DE1698053C - Turbinenmeßwerk fur Mengenmeßgerate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Turbinenmeßwerk fiiif Menuenmeßgeräte für Flüssigkeiten, bei dem die das MeWv.erk in Axialrichtimg durchströmende Flüssigkeit proportional zur DurchfluWmenge ein Turbinenrad in Umdrehungen versetzt, das axial verschiebbar in der Bohrung seines Gehäuses uelagert ist.

Die Meßgenaiiigkeit von Tiirhinenmeßwerken ist vom Verhältnis der Umdrehungen des Turbinenrade.', pro Einheit der die Turbine durchströmenden Flüssigkeitsmenge abhängig, wobei dieses Verhältnis nur innerhalb eines begrenzten Bereiches der Durchflußmenge pro Zeiteinheit ausreichend konstant ist. Bei der praktischen Verwendung der TurbinenineLUverke benötigt man jedoch einen Arbeitsbereich, der wesentlich größer ist als der Bereich mit nahezu konstantem Verhältnis der Umdrehungszahl des Turbinenrades pro Einheit der das Turbinenmeßwerk durchfließende!¹ Flüssigkeitsmenge. Aut diese Weise entstehen bei den bekannten Turbinenmeßwerken im Bereich kleiner und großer Durchflußmengen mehr 2c oder .veniger große Abweichungen, die das Meßergebnis verfälschen.

Bei den meisten Turbinenmeßwerken wird die Drehzahl des Turbinenrades berührungslos mit magnetischen, induktiven oder ähnlichen Abtastern tegistriert. mi daß »om Turbinenrad praktisch keine mechanische Arbeit für irgendwelche Antriebe geleistet werden muß. Dennoch treten infolge der radialen und axiuicn Lagerreibung Bremskräfte aut, dl·.· zu den obigen Abweichungen führen. So nehmen 3u durch die dynamische Kraft der durchströmenden FKi:, ,ii..!w'it 'iij^onders im Bereich loher Durclifliißstärken die axialen Lagerverluste zu, so daß einmal durch das Abbremsen des Turbinenrades und zum anderen durch den hierdurch bedingten Flüssigkeilsschlupf das Meßergebnis fehlerhaft wird.

/\u> diesen Gründen hat man versucht, diesen durch das System bedingten Nachteil durch besonders leichtgängige, beispielsweise durchspülte Lager aufzufangen, wobei jedoch kein wesentlicher Erfolg er- to zielt wurde. Darüber hinaus sind die hierbei verwendeten Lager sehr empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung und Verschmutzung durch die zu messende Flüssigkeit, weshalb insbesondere durchspülte Lager häufig zu Störungen führten.

Ls isl darüber hinaus bereits bekannt, das Turhmem ad eines Meßwerkes zu einer konischen Bohrung des Gehäuses axial verschiebbar anzuordnen, wobei der dynamischen Kraft der durchströmenden Fliissigkeil die Kraft einer Feder entgegengesetzt v> und Durch eine derartige ,Anordnung ergibt sich zu.ii eine Vergrößerung des Arbeitsbereiches in den Meßbereich niedriger Durchllußmengen pro Zeiteinheit hinein, llieibei werden jedoch Abweichungen innerhalb eine¹- bestimmten I oleranzbereiches /u- ;;, gelassen; außerdem eiinöglichl diese Aluminium keine Erweiterung des Arbeitsbereiches im Hinblick auf höhere Durchflußmengen.

Der Erfindung lug die Aufgabe zugrunde, ein Turbinenineßwerk für Mengenmeßgeräte für Flüssig- fio keilen /u schaffen, das innerhalb eines wesentlich erweiterten Arbeitsbereiches genaue Meßergebnisse liefert und auf diese Weite die Nachteile der bekannten Meßgeräte vermeidet,

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die axialen Kräfte des Turbinenrades über einen clektrn-mechantachen Wandler einer elektrischen Meßvorrichtung aufzugeben, durch deren Ausgangswert das Meßergehii^ eines die Drehzahl des Turbinenrades ermittelnden Impulsgeber korrigiert wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Wandler als piezo-elekttischer Wandler ausuebildet und über ein Axiallager mit der Achse de-, Turbinenrades (.erblinden sein.

Mit dem Vorschlag der Erfindung wird ein Turbinenmeßwerk geschaffen, das den durch die Vcrwendung eines Turbinenrades bedingten Nachteil ausschaltet, der in dem sieh ändernden Verhältn^ der Umdrehungszahl ües Turbinenrades pro Einheu -lci das Turbinenmeßwerk durchfließenden Flüssigkeitsmenge zu sehen ist.

Auf der Zeichnung ist in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Tür binenmeßwerkes mit der als Blockschaltbild dargestellten elektronischen Schalteinrichtung dargestellt.

Das Turbinenmeßwerk besteht im wesentlichen aus einem Turbinenrad 3, dessen Achse 2 in einem Gehäuse 1 mit zylindrischer Bohrung mittels zwei Radiallagern 4 drehbar gelagert ist. Am Gehäuse I ist weiterhin ein Impulsgeber 8 angeordnet, dessen Impulse einem Meßgerät 9 zugeführt werden, dem eine Anzeigevorrichtung 10 nachgeschaltet sein kann.

Die Achse 2 des Turbinenrades 3 ist um einen geringen Betrag axial verschiebbar durch ein Axiallager 5 gelagert. Diesem Axiallager 5 ist ein elektromechanischer Wandler 6 nachgeschaltct, dessen Ausgangswerte einer elektrischen Meßvorrichtung 7 zugeführt werden. Der Ausgangswert dieser elektrischen Meßvorrichtung wird dem Meßgerät 9 aufgegeben und dazu benutzt, das Meßergebnis des die Drehzahl des Turbinenrades 3 ermittelnden Impulsjcbcrs 8 ;:u korrigieren.

Unter dem Einfluß der dynamischen Kraft der in Pfeilrichtung durch das Gehäuse 1 strömenden Flüssigkeit erhält das Turbinenrad neben der Kraftkomponente in Umfangsrichtung, die ein Drehmoment ergibt, eine Kraftkomponente in axialer Richtung, die von der Achse 2 auf das Axiallager 5 übertragen wird. Diese axiale Kraflkomponente isl von der Durchflußmenge pro Zeiteinheit abhängig und wächst mit deren Zunahme. Über das Axiallager 5 wird die axiale Ki af (komponente einem elektro-mcchanischen Wandler 6 aufgegeben, der beispielsweise den piezoelektrischen Effekt eines Kiistalles ausnutzt, um den auftretenden Lagerdruik in eine elektrische Größe, beispielsweise eine Spannung, umzuwandeln. Diese elektrische Größe wird in 1! r elektrischen Meßvorrichtung 7 entsprechend den \nfotderungen des Meßgerätes 9 aufbereitet und zur Korrektur der aus dem Impulsgeber 8 kommenden Meßsignale verwendet.

Auf diese Weise ist es möglich, trotz des sich ändernden Verhältnisses der Umdrehungszahl des Turbinenrades pro Einheit der das Turbinenmeßwerk durchströmenden Flüssigkcilsmenge ein genaues Meßergebnis an Hand der Umdrehungen des Turbinenrades zu ermitteln. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die axialen Lagerkräfte ins Verhältnis zu den Abweichungen zu setzen, die vorher an Hand einer Vcrgleiehsrnessung ermittelt wurden.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Turbinenmeßwerk für McngenmeÜgerate für Flüssigkeiten, bei dem die das Meßwerk in Axial-

   richtung durchströmende Flüsigkeit proportional jLir Diirchflußnienge ein Turbinenrad in Umdrehungen versetzt, das axial verschiebbar in der Bohrung seines Gehuuses gelagert ist, d a durch gekennzeichnet, daß die axialen Kräfte des Turbinenrades (3) über einen elektromechanischen Wandler (6) einer elektrischen Meuvorrichtung (7) aufgegeben werden, durch deren Ausgangsweit das Meüergehnis eines die Drehzahl des Turbinenrades (3) ermitteliulLii Impulsgebers (8) korrigiert wird

   τ Turbinenmeßwerk nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (6) als pie/o-elektrischer Wandler ausgebildet und i,k, ein Axiallager (S) mit der Achse (2) des! urhincnrades (3) verbunden ist.

   Hierai 1 Blatt Zeichnungen