DE820814C

DE820814C - Dichtefuehler

Info

Publication number: DE820814C
Application number: DE1949820814D
Authority: DE
Inventors: Robert Amsler
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1948-05-18
Filing date: 1949-03-23
Publication date: 1951-11-12
Also published as: CH263697A

Description

Diditefühler Für die kontinuierliche Messung der Dichte von Fliissigkeiten und Mischungen, d. h. zur Messung ihrer Konsistenz, Viskosität oder ihres Mischungsgrades, sind Fühler bekanntgeworden, welche auf dem Rotationsprineip beruhen. Der Fühler besteht heispielsweise aus einem in die Flüssigkeit eintauchenden, mit konstanter Drehzahl rotierenden Fiihlkörper, dessen Reaktionsmoment ein Maß für die Flüssigkeitsreibung bildet. Dieses Reaktion moment wird bei Dichtefühlern bekannter Art entweder auf mechanischen Wege über einen Kraftverstärker direkt auf das Regelorgan übertragen, oder aber auf elektrischen Wege z. B. in Form einer Phasenlageverschiebung des antreibenden Motors gegenüber einer feststehenden Phasenlage gemessen.
Die Übertragung des Reaktionsmoments auf mechanischem Wege über Kraftverstärker bringt unvermeidliche Einflüsse der Reibung der Übertragungsorgane mit sich, was sich in einer gewissen Unempfindlichkeit auswirkt.. Die meist durch Zahnräder oder Klinkenräder erfolgende Kupplung der Fühlerausschläge mit dem Kraftverstärker ist der Abnutzung unterworfen und erfordert entsprechende Wartung und entsprechenden Unterhaut. Fühler dieser Art haben des Kraftverstärkers wegen einen relativ großen Platzbedarf und werden immobil konstruiert.
Fühler mit elektrischer Messung des Reaktuionsmoments erfordern relativ komplizierte elektrische Umw-an.dlllngs- und Übertragungsorgane zur Umsetzung der Phasenlageverschiebung in eine verhältnisgleiche Drehzahl der Verdünnungswasserpumpe, außerdem einen Spezialmotor für deren Antrieb.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtefühler für die Messung der Dichte (Konsistenz, Viskosität, M ischungsgrad) von Flüssigkeiten und breiartigen Mischungen mit unter dem Einfluß eines Antriebes mit konstanter Drehzahl stehendem, in dem zu überavachenden Medium drehendem Meßflügel. Das Wesen der Erfindung ist darin zu erblicken, daß das durch die Abbremsung des Meßflügels entstehende Reaktionsmoment eine Meßfeder spannt und die Verdrehung zwischen Meßflügel und Antrieb mechanisch auf einen Geber übertragen wird.
Der Geber ist vorzugsweise als elektrischer Geber ausgebildet und überträgt seinerseits den Meßwert stetig auf elektrischem Wege auf ein Empfangsgerät, welches zur Fernanzeige Registrierung oder Regelung sowie zu mehreren dieser Zwecke dient.
Im Falle der Regelung wirkt das Empfangsgerät seinerseits auf ein Regelorgan, z. B. ein Ventil, welches die Dichte der Flüssigkeit beispielsweise durch Wasserzuinischung verändert.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausfii'hrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. I das Gerät im Schnitt und Fig. 2 eine AusfüXhrungisform eines Kupplungsstückes in Draufsicht.
In der Fig. I bedeutet I eine Grundplatte, die auf Säulen 2 bzw. 3 Zwischenbühnen 4, 5 trägt, die zur Unterbringung des Meßwerkes dienen, während das Ganze durch eine Schutzhaube 6 geschlossen ist.
Eine Meßflügelwelle 7 ist in zwei Kugellagern 8, 9 gelagert, die ihrerseits auf einer Hülse 10 gegengelagert sind. Letztere ist mittels zweier Kugellager II, I2 drehbar in der Grundplatte I und der Zwischenbühne 4 gelagert und wird über Ritzel I3, Zahnrad 14 und Ritzel 15, Zahnrad I6 durch einen Motor mit konstanter Drehzahl, z. B. einen Syn chronmotor 17, angetrieben. Eine topfförmige Erweiterung 18 des aberen Endes der Hülse IO enthält eine Meßfeder 19, deren äußeres Ende mit der topfförmigen Erweiterung I8 der Hülse IO und deren inneres Ende mit einer Nabe 20 verbunden ist.
Letztere sitzt drehbar auf dem oberen Ende der Meßflügelwelle 7 und ist mit ihr über eine dort fest angeordnete Kugelkupplung 21 verbundene welche aus schnappt, wenn die Meßflügelwelle 7 gegenüber der Hülse lo über einen gewissen Grad hinaus verdreht wird. Diese Sicherheitsvorrichtung dient zum Schutze der Meßfeder gegen Überlastung.
Der obere Flansch der Nabe 20 ist als Kurvenscheibe 22 ausgebildet, etwa wie dies in der Fig. 2 dargestellt worden ist, auf welcher eine an! einem Winkelhebel 23 angeordnete Laufrolle 24 abrollt.
Der Winkelhebel 23 ist seinerseits auf der topfförmigen Erweiterung s8 der Hülse 10 gelagert und betätigt über ein zentrisch angeordnetes Kugelgelenk 25 und eine Zugstange 26 ei'nen Zeiger 27 und damit eine Welle 28 eines elektrischen Meßgebers 29. Der Zeiger 27 bestreicht eine Skala 30.
Zum Schutze des unteren Kugellagers II ist eine Schutzhaube 31 vorgesehen, die an der Grundplatte 1 befestigt ist und durch welche die Meßflügelwelle mit Spiel hindurchgeführt ist. Am unteren Ende der Meßfiügelwelle sitzt der eigentliche Meßflügel, welcher beispielsweise als vierblättriger Propeller 36 ausgeführt ist, dessen Blätter so geneigt sind, daß das zu überwachende Medium von unten nach oben gefördert wird. Um den möglichen Verdrehungswinkel zwischen Meßflügelwelle und der topfförmigen Erweiterung, die, da sie zur Unterbringung der Meßfeder dient. auch als Federgehäuse bezeichnet werden kann, zu begrenzen, weist die linke Seite der Nahe 20 zwei Anschläge 32, 33 auf, zwischen denen ein Fortsatz 34 des F,edergehåuses 18 frei beweglich angeordnet ist.
Eine Spannfeder 35, die an einer Verlängerung des Zeigers 27 nd an der Zwischenbülhne 5 angreift, hebt die Totgänge in den Gelenken der Übertragungseinrichtung auf.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung beruht auf der fortlaufenden Messung des zur Aufrechterhaltung einer konstanten Drehzahl notwendigen Drehmoments, welches eine Funktion der Dichte, Konsistenz, Viskosität oder des Mischungsgrades des zu überwachenden Mediums ist. Dieses Drehmoment spannt die Meßfeder 19 um einen gewissen Winkel vor, welch letzterer über die Kurvenscheibe 22 und die Übertragungsteile 24, 23, 25, 26 und 28 auf den Meßgeber 29 übertragen wird.
Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, daß infolge der getroffenen Trennung des antreibenden vom messenden Teil des Fühlers an der Meßflügelwelle lediglich die Reibung der Kugellager 8 und g sowie der ilhertragungsteile 22, 24, 23, 25, 26 und 28 winksam ist, welche durch entsprechende Ausbildung der Gelenke als Kugellager klein gehalten werden kann. Die gesamte Reibung des Getriebes und des Motors geht nicht in die Messung ein. Außerdem ist es durch eine einfache Maßnalhme möglich. auch die auf den messenden Teil wirkenden Reibungen unwirksam zu machen. Zu diesem Zwecke wird der Propeller 36 des Fühler so ausgeführt, daß dessen Blätter um einen geringen Betrag ungleich lang sind, dadurch wird das Reaktionsmoment über eine Umdrehung infolge ungleicher Strömung der Flüssigkeit etwas ungleichförmig. Dies hat zur Folge, daß die Winkelgeschwindigkeit der Meßwelle bei jeder Umdrehung um einen kleinen Betrag schwankt, was den Übertragungsorganen auf den Meßgeber eine hin und her gehende Bewegung verleiht. Dadurch wird die Haftreibung in allen Gelenken periodisch überwunden und der messende Teil ist durch diese Maßnahme praktisch reibungsfrei.
Der Propeller fördert von unten nach oben, um sein Eintauchen zu gewährleisten. Durch die Tatsache der Förderung fließt je Zeiteinheit mehr Flüssigkeit am Fühler vorbei als ohne Förderung, so daß der Fühler einen besseren Mittelwert mißt als ein Fühler ohne Förderung.
Die Ansprechempfindlichkeit dieses Fühlers ist dementsprechend sehr hoch, was bei seiner Verwendung als Reglerfühler die Regelvorgänge erleichtert und eine schnelle lund genaue Regelung ergibt.
Für die Regelzwecke erfolgt die Einstellung auf den gewünschten Sollwert nicht am Fühler selbst, sondern an einem besonderen, im Regelgerät eingebauten Einstellgeber, welcher mit dem Meßgeber in elektrischer Wirkungsverbindung steht und gemeinsam mit diesem das Regelinstrument beeinflußt.

Claims

PATENTANsPRÜcHE: I. Dichtefühler für die Messung der Dichte (Konsistenz, Viskosität, Mischungsgrad) von Flüssigkeiten oder breiartigen Mischungen mit unter dem Einfluß eines Antriebes mit konstanter Drehzahl stehendem, in dem zu über wachenden Medium drehendem Meßflügel, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Abhremsung des Meßflügels entstehendeReaktionsmoment eine Meßfeder spannt und die Verdrehung zwischen Meßflügel und konstantem Antrieb mechanisch auf einen Geber übertragen wird.
2. Dichtefühler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßflügelschaufeln zur Meßflügelachse geneigt angeordnet sind, derart, daß durch Propellerwirkung die Flüssigkeit in Achsrichtung gefördert wird.
3. Dichtefühler nach Anspruchs und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßflügelschaufeln ungleichartig ausgebildet sind, so daß durch vibrierende Bewegung der Meßteiile Haftreibung und Gelenkspiele unwirksam werden.
4. Dichteflihler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßflügelachse mit der Sleßfeder huber eine nachgiebige Kupplung verhunden ist, derart, daß eine Überbeanspruchung der Meßfeder bei zu hohen Reaktionsmomenten verhindert wird.
5. Dichtefühler nach Anspruch I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Kupplung als Friktionskupplung ausgebildet ist.
6. Dichtefühler nach Anspruch I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Kupplung als Kugelkupplung ausgebildet ist.
7. Dichtefühler nach Anspruch I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß'der eine Kupplungsteil mit dem inneren Ende der Meßfeder verbunden und als Kurvenscheilbe ausgebildet ist, deren Stellung ein Winkelhebel abfühlt, der mit dem äußeren Ende der Meßfeder verbunden gelagert ist und an dessen zweiten Hebelarm in der Verlängerung der Meßflügelachse eine Übertragungsstelle angeordnet ist, von welcher die Verdrehung zwischen Kurvenscheibe und Federgehäuse auf den Geber übertragen wird.
8. Dichtefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannfeder vorgesehen ist, derart, daß Totgänge der Meßeinrichtung unwirksam sind.
9. Dichtefühler nach Anspruch I und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reakt ionsmoment außer auf einen Geber noch auf eine Anzeigeeinrichtung übertragen wird.

IO. Dichtefühler nach Anspruch I, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Üibertragungsstelle des Winkelhebels für die Verdrehung zwischen Kurvenscheibe und Federgehäuse über eine Zugstange mit einem Hebel verbunden ist, dessen Achse den Geber verstellt und an dessen einem Ende die Spannfeder angreift, wogegen sein anderes Ende den Zeiger der Anzeigeeinrichtung bildet.