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Dokumentenidentifikation DE10156929B4 13.07.2006
Titel Volumenstrommesser und Gaszähler mit Entspannungskammer
Anmelder Briffault S.A., Paris, FR
Erfinder Schladerer, Max, 27610 Romilly sur Andelle, FR
Vertreter BAUER WAGNER PRIESMEYER, Patent- und Rechtsanwälte, 52080 Aachen
DE-Anmeldedatum 21.11.2001
DE-Aktenzeichen 10156929
Offenlegungstag 13.06.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse G01F 3/22(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01F 15/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Volumenstrommesser für Gas sowie Gaszähler, in welche Volumenstrommesser dieser Bauart eingebaut sind und die mit einer Vorrichtung zum Integrieren der Volumenströme über die Zeit ausgestattet sind.

Es ist üblich, einen Gaszähler mit Hilfe eines Volumenstrommessers und einer Vorrichtung zum Integrieren der von den Volumenstrommessern ermittelten Volumenströme über die Zeit zu fertigen.

Es sind zahlreiche Typen von Zählern bekannt wie beispielsweise Zähler mit verformbaren Wänden, bei denen das Verhältnis des minimalen Volumenstroms zum maximalen Volumenstrom, das ebenfalls Messdynamik genannt wird, in der Größenordnung von 140 liegt. Diese Zähler sind sehr voluminös, und zwar dergestalt, dass in der Praxis ihr maximaler Volumenstrom 1000 m3 pro Stunde nicht überschreiten kann. Es sind auch Zähler mit Drehkolben bekannt, die eine Messdynamik aufweisen, welche die Zahl 50 nicht überschreitet. Die mit Ultraschall arbeitenden Zähler sind gegen Staub sehr empfindlich und erfordern daher lange Geradstrecken insbesondere vor dem Zähler, so wie übrigens auch die Wirbelzähler und die Volumenzähler mit Unterdruckmesser. Es ist auch ein Volumenstrommesser bekannt, der ein Venturi-Rohr benutzt, das am Düsenhals nach dem Schall-Prinzip arbeitet. Dieser Volumenstrommesser ist wegen des mechanisch zu bearbeitenden Profils schwierig in der Benutzung und Fertigung und liefert ungenaue Ergebnisse, die eine gewisse Streuung aufweisen.

Aus der DE 3837 147 A1 ist ein Volumenstrommesser für ein Fluid bekannt, der ein Gehäuse umfasst, welches durch eine flexible Membrane unterteilt ist in eine Entspannungskammer, in die eine Zwischenleitung, die mit einem Ventil mit Schließvorrichtung ausgestattet ist, und eine Ausgangsleitung münden und in eine Gehäusekammer, in der ein Mittel eine Kraft auf die Membrane ausübt, wobei letztere hinsichtlich der Verschiebung mit der Schließvorrichtung fest verbunden ist, sowie einen Aufnehmer für die Verschiebung der Schließvorrichtung und Mittel vorhanden sind, die einen Eingangsanschluss enthalten und dazu bestimmt sind, für einen gegebenen beliebigen Volumenstrom in dem Eingangsanschluss und unabhängig von dem Druck der für diesen Volumenstrom in dem Eingangsanschluss herrscht, einen konstanten Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und demjenigen, der in der Ausgangsleitung herrscht, zu erhalten, wobei die besagten Mittel aus einem primären Gasentspanner bestehen, der strömungsseitig vor der Zwischenleitung in einem bestimmten Abstand vom Gehäuse angebracht ist, welcher in der Zwischenleitung einen konstanten Druck für einen gegebenen beliebigen Volumenstrom liefert, wobei der primäre Entspanner eine Schließvorrichtung enthält, die bezüglich der Verschiebung fest verbunden ist mit einer Membrane direkt über eine Stange.

Die Erfindung betrifft einen Volumenstrommesser und damit einen Gaszähler mit verminderten Abmessungen selbst für hohe Volumenströme, der in einem weiten Bereich von Drücken des eintretenden Mediums benutzt werden kann, welcher von 100 Millibar bis 8 Bar reicht, der eine große Messdynamik von über 140 aufweist, der gegenüber Störungen des Strömungsprofils vor dem Eintritt unempfindlich ist und der daher keine langen Geradstrecken benötigt, der eine hohe Eigengenauigkeit aufweist, indem er völlig im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit arbeitet, der durch ein einfaches Anschließen der beiden Rohrleitungen leicht zu installieren ist und der gegen Staub unempfindlich ist. Der Zähler ist selbst bei hohen Drücken wie 8 Bar robust und erzeugt dabei keinen parasitären Druckverlust.

Der Volumenstrommesser gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Gehäuse, das durch eine biegsame Membrane in eine Entspannungskammer, in die eine Zwischenleitung einmündet, welche mit einem Schließventil und einer Austrittsleitung ausgestattet ist, und eine Gehäusekammer unterteilt ist, in welcher ein Mittel, insbesondere eine Feder – aber es kann auch ein Pilotdruck sein – eine Kraft auf die Membrane ausübt. Die Membrane ist hinsichtlich der Verschiebung mit der Schließvorrichtung fest verbunden, und es ist ein Aufnehmer für die Verschiebung der Schließvorrichtung vorgesehen. Gemäß der Erfindung sind Mittel vorhanden, die einen Eingangsanschluss umfassen und die dazu bestimmt sind, für einen gegebenen Volumenstrom unabhängig von dessen Größe und auch unabhängig davon, wie hoch der in dem Eingangsanschluss herrschende Druck für diesen Volumenstrom ist, einen deutlich konstanten Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und dem Druck, der in der Ausgangsleitung herrscht, zu erhalten. Unter deutlich konstantem Unterschied versteht man insbesondere einen auf etwa 5 %, vorzugsweise jedoch etwa 1 % konstanten Wert. Der Druck in der Eingangsleitung kann dabei zwischen 100 Millibar bis 8 Bar liegen.

Gemäß einer Aufführungsform bestehen die Mittel, die dazu bestimmt sind, einen deutlich konstanten Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und dem Druck, der in der Ausgangsleitung herrscht, zu erhalten, aus einem vor der Zwischenleitung in einem bestimmten Abstand vom Gehäuse montierten primären Gasentspanner. Dieser primäre Entspanner liefert daher an den Volumenstrommesser einen Zwischendruck, der für einen gegebenen beliebigen Volumenstrom deutlich konstant ist, d. h. dass sich dieser Druck von einem Volumenstrom zum anderen verändern kann.

Der primäre Entspanner enthält eine Schließvorrichtung, die bezüglich der Verschiebung mit einer Membrane mittels eines Hebelmechanismus mit Multiplikatorwirkung für die Verschiebung verbunden ist, der einen Hebelarm r der Schließvorrichtung des Ventils und einen Hebelarm R der Membrane aufweist. In dem vorliegenden Schriftstück versteht man unter Schließvorrichtung den beweglichen Teil des Ventils, der sich bezüglich des festen Ventilsitzes verschiebt. Das Verhältnis Sc/Sm·r/R ist kleiner als 0,01, vorzugsweise jedoch kleiner als 0,001, wobei Sc die Fläche des Ventilsitzes und Sm die Fläche der Membrane sind. Da das Verhältnis der Änderung des Zwischendrucks zur Veränderung des Eingangsdrucks einerseits proportional dem Verhältnis der Fläche des Ventilsitzes zur Fläche der Membrane ist und andererseits proportional zum Verhältnis des Hebelarms der Schließvorrichtung zum Hebelarm der Membrane ist, wenn ein Multiplikatoreffekt vorliegt, ermöglicht die weiter vorn erwähnte Anordnung, dass ein deutlich konstanter Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und dem Druck, der in der Ausgangsleitung herrscht, geschaffen wird. Die Fläche der Membrane ist gleich dem Durchmesser der Membrane, der auf dem äußeren Umfang, genommen wird, auf dem sie befestigt ist.

Eine weitere Art und Weise, einen konstanten Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und dem Druck, der in der Ausgangsleitung herrscht, zu erhalten, besteht darin, dass man ein gelenkiges Parallelogramm vorsieht, von welchem einer der Eckpunkte fest ist und der gegenüberliegende mit der Membrane des Mechanismus mit dem Multiplikatoreffekt fest verbunden ist und sich zwischen den beiden anderen Eckpunkten des Parallelogramms eine Feder erstreckt, welche in der Weise montiert ist, dass sie eine Hauptfeder des primären Entspanners in dem Maße fortsetzt, wie diese sich entspannt. Wenn sich die Membrane des primären Entspanners absenkt, übt die Hauptfeder dieses primären Entspanners, die eine Gegenkraft zum Zwischendruck ausübt, indem sie sich entspannt, eine Kraft aus, deren Stärke immer kleiner wird. Wenn man das gelenkige Parallelogramm mit einer auf Zug wirkenden Feder versieht, die sich entweder in der Kammer mit der Hauptfeder oder in der Kammer des primären Entspanners befinden kann, in der der Zwischendruck herrscht und die sich auf der anderen Seite der Membrane als die Hauptfeder befindet, erreicht man, dass der Zwischendruck so konstant wie möglich bleibt, selbst wenn sich der Druck am Eingang für ein und denselben Volumenstrom ändert. Man kann ein gelenkiges Parallelogramm allein oder in Verbindung mit der Anordnung benutzen, die das Verhältnis der Flächen des Ventilsitzes und der Membrane benutzt.

Es ist auch möglich, Mittel zu benutzen, mit denen erreicht werden soll, dass der Druck, der in dem Eingangsanschluss herrscht, auf eine Fläche einer Seite der Schließvorrichtung des Ventils wirkt, die kleiner ist als eine Fläche der gegenüberliegenden Seite der Schließvorrichtung, wo der Zwischendruck angreift. Das ermöglicht auch für ein und denselben Volumenstrom, den Zwischendruck konstant zu halten, selbst wenn sich der Eingangsdruck ändert. Als Mittel, mit dem erreicht werden soll, dass der Druck, der in dem Eingangsanschluss herrscht, nicht auf eine Fläche einer Seite der Schließvorrichtung des Ventils wirkt, die gleich einer Fläche der gegenüberliegenden Seite ist, wo der Zwischendruck anliegt, kann man einen Zylinder vorsehen, der an der Schließvorrichtung von der Seite befestigt ist, die dem Ventilsitz gegenüber liegt, und eine Öffnung, die sich in der Schließvorrichtung befindet und von einer Seite derselben zur anderen verläuft. Daher herrscht von der dem Ventilsitz gegenüber liegenden Seite der Zwischendruck wie von der anderen Seite in dem gesamten Teil der Schließvorrichtung, die sich dem Ventilsitz gegenüber befindet. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise mit der mit Parallelogramm kombiniert.

Ein weiteres bevorzugtes Mittel, das dazu dienen soll, dass der Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und demjenigen, der in der Ausgangsleitung herrscht, deutlich konstant ist, besteht darin, dass der primäre Entspanner einen Körper enthält, der von einer Membrane in eine Entspannungskammer und in eine Bezugskammer unterteilt wird und dass Mittel vorgesehen sind, die dazu bestimmt, dass man einen Bezugsdruck in der Bezugskammer herrschen lässt. Die Mittel, die dazu bestimmt sind, dass der Bezugsdruck herrscht, können einen Bezugsentspanner enthalten, dessen Ausgangsleitung in eine Bezugskammer einmündet. Aber die Eingangsleitung des Bezugsentspanners oder des primären Entspanners kann mit der Entspannungskammer verbunden sein. Man erhält somit eine Regelung des Zwischendrucks. Diese Ausführungsart kann mit den vorangegangenen Ausführungsarten und insbesondere mit derjenigen verbunden werden, die Mittel enthält, die dafür bestimmt sind, dass der Eingangsdruck nicht auf eine Fläche einer Seite der Schließvorrichtung des Ventils wirkt.

Nach der am stärksten bevorzugten Ausführungsform haben der Bezugsentspanner und der primäre Entspanner ein und dasselbe Gehäuse. Man erhält dadurch eine sehr kompakte Anordnung und dazu aus einem einzigen Stück.

Der Bezugsdruck, der in der Bezugskammer herrscht, kann dank einer Leitung, die die Bezugskammer und die Entspannungskammer verbindet, gleich dem Ausgangsdruck sein. Man macht dadurch den Unterschied zwischen dem Zwischendruck und dem Ausgangsdruck konstanter mit einer geringeren Möglichkeit der Streuung.

Der Aufnehmer für die Verschiebung kann vom herkömmlichen Typ sein. Er kann insbesondere aus einem Getriebe zwischen der Spindel des Ventils und der Achse eines Potentiometers bestehen. Dieser kann auch ein Aufnehmer für die lineare Verschiebung sein, der vorzugsweise in der Ausrichtung der Spindel des Ventils angeordnet ist. Er kann auch ein System mit Differentialübertrager, ein optischer Aufnehmer oder ein kapazitiver Aufnehmer oder sonst einer sein.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform wird ein Mittel zur Untersetzung des Wertes der Verschiebung der Schließvorrichtung vorgesehen, indem man beispielsweise eine Zahnstange auf der Spindel des Ventils anbringt, die in ein Rädergetriebe eingreift, dessen Endrad Magnete enthalten kann, die auf dem Umfang verteilt sind und die geeignet sind, auf Unterbrecher mit biegsamem Blättchen (Reed-Kontakt) zu wirken. Man gewinnt den Volumenstrom aus der Dauer des Verharrens auf den verschiedenen Positionen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform enthalten die Mittel, die dazu bestimmt sind, einen deutlich konstanten Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und dem Druck, der in der Ausgangsleitung herrscht, zu erhalten, eine Leitung zur Herstellung der Verbindung zwischen der Zwischenleitung und der Gehäusekammer. In diesem Fall ist unabhängig von dem Druck, der in der Zwischenleitung und folglich in der Gehäusekammer herrscht, der Druckunterschied zwischen diesem letzteren Druck und dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, für einen gegebenen Volumenstrom konstant, und zwar unabhängig davon, wie hoch dieser Volumenstrom ist, wobei das so zu verstehen ist, dass dieser Druckunterschied sich in Abhängigkeit vom Volumenstrom ändern kann.

Dank dieses deutlich konstanten Unterschieds zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und demjenigen, der in der Ausgangsleitung herrscht, gibt die Verschiebung der Schließvorrichtung des Ventils den Volumenstrom auf eine genaue Art und Weise wieder. Durch eine einfache Eichung der Apparatur, bei der man die Volumenströme in Abhängigkeit der Verschiebung der Schließvorrichtung aufträgt, kann man daher unverzüglich die Volumenströme erhalten, indem man ganz einfach die Verschiebung der Schließvorrichtung erfasst.

Man kann auch einen Aufnehmer für den Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und Mittel zur Berechnung vorsehen, die den Volumenstrom des Gases auf der Grundlage des vom Aufnehmer gelieferten Drucksignals und des Drucks, der in der Ausgangsleitung herrscht, berechnet. Man kann ebenfalls einen Aufnehmer für den Druck vorsehen, der in der Ausgangsleitung herrscht, und dafür sorgen, dass die Mittel zur Berechnung den Volumenstrom des Gases auf der Grundlage des Drucksignals, das von dem Aufnehmer für den in der Zwischenleitung herrschenden Druck geliefert wird, und des Signals, das von dem Aufnehmer für den in der Ausgangsleitung herrschenden Druck geliefert wird, berechnen.

Gemäß einer verbesserten Ausführungsform wird ein Aufnehmer für die Temperatur, die in der Eingangsleitung herrscht, vorgesehen, wobei dieser Temperaturfühler ein Signal an die Mittel zur Berechnung liefert, damit diese den Volumenstrom des Gases in Abhängigkeit von der Temperatur korrigieren.

Die Mittel zur Berechnung können auch als Vorrichtung zum Integrieren der Volumenströme in Abhängigkeit von der Zeit benutzt werden, um einen Zähler zu verwirklichen.

Die Schließvorrichtung enthält vorzugsweise neben einem elastischen Teil, das die Dichtheit gewährleistet, ein starres Teil, das ermöglicht, dabei die relative Verschiebung genau zu bestimmen.

In der beigefügten Zeichnung, die einzig und allein als Beispiel dienen soll, sind

dvvie 1 bis 4 Schnittdarstellungen von vier Ausführungsformen der Erfindung und

die 5 eine Schnittdarstellung des Mechanismus zur Untersetzung der Verschiebung der Schließvorrichtung.

Der in der 1 dargestellte Volumenstrommesser enthält ein Gehäuse 1, das durch eine nachgiebige Membrane 2 in eine Entspannungskammer 3 und eine Gehäusekammer 4 unterteilt ist. Das Gehäuse 1 enthält eine Zwischenleitung 5 und eine Ausgangsleitung 6, die beide in die Entspannungskammer 3 münden. Die Zwischenleitung 5 ist mit einem Ventil ausgestattet, das einen Sitz 7 und eine Schließvorrichtung 8 umfasst. Die Schließvorrichtung enthält ein elastisches Teil 9, welches die Dichtheit gewährleistet, und ein starres Teil 10, welches zuerst mit dem Sitz 7 in Kontakt kommt, wenn sich das Ventil schließt. Dank dieses Kontaktes zwischen dem starren Sitz 7 und dem starren Teil 10 wird die Lage der Schließvorrichtung genau festgelegt, selbst wenn der Volumenstrom quasi gleich Null ist. Die Schließvorrichtung 8 wird von einer kleinen Stange 11 getragen, die auf im Gehäuse 1 ausgesparten Absätzen dergestalt montiert ist, dass sie sich translatorisch verschieben kann. Die Spindel 11 ist durch einen Arm 12 mit einem Membrane-Lagerzapfen 13, der mit der Membrane 2 fest verbunden ist, gelenkig verbunden. Gegenüber der Spindel 11 ist ein Lagesensor 14 angebracht, der ermöglicht, die Verschiebung der Spindel 11 und somit die der Schließvorrichtung 8 zu bestimmen.

In der Gehäusekammer 4 ist in der für einen Gasentspanner herkömmlichen Weise eine Feder 15 befestigt, wobei eines ihrer Enden auf die Membrane stößt, während das andere gegen die Oberseite des Gehäuses 1 stößt.

Die Zwischenleitung 5 mündet gegen die Strömungsrichtung in eine Entspannungskammer 16 eines primären Gasentspanners, der einen Körper 17 enthält, der durch eine Membrane 18 unterteilt ist in eine erste Bezugskammer 19, in welcher sich eine Hauptfeder 20 befindet, von der ein Ende gegen die Membrane 18 drückt und das andere Ende auf die Oberseite des Körpers 17 drückt, und in die Kammer 16. Ein Membrane-Lagerzapfen 21, der mit dieser fest verbunden ist, ist mit einem Hebel 22, der auf eine Spindel 23 einer Schließvorrichtung 25 des Ventils wirkt, gelenkig verbunden und kann gemäß seiner Lage auf einen Sitz 26 wirken oder nicht wirken. Ein Eingangsanschluss 27 mündet in die Kammer 16.

Wenn Gas durch den Volumenstrommesser strömt, entfernt sich die Schließvorrichtung 8 in Abhängigkeit vom Volumenstrom mehr oder weniger weit vom Sitz 7 weg. Diese Auslenkung wird vom Aufnehmer 14 erfasst, der den momentanen Volumenstrom zur Anzeige bringt. Wenn man diesen Volumenstrommesser in einen Zähler umgestalten will, so genügt es, ihm eine Vorrichtung zum Integrieren der Volumenströme über die Zeit zuzufügen.

In der Kammer 16 befinden sich ein Druckaufnehmer 29, der über eine Leitung 30 mit einer Rechenvorrichtung 31 verbunden ist, sowie ein Temperaturfühler 32, der über eine Leitung 33 mit der Rechenvorrichtung 31 verbunden ist. Es ist auch ein Druckaufnehmer 34 in der Kammer 3 vorhanden. Dieser Aufnehmer 34 ist über eine Leitung 35 mit der Rechenvorrichtung 31 verbunden, und der Aufnehmer 14 ist auch mit der Rechenvorrichtung 31 über eine Leitung 36 verbunden. In der Vorrichtung 31 wird auf der Grundlage der von den Aufnehmern 29 und 34 gelieferten Signale der Druckunterschied berechnet, und auf der Grundlage dieses Druckdifferenzsignals und des vom Aufnehmer 14 gelieferten Lagesignals kann man den momentanen Volumenstrom bestimmen, wobei die Rechenvorrichtung 31 unverzüglich diese Volumenströme über die Zeit integriert, um eine Anzeige der kumulativen Volumenströme entsprechend dem zu liefern, was ein Zähler liefern soll. Die Berechnung beinhaltet vorzugsweise eine Temperaturkorrektur auf der Grundlage des vom Aufnehmer 32 abgegebenen Signals.

In der 2 ist der Volumenstrommesser analog demjenigen der 1, wobei lediglich eine Leitung 28 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Kammer 16 und der Kammer 4 vorhanden ist und die Feder 15 nicht mehr eine Druckfeder ist, sondern eine Feder, die auf Zug arbeitet. Die Membrane 2 unterliegt daher dieser Zugkraft und einer Kraft, die sich aus dem Unterschied zwischen dem hohen Druck, der in der Gehäusekammer 4 herrscht, und dem geringeren Druck, der in der Entspannungskammer 3 herrscht, ergibt.

Die in der 3 dargestellte Ausführungsform ist mit derjenigen der 1 identisch, jedoch mit den folgenden Unterschieden:

Hier ist eine Leitung 37 zur Herstellung einer Verbindung der Entspannungskammer 3 mit der Bezugskammer 19 vorhanden. Für die Gewährleistung der Genauigkeit soll in der Bezugskammer 19 an Stelle des atmosphärischen Luftdrucks vorzugsweise der Druck der Kammer 3 herrschen, beispielsweise 20 mbar.

Außerdem enthält die Ausführungsform der 3 die beiden folgenden Verbesserungen:

Auf der Unterseite (in der Abbildung) der Schließvorrichtung 25, d. h. auf der Seite, die vom Sitz 26 entfernt liegt, ist ein Zylinder 38 befestigt, der in einem Stutzen 39 dicht gleitet, welcher aus dem Körper 17 austritt. In die Schließvorrichtung 25 ist eine Öffnung 40 gebohrt, die den Raum im Zylinder 38 mit der Kammer 16 in Verbindung bringt. Der Eintrittsdruck wirkt daher nicht auf die Schließvorrichtung 25 in dem Teil derselben gegenüber dem Zylinder 38, so dass selbst dann, wenn sich dieser Druck ändert, dies nur geringen Einfluss auf den Zwischendruck hat.

Es ist ein gelenkiges Parallelogramm 41 vorhanden, wobei einer seiner Eckpunkte 42 mit dem Hebel 22 gelenkig verbunden ist, während der gegenüber liegende Eckpunkt gelenkig mit dem Körper 17 verbunden ist. Zwischen den beiden anderen Eckpunkten 44 und 45 ist eine Feder 46 montiert. Dank dieses gelenkigen und mit Feder versehenen Parallelogramms wird, wenn die Hauptfeder 20 des primären Entspanners sich entspannt und somit eine immer kleinere Kraft auf die Membrane 18 ausübt, durch die Parallelogrammvorrichtung eine Kompensationskraft in derselben Richtung auf die Membrane 18 ausgeübt. Diese trägt dazu bei, dass der Zwischendruck auf einem deutlich konstanten Wert gehalten wird.

Die in der 4 dargestellte Ausführungsform greift diejenige auf, die in der 1 dargestellt ist, und zwar mit dem folgenden Unterschied:

Der Körper 17 ist in der Abbildung von oben nach unten durch eine obere Membrane 50, eine obere Trennwand 51, eine untere Trennwand 52 und eine untere Membrane 53 nacheinander aufgeteilt in eine obere Kammer 54, eine oben befindliche Zwischenkammer 55, eine unten befindliche Zwischenkammer 56 und eine untere Kammer 57. Die untere Zwischenkammer 56 steht über eine Leitung 58 mit dem Eingangsanschluss 27 in Verbindung. Die obere Kammer 54 steht über eine Leitung 59 mit der Entspannungskammer 3 in Verbindung. Die obere Zwischenkammer 55 steht über eine Leitung 60 mit der Entspannungskammer 16 des primären Entspanners in Verbindung. Die Leitung 60 ist geeicht. Die obere Zwischenkammer 55 steht mit der unteren Kammer 57 über eine geeichte Leitung 61 in Verbindung. Die untere Kammer 57 steht mit der Entspannungskammer 16 des primären Entspanners über eine geeichte Öffnung 62 in Verbindung. Die Öffnung 62 hat einen kleineren Durchmesser als die Durchmesser der Leitungen 60 und 61.

In der oberen Kammer 54 ist eine Bezugsfeder 63 angebracht, wobei eines ihrer Enden auf den Körper 17 wirkt und deren anderes Ende auf die Oberseite der Membrane 50 wirkt. Auf der gegenüber liegenden Seite der Membrane 50 ist eine Bezugs-Schließvorrichtung 64 befestigt, die in der unteren Zwischenkammer 56 untergebracht ist und deren Spindel durch die Trennwand 51 in der Weise führt, dass sie mit der Unterseite der Membrane 50 fest verbunden ist. Die Schließvorrichtung 64 kann so gestaltet sein, dass sie auf einen Sitz 65 passt, der auf der Unterseite der Trennwand 51 ausgearbeitet ist. Die Spindel 21 ist an der Unterseite der Membrane 53 befestigt. Der Körper 17 umschließt die Gesamtheit der Teile, die eben beschrieben worden sind.

Der Volumenstrommesser funktioniert auf die folgende Weise: Der Eingangsdruck herrscht über die Leitung 58 in der unteren Zwischenkammer 56. In Abhängigkeit von dem Druck, der in der Entspannungskammer 16 des primären Entspanners herrscht und der in der oberen Zwischenkammer 55 wirkt, tritt ein sehr geringer Volumenstrom zwischen das Ventil 64 und den Sitz 65 und hält so den Bezugsdruck in der unteren Kammer 57 mittels der Leitung 61 auf einem gegebenen Wert, der der Belastung der Feder 63 entspricht. Das Gas kann aus der unteren Kammer durch die Öffnung 62 entweichen. Der Druck, der in der Kammer 16 herrscht, ist daher für einen gegebenen Volumenstrom und für einen großen Bereich des Eingangsdruckes deutlich konstant.

In der 5 ist auf der Spindel 11 eine Zahnstange 66 montiert, die in ein Ritzel 67 eingreift, welches bezüglich der Rotation fest mit einem Zahnrad 68 verbunden ist. Das Zahnrad 68 greift in ein Ritzel 69, das bezüglich der Rotation fest mit einem anderen Zahnrad 70 verbunden ist, wodurch die Wirkung der Untersetzung zustande kommt. Das Rad 70 greift in ein Endrad 71, welches auf seinem Umfang acht Magnete 72 trägt, die nacheinander in dem Maße, wie sich das Rad 71 dreht, sich vor einem Unterbrecher 73 mit elastischem Blättchen vorbei bewegen. Der Unterbrecher 73 ist mit dem Rechner 31 verbunden.


Anspruch[de]
  1. Volumenstrommesser für Gas, der ein Gehäuse (1) umfasst, welches durch eine flexible Membrane (2) unterteilt ist

    in eine Entspannungskammer (3),

    in die eine Zwischenleitung (5), die mit einem Ventil mit Schließvorrichtung (8) ausgestattet ist, und eine Ausgangsleitung (6) münden,

    und in eine Gehäusekammer (4),

    in der ein Mittel (15) eine Kraft auf die Membrane (2) ausübt, wobei letztere hinsichtlich der Verschiebung mit der Schließvorrichtung (8) verbunden ist,

    sowie einen Aufnehmer (14) für die Verschiebung der Schließvorrichtung (8), wobei der Volumenstrom anhand der Verschiebung der Schließvorrichtung (8) messbar ist und es sind Mittel vorhanden, die einen Eingangsanschluss (27) enthalten und dazu bestimmt sind, für einen gegebenen beliebigen Volumenstrom in dem Eingangsanschluss und unabhängig von dem Druck, der für diesen Volumenstrom in dem Eingangsanschluss herrscht, einen im wesentlichen konstanten Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung (5) herrscht, und demjenigen, der in der Ausgangsleitung (6) herrscht, zu erhalten, wobei die besagten Mittel aus einem primären Entspanner (16 bis 27) für Gas bestehen, der strömungsseitig vor der Zwischenleitung (5) in einem bestimmten Abstand vom Gehäuse angebracht ist, welcher in der Zwischenleitung (5) einen im wesentlichen konstanten Druck für einen gegebenen beliebigen Volumenstrom liefert, wobei der primäre Entspanner eine Schließvorrichtung (25) enthält, die bezüglich der Verschiebung verbunden ist mit einer Membrane (18) dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mittels eines Hebelmechanismus (22) mit Multiplikatorwirkung für die Verschiebung gebildet ist, der einen Hebelarm r der Schließvorrichtung (25) des Ventils und einen Hebelarm R der Membrane (18) aufweist, wobei das Verhältnis Sc/Sm·r/R kleiner als 0,01, vorzugsweise jedoch kleiner als 0,001 ist, wobei Sc die Fläche des Ventilsitzes und Sm die der Membrane (18) sind.
  2. Volumenstrommesser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gelenkiges Parallelogramm (41), wobei einer seiner Eckpunkte (43) fest ist und der diesem gegenüber liegende Eckpunkt (42) mit der Membrane (18) oder dem Hebelmechanismus (22) mit Multiplikatorwirkung kraftschlüssig verbunden ist und bei welchem sich zwischen den beiden anderen Eckpunkten (44, 45) eine Feder erstreckt, die in der Weise montiert ist, dass sie eine Hauptfeder (20) des primären Entspanners in dem Maße fortsetzt, wie diese nachgibt.
  3. Volumenstrommesser nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel, die bewirken sollen, dass der Eingangsdruck auf eine Fläche einer Seite der Schließvorrichtung (25) des Ventils wirkt, die kleiner als eine Fläche der gegenüber liegenden Seite der Schließvorrichtung ist, wo der Zwischendruck anliegt.
  4. Volumenstrommesser nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Zylinder (38), der an der Schließvorrichtung (25) auf der dem Sitz (26) gegenüber liegenden Seite befestigt ist, und durch eine Öffnung (40), die in der Schließvorrichtung (25) ausgespart ist und von einer Seite derselben zur anderen führt.
  5. Volumenstrommesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass der primäre Entspanner einen Körper (17) umfasst, der durch eine Membrane in eine Entspannungskammer (16) und in eine Bezugskammer (19) unterteilt ist, und durch Mittel (20), die bewirken sollen, dass in der Bezugskammer ein Bezugsdruck herrscht.
  6. Volumenstrommesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die bewirken sollen, dass der Bezugsdruck herrscht, einen Bezugs-Entspanner mit einer Ausgangsleitung (61) aufweisen, wobei die Ausgangsleitung (61) in eine Bezugskammer (57) mündet, und dadurch, dass die Eingangsleitung des Bezugs-Entspanners mit der Entspannungskammer (16) in Verbindung steht.
  7. Volumenstrommesser nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass der Bezugs-Entspanner und der primäre Entspanner ein und denselben Körper haben.
  8. Volumenstrommesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Mittel, die dazu bestimmt sind, einen deutlich konstanten Unterschied zwischen dem Druck, der in der Zwischenleitung herrscht, und demjenigen, der in der Ausgangsleitung herrscht, zu erhalten, eine Leitung (28) für die Herstellung der Verbindung der Zwischenleitung (5) und der Gehäusekammer (4) enthalten.
  9. Volumenstrommesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Aufnehmer (29) für den Druck, der in der Zwischenleitung (5) herrscht, und durch Mittel (31) zur Berechnung, die den Volumenstrom an Gas auf der Grundlage des Drucksignals, welches vom Aufnehmer (29) geliefert wird, und des Drucks, der in der Ausgangsleitung (6) herrscht, berechnen.
  10. Volumenstrommesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Aufnehmer (34) für den Druck, der in der Ausgangsleitung (5) herrscht, und durch Mittel (31) zur Berechnung, die den Volumenstrom an Gas auf der Grundlage des Drucksignals, welches von dem Aufnehmer (29) für den in der Ausgangsleitung (6) herrschenden Druck geliefert wird, und des Drucksignals, das von dem Aufnehmer (34) für den in der Ausgangsleitung (6) herrschenden Druck geliefert wird, berechnen.
  11. Volumenstrommesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Aufnehmer (32) für die Temperatur in der Zwischenleitung (5).
  12. Volumenstrommesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließvorrichtung (8) unter anderem ein elastisches Teil (9), das die Dichtheit gewährleistet, und ein starres Teil (10) enthält, welches ermöglicht, dabei die relative Verschiebung genau zu bestimmen.
  13. Volumenstrommesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Untersetzung des Wertes der Verschiebung der Schließvorrichtung.
  14. Volumenstrommesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugskammer (19) oder die Kammer (54) durch eine Leitung (37, 59) mit der Entspannungskammer (3) in Verbindung steht.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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