes in position of the component in a counting device 15 counting.

Voraussetzung für die erfindungsgemäße Anordnung ist, daß das messende Bauteil oder dasjenige Teil desselben, das benachbart zu den Platten angeordnet wird, eine erheblich von dem zu messenden fließenden Medium abweichende Dielektrizitätskonstante besitzt. Dies kann entweder dadurch bewirkt werden, daß das vollständige Bauteil 2 aus einem Material gefertigt wird, das eine derartige Eigenschaft aufweist, oder indem ein Stück (wie durch die Linie bei 14 angezeigt) aus einem derartigen Material an einer geeigneten Stelle in der Kammer 2 eingesetzt wird. A prerequisite for the arrangement according to the invention is that the measuring Component or that part thereof which is arranged adjacent to the plates becomes a dielectric constant which differs considerably from the flowing medium to be measured owns. This can either be achieved by the fact that the complete component 2 is made of a material that has such a property, or by a piece (as indicated by the line at 14) of such material is used at a suitable location in the chamber 2.

Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die mechanischen Übertragungen vollständig in Fortfall zu bringen, gleichgültig ob es sich um mehrere Getriebeanordnungen oder verbindende Vorrichtungen handelt, die normalerweise dergestalt an diesen Meßvorrichtungen angebracht sind, daß dieselben die Bewegung auf eine geeignete Anzeigevorrichtung übertragen. Dieser erfindungsgemäß zu erzielende Vorteil ermöglicht die Herstellung einer kompakteren Meßvorrichtung und, wie bereits oben ausgeführt, die Herstellung einer genaueren und empfindlicheren Meßvorrichtung insbesondere bei langsamem Fließen des fließenden Mediums. Die Anwendung eines Wechselstromes an Stelle von Gleichstrom oder permanenten Magneten zeigt den Vorteil, daß die Amplitude des induzierten Impulses sich nicht mit der Geschwindigkeit des messenden Bauteiles verändert. The arrangement of the device according to the invention makes it possible It is indifferent to bring the mechanical transmissions completely to an end whether there are several gear assemblies or connecting devices, which are normally attached to these measuring devices in such a way that the same the movement to a suitable one Transfer display device. This According to the invention to be achieved advantage enables the production of a more compact Measuring device and, as already stated above, the production of a more accurate one and more sensitive measuring device especially with slow flow of the flowing Medium. The use of an alternating current instead of direct current or permanent Magnet has the advantage that the amplitude of the induced pulse does not change changes with the speed of the measuring component.

Claims

Claims: 1. Rotary piston meter with inductive measured value transmission, characterized in that outside and adjacent to the chamber (1) two with coils (4, 5) equipped measuring devices (4, 6 and 5, 7) are provided in which one coil (6) is connected to an alternating current source and the other coil (7) is connected to a counting device (9) via an amplifier (8), and that the annular piston (2) has an insert (3) made of magnetic material, which has a Reinforcement of the magnetic coupling between the coils (6,7) at its closest Position to the coils causes.

2. Rotary piston meter with capacitive measured value transmission, characterized in that that outside and adjacent to the chamber (1) two in their capacity by the movement of the annular piston (2) variable capacitor plates (11, 12) are attached and the measuring chamber (1) consists of insulating material at least in the vicinity of the plate and that the capacitor plates (11, 12) with a responsive to the changes in capacitance Measuring device (13) are connected to a counter (15) for each sequence of the change in capacitance gives an impulse.

3. Rotary piston meter according to claim 2, characterized in that the annular piston (2) consists of a material that is one of the medium to be measured has a very different dielectric constant or with an insert (3) is equipped with such a material.

4. Rotary piston meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that that two or more measuring devices are arranged around the chamber (1).

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,097,152; French patent specification No. 1 159714.