DE2608953C3

DE2608953C3 - Volumenmeßgerät

Info

Publication number: DE2608953C3
Application number: DE2608953A
Authority: DE
Inventors: Erhard 1000 Berlin Hunger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-01
Filing date: 1976-03-01
Publication date: 1981-08-06
Also published as: GB1527833A; DE2608953A1; FR2343231A1; NL7702132A; US4140013A; JPS52107864A; DE2608953B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Volumenmeßgerät für gasförmige oder flüssige Medien mit mindestens einem drehbeweglichen Meßorgan, dem eine Meßwerterfassungseinrichtung zur Gewinnung einer den Umdrehungen des Meßorgans entsprechenden elektrischen Größe zugeordnet ist sowie mit einer an die Meßwerterfassungseinrichtung angeschlossenen elektrischen Auswerteeinrichtung.

In einem bekannten Meßgerät dieser Art (DE-AS 21 57 127) ist eine Spule fest angeordnet In diese Spule wird von einem mit dem drehbeweglichen Meßorgan bewegten Ringmagneten eine Wechselspannung induziert, die den Umdrehungen des Meßorgans tntspricht und in einer Auswerteeinrichtung verarbeitet wird. Die Auswerteeinrichtung enthält neben einem Spannungsverstärker einen Schmitt-Trigger und einen elektronischen Zähler. Die Auswerteeinrichtung benötigt zum Betrieb ihrer einzelnen Teile eine Betriebsspannung, die

ίο von einer separaten Betriebsspannungsquelle zur Verfügung gestellt wird.

Bei einem anderen bekannten Meßgerät (DE-AS 12 98 603) besteht die Meßwerterfassungseinrichtung aus einem Schutzgaskontaktwerk mit einem von dem drehbeweglichen Meßorgan angetriebenen, umlaufenden Tragkörper, der einen magnetisch leitenden Ring trägt. Der Tragkörper mit dem magnetisch leitenden Ring wird an einem Schutzgaskontakt vorbeigeführt, der in einem Stromkreis mit einer Betriebsspannungsquelle und einem Zählwerk liegt. Bei Betätigung des Schutzgaskontaktes schließen sich seine beiden Kontakte, und es fließt ein Stromimpuls zum Zählwerk. Das bekannte Meßgerät benötigt also eine Betriebsspannungsquelie, die beispielsweise von einem Akkumulator gebildet sein kann.

Ferner ist ein Durchflußmesser bekannt (DE-OS 19 21 697), bei dem von der drehenden Welle eines Meßwerkes über ein Untersetzungsgetriebe ein Generator angetrieben wird; die Ausgangsklemme des Generators ist mit einem magnetisch betätigten Zählwerk verbunden, das demzufolge den entsprechenden Durchfluß-Meßwert anzeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Volumenmeßgerät mit einer Meßwerterfassungseinrichtung zur Gewinnung einer den Umdrehungen des Meßorgans entsprechenden elektrischen Größe und einer elektrischen Auswerteeinrichtung vorzuschlagen, das ohne eine äußere Betriebsspannungsquelle auskommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Volumenmeßgerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß ein vom Meßorgan angetriebener elektrischer Generator vorgesehen, dessen Ausgang über eine elektrische Puffereinrichtung die Betriebsspannung des ganzen Meßgerätes bereitstellt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Volumenmeßgerätes besteht darin, daß durch den Einsatz eines von dem drehbeweglichen Meßorgan angetriebenen Generators aus der Strömungsenergie der zu messenden gasförmigen oder flüssigen Medien sowohl der eigentliche Meßwert abgeleitet als auch die Energie gewonnen wird, die zur Verarbeitung bzw. Anzeige des Meßwertes erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Volumenmeßgerät kommt daher wie rein mechanisch arbeitende Volumenmeßgeräte ohne eine zusätzliche Betriebsspannungsquelle aus und ist daher unabhängig von Fremdenergie.

Die Meßwerterfassungseinrichtung kann bei dem erfindungsgemäßen Volumenmeßgerät unterschiedlich ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise als elektrischer Impulsgeber ausgeführt sein, wie dies in der oben bereits angezogenen DE-AS 12 98 603 beschrieben ist. In diesem Falle wird von dem Generator die Spannung erzeugt, die bei einer Betätigung der Kontakte des Schutzgaskontaktes einen Stromstoß für das Zählwerk hervorruft, wo dann eine Zählung erfolgt.

Die Meßwerterfassungseinrichtung kann aber auch nach dem Prinzip eines Tachometergenerators ausge-

führt sein, so daß sie dann von einer Betriebsspannungsversorgung unabhängig ist Zur Verarbeitung der Spannung des Tachometergenerators ist dann aber eine Betriebsspannung erforderlich, die von dem Generator gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Volumenmeßgerät kann der Generator unterschiedlich ausgeführt sein. So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Generator ein Bauteil für sich darstellt und von dem drehbeweglichen Meßorgan angetrieben wird. In diesem Falle kann beispielsweise die Abtriebswelle des drehbeweglichen Meßorgans aus einer dieses Organ aufnehmenden Meßkammer durch eii'.e Stopfbuchse nach außen an den Generator geführt sein, an dem dann eine zur Betriebsspannungsversorgung geeignete Spannung abgreifbar ist

Insbesondere dann, wenn eine möglichst kleine B-auform des erfindungsgemäßen Volumenmeßgerätes angestrebt wird, ist es vorteilhaft, wenn das, drehbewegliehe Meßorgan eine Magneteinrichtung trägt, der eine fest in einem das Meßorgan aufnehmenden Gehäuse angebrachte Wicklungsanordnung unter Bildung des Generators zugeordnet ist. Die jeweilige Anordnung der Magneteinrichtung am Meßorgan und auch die Unterbringung der Wicklungsanordnung in dem Gehäuse ist dabei weitgehend von der Konstruktion des Volumenmeßgerätes selbst bestimmt

Vielfach sind Volumenmeßgeräte mit einer Magnetkupplung versehen, um die Drehbewegungen des Meßorgans ohne Verwendung einer Stopfbuchse oder dergleichen durch die Wand der das Meßorgan aufnehmenden Meßkammer auf ein außerhalb der Meßkammer angeordnetes Anzeigewerk zu übertragen. Bei einem derart ausgeführten Volumenmeßgerät erscheint es vorteilhaft, wenn der Generator von der Magnetkupplung und einer dieser benachbart angeordneten Wicklung gebildet ist. Als besonders vorteilhaft wird es aus Platzgründen angesehen, wenn die Wicklung im Raum zwischen den Hälften der Magnetkupplung feststehend untergebracht ist. Ein derartiger Aufbau des Generators hat den wesentlichen Vorteil, daß eine zusätzliche Magnetanordnung zu seiner Bildung nicht erforderlich ist, weil die Magnete der Magnetkupplung gleichzeitig zur Bildung des Generators mit herangezogen und damit doppelt ausgenutzt werden. Auch die Anbringung der Wicklung wirft bei dieser Ausführung des Generators keine besonderen Probleme auf, weil die Wicklung bei möglichst flacher Ausgestal'ung ohne weiteres an der Trennwand zwischen den Hälften der Magnetkupplung befestigt werden kann.

Eine besonders flach ausgebildete Wicklung zur Unterbringung zwischen den Hälften einer Magnetkupplung ist vorteilhafterweise als gedruckte Schaltung ausgebildet.

Di? Auswerteeinrichtung des erfindungsgemäßen Volumenmeßgerätes enthält vorzugsweise eine elektronische Zählkette und eine Anzeigevorrichtung, wobei die elektronische Zählkette in vorteilhafter Weise von integrierten elektronischen Bausteinen gebildet ist, um ihren Energiebedarf möglichst gering zu halten. Aus demselben Grunde erscheint es vorteilhaft, wenn die Anzeigeeinrichtung Flüssigkristall-Anzeigeelemente oder Feldeffekt-Anzeigeelemente enthält.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in F i g. 1 ein Volumenmeßgerät mit einer Magnetkupplung unter Ausnutzung als Generator wiedergegeben, und in F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Wicklung gezeigt, wie sie in der Magnetkupplung Verwendung finden kann. In F i g. 3 ist anhand eines Blockschaltbildes die Möglichkeit der Betriebsspannungsversorgung für einen Impulsgeber als Meßwerterfassungseinrichtung unter Verwendung des erfindungsgemäß vorgesehenen Generators dargestellt; in Fig.4 ist gezeigt, wie der konstruktive Aufbau eines Volumenmeßgerätes mit einem schaltungstechnischen Aufbau ausgeführt sein kann, wie er in F i g. 5 anhand sines Blockschaltbildes einer elektrischen Auswerteeinrichtung aus elektronischen Bausteinen mit dem erfindungsgemäßen Generatorwiedergegeben ist

Das in F i g. 1 nur in seinen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wesentlichen Teilen dargestellte Volumenmeßgerät enthält eine Meßkammer 1, in der ein drehbewegliches Meßorgan 2 in Form eines Turbinenrades untergebracht ist. Das Meßorgan 2 ist auf einer Welle 3 befestigt, die an der Stelle 4 gelagert ist. An dem vom Meßorgan 2 abgewendeten Ende der Welle 3 ist eine Hälfte 5 einer Magnetkupplung 6 befestigt Die Hälfte 5 besteht aus einer Tragscheibe 7. auf der beispielsweise vier Magnete 8 derart auf dem Umfang angeordnet sind, daß Magnete unterschiedlicher Polarität einander abwechseln.

Die Hälfte 5 der Magnetkupplung 6 ist durch eine dünne Trennwand 9 der Meßkammer 1 von der anderen Kupplungshälfte 10 getrennt, die ebenfalls eine Tragscheibe U für vier Magnete 12 aufweist. Die Tragscheibe 10 ist auf einer Welle 13 befestigt, die in der Trennwand 9 gelagert ist. Eine weitere Lagerstelle für die Welle 13 befindet sich im Deckel 14 eines weiteren Gehäuseteiles 15, das an die Meßkammer 1 angeschraubt ist

Die Welle 13 weist einen Tragkörper 16 mit einem magnetisch leitenden Ring 17 auf, auf dem sich jeweils eine Reihe von Permanentmagneten 18 und 19 befinden. Der magnetisch leitende Ring 17 mit den Permanentmagneten läuft bei Rotation der Welle 13 an Schutzgaskontakten 20 und 21 vorbei, deren Kontakte 22 und 23 bzw. 24 und 25 durch die Permanentmagnete in abwechselnder Folge geschlossen und geöffnet werden.

Da die Kontakte 22 und 23 bzw. 24 und 25 über Leitungen 26 und 27 im Stromkreis mit einer Betriebsspannungsquelle und einem in der Fig. 1 nicht dargestellten elektromechanischen Zählwerk liegen, wird bei jedem Schließen der Kontakte 22 und 23 bzw. 24 und 25 ein elektrischer Impuls erzeugt, der im Zählwerk gezählt wird. Der Stand des Zählwerkes ist daher den Drehbewegungen des Meßorgans 2 proportional und entspricht daher der durch die Meßkammer 1 hindurchgelaufenen Flüssigkeits- oder Gasmenge.

Zwischen den Kupplungshälften 5 und 10 befindet sich eine schmale Wicklung 28, die zusammen mit der Magnetkupplung 6 einen Generator bildet. Die herausgeführten Enden 29 der Wicklung 28 bilden den Spannungsausgang des Generators, der zusammen mit einer Gleichrichteranordnung und einer Puffereinrichtung die Betriebsspannungsquelle bildet. Zur Erzeugung von Impulsen benötigt daher das dargestellte Volumenmeßgerät keine zusätzliche Betriebsspannung.

In F i g. 2 ist in Draufsicht eine Wicklung gezeigt, wie sie im Rahmen des Volumenmeßgerätes nach F i g. 1 in Form einer gedruckten Schaltung Verwendung finden kann. Die Windungen 30 der Wicklung sind teilweise auf verschiedenen Seiten einer Leiterplatte 31 vorhanden, um die erforderliche Leiterführung zu erhalten. Die Wicklung ist besonders flach und kann somit ohne

Beeinträchtigung der Wirkung der Magnetkupplung 6 (vgl. Fig. 1) zwischen ihren Hälften 5 und 10 an der Trennwand 9 untergebracht werden.

Das Blockschaltbild nach F i g. 3 läßt erkennen, daß der Spannungsausgang 32 des Generators 33, der beispielsweise in einer im Zusammenhang mit den F i g. 1 und 2 beschriebenen Weise gebildet sein kann, über eine Gleichrichteranordnung 34 an eine Puffereinrichtung 35 angeschlossen ist, die von einem Pufferakkumulator gebildet sein kann. An die Puffet einrichtung 35 ist ein Impulsgeber 36 angeschlossen, dessen Impulse über eine Verbindungsleitung 37 an eine nicht gezeigte Zähleinrichtung übertragen werden können. Der Impulsgeber 36 kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie es in der F i g. 1 dargestellt ist.

Der Gleichrichter 34 kann zusammen mit der Puffereinrichtung 35 und dem Impulsgeber 36 in dem Gehäuse 15 des Volumenmeßgerätes nach Fig. 1 untergebracht sein. Es ist aber auch möglich, den Gleichrichter und den Pufferakkumulator in einem zusätzlichen Gehäuse räumlich getrennt von dem Volumenmeßgerät zusammen mit der Anzeigeeinrichtung unterzubringen.

In Fig.4 ist eine Ansicht eines als Handzähler ausgeführten Volumenmeßgerätes nach der Erfindung wiedergegeben. Das Volumenmeßgerät befindet sich in diesem Falle am Ende einer Schlauchleitung 40, die über eine nicht dargestellte Pumpe mit einem ebenfalls nicht gezeigten Behälter mit einer abzugebenden Flüssigkeit in Verbindung steht. Das Volumenmeßgerät enthält eine Anzeigeeinrichtung 41, die aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen gebildet ist. Die Anzeige befindet sich auf der Oberseite 42 eines Gehäuses 43, in dessen Innern neben einem durch einen Handgriff 44 betätigbaren Öffnungsventil ein drehbewegliches Meßorgan mit einem erfindungsgemäß vorgesehenen Generator befindet. Der Generator liefert die Betriebsspannung für eine elektrische Auswerteeinrichtung, die außer einem elektronischen Zähler die Anzeigeeinrichtung 41 als Bestandteil enthält. Außerdem befindet sich in dem Gehäuse 43 auch die Meßwerterfassungseinrichtung.

Der schaltungsmäßige Aufbau des Volumenmeßgerätes nach Fig.4 ist in der Fig.5 dargestellt. Ein Generator 50, der von dem nicht dargestellten Meßorgan angetrieben wird, ist mit seinem Spannungsausgang 51 über einen Gleichrichter 52 an eine Puffereinrichtung 53 angeschlossen. Über die Puffereinrichtung 53 wird von dem Generator 50 sowohl ein

ίο Verstärker 54 als auch ein nachgeordneter Impulsformer i5 sowie eine elektronische Zähleinrichtung 56 mit Betriebsspannung versorgt. Der Verstärker 54 ist über eine Leitung 57 auch an eine Meßwerterfassungseinrichtung 58 angeschlossen, die beispielsweise von einem zusätzlichen Tachometergenerator oder von einem elektrischen Impulsgeber gebildet sein kann. Der Zählerstand in der Zähleinrichtung 56 entspricht somit stets der durch das Volumenmeßgerät geflossenen Flüssigkeitsmenge. Der Zählerstand der Zähleinrichtung 56 wird in der nachgeordneten Anzeigeeinrichtung 59 zur Anzeige gebracht, wobei die Anzeigeeinrichtung 59 anstelle von Flüssigkristall-Anzeigeelementen auch Feldeffekt-Anzeigeelemente enthalten kann.

Der Vorteil des Volumenmeßgerätes nach den F i g. 4 und 5 besteht darin, daß infolge Verwendung einer elektrischen Meßwerterfassungseinrichtung und einer elektrischen Auswerteeinrichtung ein verhältnismäßig kleines und damit handliches Volumenmeßgerät entsteht, das trotz dieser elektronischen Baugruppen eine zusätzliche Betriebsspannungsquelle nicht benötigt.

Mit der Erfindung wird ein Volumenmeßgerät mit elektrischer Meßwerterfassung und Auswertung vorgeschlagen, das ohne eine besondere Betriebsspannungsquelle auskommt, weil aus dem zu messenden gasförmigen oder flüssigen Medium nicht nur der Meßwert abgeleitet, sondern auch die Energie zum Betrieb der Meßwerterfassungs- und der Auswerteeinrichtung entnommen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Volumenmeßgefät für gasförmige oder flüssige Medien mit mindestens einem drehbeweglichen Meßorgan, dem eine Meßwerterfassungseinrichtung zur Gewinnung einer den Umdrehungen des Meßorgans entsprechenden elektrischen Größe zugeordnet ist sowie mit einer an die Meßwerterfassungseinrichtung angeschlossenen elektrischen Aus-. Werteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Meßorgan (2) angetriebener elektrischer Generator (6,18) vorgesehen ist, dessen Ausgang (25) über eine elektrische Puffereinrichtung die Betriebsspannung des ganzen Meßgeräts bereitstellt (F ig. 1).

2. Voluinenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator einen Bauteil für sich darstellt und von dem drehbeweglichen Mtrßorgan angetrieben wird.

3. Volumenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbewegliche MeQorgan eine Magneteinrichtung trägt, der eine fest in einem das Meßorgan aufnehmenden Gehäuse angebrachte Wicklungsanordnung unter Bildung des Generators zugeordnet ist.

4. Volumenmeßgerät nach Anspruch 1 mit einer Magnetkupplung, von der die Drehbewegungen des Meßorgans von einer das Meßorgan aufnehmenden Meßkammer nach außen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator von der Magnetkupplung (6) und einer dieser benachbart angeordneten Wicklung (18) gebildet ist (Fig. 1).

5. Volumenmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (18) im Raum zwischen den Hälften (5,10) der Magnetkupplung (6) feststehend untergebracht ist.

6. Volumenmeßgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (30) als gedruckte Schaltung ausgebildet ist (F i g. 2).

7. Volumenmeßgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerterfassungseinrichtung aus einem elektrischen Impulsgeber (16 bis 25) besteht, der von dem Meßorgan (2) angetrieben wird (F i g. 1).

8. Volumenmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Auswerteeinrichtung eine elektronische Zählkette (56) und eine Anzeigeeinrichtung (59) enthält (F i g. 5).

9. Volumenmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (41) Flüssigkristall-Anzeigeelemente enthält (F i g. 4).

10. Volumenmeßgerät nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung Feldeffekt-Anzeigeelemente enthält.