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Dokumentenidentifikation DE10119860C2 07.08.2003
Titel Symmetrischer Schwingstrahlzähler
Anmelder Hydrometer GmbH, 91522 Ansbach, DE
Erfinder Kroemer, Harald, 91522 Ansbach, DE;
Zellner, Claus, 91522 Ansbach, DE
Vertreter Matschkur Lindner Blaumeier Patent- und Rechtsanwälte, 90402 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 24.04.2001
DE-Aktenzeichen 10119860
Offenlegungstag 31.10.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.08.2003
IPC-Hauptklasse G01F 1/20
IPC-Nebenklasse G01F 1/58   G01L 7/00   G01L 1/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingstrahlzähler mit einem Strömungskanal, der sich von einem Einströmkanal in Richtung auf einen mittig angeordneten Prallkörper erweitert und zum Ausströmkanal hin wieder verengt und mit Sensoren zur Erfassung eines schwingenden Teilstrahls.

Die bislang vorgeschlagenen Schwingstrahlzähler wurden hinsichtlich Messgenauigkeit, möglichst hoher Dynamik und einem geringen Druckabfall über die Messstrecke optimiert. Aus diesem Grund sind der Messraum sowie der Ein- und Ausströmkanal konventioneller Fluidistoren generell nicht symmetrischen in Flussrichtung angeordnet. Als ein Nachteil dieser Konstruktion ergibt sich die Festlegung auf eine bestimmte Durchflussrichtung. Es gibt keine Möglichkeit, zurückströmende Flüssigkeit zu erfassen, wodurch das an sich sehr elegante und ohne bewegliche Teile auskommende Schwingstrahlmessprinzip für bestimmte Anwendungen nicht in Frage kommt. Auf dem Markt erhältliche Schwingstrahlkaltwasserzähler sind sogar ausschließlich mit einem integrierten Rückflussverhinderer erhältlich.

Aus der JP 52 033 763 A ist bereits ein mit einer begrenzt um seine Achse hin und her schwingenden Platte versehener Flüssigkeitszähler bekannt geworden, bei dem es sich aber nicht um einen Schwingstrahlzähler mit einem von einer Düse erzeugten der eigentlichen Messkammer frei durchsetzenden Freistahl handelt der abwechselnd auf einen Prallkörper auftrifft und abwechselnd an diesem seitlich links oder rechts vorbeiläuft. Darüber hinaus ist dieser vorbekannte Zähler auch nicht für eine Messung in beiden Durchflussrichtungen geeignet. Würde man die Ausströmöffnungen 9, 10 als Einströmöffnungen nehmen, so würde die Anordnung überhaupt nicht mehr als Zähler funktionieren können. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist durch den zusätzlichen Prallkörper eine Unsymmetrie erzeugt, die keinesfalls eine Umkehrung der Strömungsrichtung zulässt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schwingstrahlzähler der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass er zur Messung der strömenden Flüssigkeit in beiden Strömungsrichtungen geeignet ist, sodass auch rückfließende Flüssigkeit zuverlässig erfassbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Strömungsführungskanal einschließlich des Ein- und Ausströmkanals zur Quermittelebene durch den Prallkörper ebenso wie dieser symmetrisch ausgebildet ist und dass in beiden symmetrischen Teilkammern und/oder an beiden symmetrischen Hälften des Prallkörpers Sensorelemente zum Detektieren der Schwingfrequenz für jeweils eine Strömungsrichtung angeordnet sind.

Durch diese vollständige symmetrische Ausbildung, wozu natürlich auch die symmetrische Ausbildung des Prallkörpers selbst gehört, ergibt sich die Möglichkeit, sowohl Flüssigkeitsströmungen in der einen als auch in der anderen Richtung zu erfassen, wozu es selbstverständlich auch erforderlich ist, in beiden symmetrischen Teilkammern und/oder an beiden symmetrischen Hälften des Prallkörpers Sensorelemente zum Detektieren der Schwingfrequenz anzuordnen, derart, dass die einen Sensorelemente nur Schwingungen des Teilstrahls in der einen Strömungsrichtung und die anderen Schwingungen des Teilstrahls in der anderen Strömungsrichtung erfassen, sodass eine exakte getrennte Erfassung der unterschiedlichen Strömungsrichtungen möglich ist. Als Sensorelemente kommen dabei magnetisch induktive Strömungsgeschwindigkeitsmesser, Drucksensoren und zwar Absolut- oder auch Differenzdrucksensoren und Kraftmesssensoren in Betracht.

Um einen stabilen Freistrahl zu erhalten, der in Verbindung mit dem Prallkörper und dem sich erweiternden Strömungsführungskanal zu den gewünschten durchflussabhängigen Schwingungen führt, soll der Strömungsführungskanal stufenartig an die engeren Ein- und Ausströmkanäle anschließen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 Einen schematischen axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schwingstrahlzähler und

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch einen Schwingstrahlzähler mit abgewandelter Ausbildung des Strömungsführungskanals.

Vom Einströmkanal 1 gelangt das einströmende Wasser über eine Stufe 2, die das Entstehen eines stabilen Freistrahls begünstigt, in den Strömungsführungskanal 3, der sich in Richtung auf eine mittig in der Achse des Einströmkanals und des gegenüberliegenden Ausströmkanals 4 angeordneten Prallkörpers 5 erweitert und anschließend zum Ausströmkanal 4 hin wieder verengt, wobei wiederum eine Stufe 6 am Übergang des Strömungsführungskanals 3 in den Ausströmkanal 4 vorgesehen ist. Die gesamte Anordnung ist zur Mittelebene 7 des Prallkörpers 5 symmetrisch ausgebildet, das heißt die Symmetrie zur Mittelebene 7 gilt sowohl für den Prallkörper selbst, als auch für den Strömungsführungskanal sowie Ein- und Ausströmkanal 1 und 4. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass nicht nur Flüssigkeit gemessen werden kann, die vom Einströmkanal zum Ausströmkanal 4 fließt, sondern auch rückfließendes Wasser vom Ausströmkanal 4 zum Einströmkanal 1. Zu diesem Zweck sind in beiden symmetrischen Hälften 3a und 3b des Strömungsführungskanals 3 Sensorelemente S1 und S1' in den Wänden des Strömungsführungskanals oder aber auch Sensorelemente S2 und S2' im Prallkörper vorgesehen, von denen jeweils einer zur Detektierung des Strömungsdurchflusses in der einen Strömungsrichtung und der andere zur Detektierung des Strömungsdurchflusses in der anderen Richtung dient. Wird der Strömungsführungskanal 3 in Richtung vom Einströmkanal 1 zum Ausströmkanal 4 durchflossen, so erfasst der Sensor S1' bzw. der Sensor S2' den Schwingstrahl, bei umgekehrter Flussrichtung liefern die Sensoren S1 und S2 ein Signal über die Frequenz des schwingenden Freistahls und damit ein Maß für die Durchflussmenge.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 lediglich dadurch, dass der gestufte Übergang 2' bzw. 6' zwischen dem Einströmkanal 1 bzw. Ausströmkanal 4 und dem Strömungsführungskanal 3 in anderer Weise ausgebildet ist.

Die Sensorelemente S1, S1', S2, S2' können magnetisch induktive Strömungsgeschwindigkeitsmesser, Absolut- bzw. Differenzdrucksensoren oder auch Kraftmesssensoren sein.

Der Vorteil des erfindungsgemäß symmetrisch aufgebauten Schwingstrahldurchflussmessers ist die Möglichkeit, das jeweils durchströmende Flüssigkeitsvolumen unabhängig von der Strömungsrichtung exakt zu erfassen, was kein anderes statisches hydrodynamisches elektronisches Durchflussmessverfahren bei einer Messdynamik deutlich größer als 200 bieten kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Schwingstrahlzähler mit einem Strömungsführungskanal, der sich von einem Einströmkanal in Richtung auf einen mittig angeordneten Prallkörper erweitert und zum Ausströmkanal hin wieder verengt und mit Sensoren zur Erfassung eines schwingenden Teilstrahls der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsführungskanal (3) einschließlich des Einströmkanals (1) und des Ausströmkanals (4) zur Quermittelebene (7) durch den Prallkörper (5) ebenso wie dieser symmetrisch ausgebildet ist und dass in beiden symmetrischen Teilkammern (3a, 3b) und/oder an beiden symmetrischen Hälften des Prallkörpers (5) Sensorelemente zum Detektieren der Schwingfrequenz für jeweils eine Strömungsrichtung angeordnet sind.
  2. 2. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang vom Einströmkanal (1) und/oder Ausströmkanal (4) in den Strömungsführungskanal (3) eine Stufe (2, 6; 2', 6') vorgesehen ist.
  3. 3. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (S1, S1', S2, S2') magnetisch induktive Strömungsgeschwindigkeitsmesser sind.
  4. 4. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (S1, S1', S2, S2') Drucksensoren sind.
  5. 5. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (S1, S1', S2, S2') Kraftmesssensoren sind.






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