CH258040A - Durchflussmesser mit Kolben. - Google Patents

Description

  



  Durchflu¯messer mit Kolben.



   Gegenstand vorliegender Erfindung des Hermann Wydler, Bern-Liebefeld, ist ein Durchflussmesser mit Kolben, die durch ein Kurbelgetriebe ein Zählwerk antreiben.



   Solche   DurchfluBmesser    sind   beispiels-    weise zum Ausschenken und Messen von flüssigen Brennstoffen bekannt. Sie alle haben systematische Fehler, herrührend von der Tatsache, dass der von der Kurbel des Kur  beltriebes    durchlaufene Winkel und damit der vom Zeiger des Zählwerkes durchlaufene Winkel nicht proportional dem Kolbenweg ist. Diese systematischen Fehler trachtet man durch die Anordnung einer Mehrzahl von gegen einander versetzten Kolben nach M¯g  lichkeit    zu reduzieren. Die Wahl einer ungeraden Zahl von Kolben hat dabei den Vor  teil, daB diese systematischen    Fehler nicht grosser sind als bei der doppelten geraden Anzahl Kolben.



   Zweck der Erfindung ist es nun, einen Durchflussmesser zu schaffen, bei dem. all die   obgenannten    Fehler auf ein Mindestmass reduziert sind. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Durchflussmesser zwei in zwei Zylindern untergebrachte Kolben und nur drei Messräume aufweist, und die Kolben selbst als Steuerorgane für den Ein-und Auslass der drei Messräume ausgebildet sind. Die beiden Kolben können z. B. dadurch als Steuerorgane für Aus-und Ein  lass    der Messräume verwendet werden, dass man ihnen zu diesem Zweck ausser ihrer   Hub-    bewegung zusätzlich eine oszillierende Rotationsbewegung gibt.   Dadureh      fallen Druck-    verluste, verursacht durch zusätzliche Organe zur Steuerung von Ein-und Auslass der Messräume weg.

   Ein weiterer Vorteil dieses Messers besteht darin, daB nur zwei Zylin  derbohrungen    herzustellen sind und nur Platz für zwei Kolben vorhanden sein muss. Dabei sind die Fehler wegen der geraden Anzahl Kolben nicht etwa grosser als beispielsweise bei drei Kolben. Bildet man das   Kurbel-    getriebe ausserdem als reines Schubkurbelgetriebe aus, so fallen auch die bei endlicher Lange der Kurbelstange entstehenden   Feh-    ler weg.



   Beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.



   Fig.   1    ist ein Schnitt senkrecht zu den Kolbenaehsen, nach der Linie I-I der
Fig. 2, welche eine Draufsicht auf den Durchflussmesser mit abgehobenem Deckel darstellt, so dass die   Schubkurbelgetriebe    und die ZahnrÏder f r den Antrieb der   Zähl-      werkswelle sichtbar    sind.



   Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.



   Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch einen Kolben nach der Linie IV-IV in Fig. 2.



   Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Achsen der beiden Zylinderbohrungen, mit entfernten Kolben.



   Fig.   6    ist eine Längsansicht eines Kolbens, teilweise im   Sehnitt.    



   Fig. 7 und 8 sind Schnitte nach den Linien VII-VII und VIII-VIII der Fig. 6, die Steuerdurchlässe des Kolbens veran  schaulichend.   



   Fig. 9 zeigt Steuer-und Förderdiagramm des   Durchlaufmessers,    und
Fig. 10 zeigt schematisch die gegenseiti gen Stellungen der Steuerdurchlässe der Kolben und der Messräume in sechs verschiedenen Kolbenstellungen, welche sechs um   60  gegen-    einander versetzten Stellungen der Kurbel entsprechen.



   Den von einem Kolbenquerschnitt   wäh-    rend eines Kolbenhubes durchlaufenen Raum der zum Kolben gehörenden Zylinderbohrung nennt man bei Durchflussmessern einen Me¯raum. Die während einer gewissen Zeitspanne aus einem BehÏlter (z. B. Benzintank) fliessende Flüssigkeit kann nun dadurch gemessen werden, dass man die vom Kolben während dieser Zeitspanne durchlaufene Anzahl Messraumvolumina summiert, wobei je nach der Grösse der Zeitspanne der letzte der   Summanden    ein Ganzes oder einen Bruchteil   des Messraumvolumens    ausmachen kann.



  Praktisch kann diese Summierung durch ein mit dem Durchlaufmesser gekuppeltes Zählwerk dann erfolgen, wenn es gelingt, die   Zählgeschwindigkeit    des letziern proportional dem Hubvolumen pro Zeiteinheit des   Kolben-    messers zu machen. Das ist aber, wie oben erwähnt, nur angenähert und auch dies nur dann   möglieh,    wenn mehrere Messkolben verwendet werden. Am folgenden Beispiel soll nun gezeigt werden, wie dies mit grösstmöglicher Annäherung und Einfachheit geschieht.



   Beim   Kurbelkreis 1    der Fig. 9 sei   fürs    erste einmal angenommen, er sei für drei gegeneinander um 120  versetzte Kolben vorgesehen, deren   Kurbelradien    mit a,   b    und c bezeichnet sind. Es sollen nun in einem F¯rderdiagramm (rechts in Fig. 9) in Funktion des   Umdrehungswinkels    die verschiedenen, d. h. auf die Winkeleinheit bezogenen   För-    dervolumina der drei Kolben wÏhrend einer   Kurbelumdrehung    aufgezeichnet werden. Be  kanntlich    ist die Ordinate   y der verschiedenen      Momentanstellungen    der   Kurbel im Kurbel-    kreis ein Mass für dieses Fördervolumen (pro Winkeleinheit).

   Bewegt sich nun bei einer Drehung des   Kurbelkreises      1    im   Uhrzeiger-    sinn der Kurbelarm a um   360 ,    so entsteht die Sinuskurve   A im Förderdiagramm, wäh-    rend zu den   Kurbelarmen 6    und c die Sinuskurven B und C gehören. Bei der algebraischen Summierung der   Forderkurven-ä    und B erhÏlt man nun die Ordinaten y der Kurve C mit umgekehrten Vorzeichen. Das heisst nichts anderes, als dass die auf der ihren zuge  hörigen    Messräumen entgegengesetzten Seite der Kolben mit den Kurbeln a und   b    liegenden Zylinderräume, algebraiseh summiert. den Messraum des dritten Zylinders C erge-ben.

   Daraus ergibt sich, dass man den dritten Kolben mit der Kurbel c weglassen kann, sofern man die obgenannten beiden Zylinderräume der andern beiden Kolben, die mit 7ca   und M bezeichnet    sein sollen, zwecks Schaffung eines dritten Messraumes miteinander verbindet. Man erhält somit einen   Durchlauf-    messer mit zwei Kolben, aber drei   Md : ess-    räumen.



   Die resultierende   Förderkurve R des Ales-    sers, d. h. die in Funktion des. Drehwinkels der Kurbel aufgetragene, momentane resultierende   Fordermenge    pro   Drehwinkelelement    ergibt sich durch Addition der über jeder Abszisse des Förderdiagramms liegenden positiven Koordinaten y. Man sieht, da¯ die Kurve R verhältnismässig wenig von einer horizontalen Geraden abweicht, die systematischen Fehler also nur klein sind. Versuche haben ergeben, dass sie kleiner sind, als bei   sämtliGhen bekannten Durchlaufmessern.   



   Die konstruktive Ausgestaltung des   Durchlaufmessers ist    in den Fig.   1    bis 8 gezeigt. In Fig.   1    erkennt man, dass der Block 2 zwei zueinander parallele Zylinderbohrungen 3 und 4 hat, in welchen die Kolben 7ca und   7rb    laufen. Der in Fig.   5    dargestellte Schnitt durch die Achsen der beiden   Zylinderboh-    rungen 3 und 4 zeigt, wie die beiden Zylinderräume links der Kolben zwecks Schaffung eines dritten Messraumes III miteinander verbunden sind, während die auf der andern  Seite der Kolben liegenden Zylinderräume zwecks Bildung separater Messräume I und IT durch eine Wandung 5 voneinander getrennt sind.



   Die beiden Kolben 7ca und   M    werden   selbst zur Steuerung der Ein-und    Aus  lassoffnungen    der drei Messräume I, II und III herangezogen. Zu diesem Zwecke gibt man ihnen   ausser ihrer geradlinigen Hin-    und Herbewegung, die ihnen von der durchfliessenden ! Flüssigkeit mitgeteilt wird, eine oszillierende Rotationsbewegung.

   Zu    diesem Zweck. sind die Schubkurbelgetriebe    der beiden Kolben, die deren Bewegung    auf ein nicht dargestelltes Zählwerk über-    tragen sollen, auf folgende Weise ausgebildet : Ein als Kugel 6 ausgebildeter Lager  korper    ist mittels eines Futters 7 zwischen den beiden   Eälften    8 und 9 jedes Kolbens. welche durch einen Schraubenbolzen 10 miteinander verbunden sind, gelagert (Fig. 6).



  Diese Kugel 6 trÏgt den Kurbelzapfen   11,    der anderseits, an einer als Zahnrad 12 ausgebildeten Kurbelseheibe befestigt ist. Die Achse des Zapfens 11 ist parallel zur Dreh   achse des Zahnrades 12. Dieses Zahnrad 12 ?    ist mittels Kugellagern 13 im Deckel 14, der auf den Block 2 aufgesetzt ist, gelagert. Man erkennt, dass bei der Hubbewegung der Kol  ben ka    und kb die ZahnrÏder 12 vermittels der Kurbelzapfen 11 angetrieben werden und anderseits diese ZahnrÏder den Kolben eine oszillierende Rotationsbewegung erteilen. Man sieht weiter, dass es sich bei den gezeigten   Schubkurbelgetrieben    um solche mit unend  licher Schubstangenlänge handelt.    Die von einer endlichen Länge herrührenden Fehler sind also ausgeschaltet.

   Von den beiden Zahnrädern 12 arbeitet dasjenige des Kolbens   ka    direkt und dasjenige des   Wolbens    kb über ein Vorgelege 15 auf das Zahnrad 16 der ZÏhl  werkswelle    17. Die beiden Kurbelscheiben 1    2    haben also entgegengesetzten Drehsinn. Dadurch erreicht man, dass die Ein-und Auslasskanäle der Kolben nicht gekreuzt werden m ssen.



   Jeder der beiden Kolben ka und kb hat drei   Durchlassoffnungen.    Zwei derselben sind genau gleich gross und liegen zwisehen den gleichen beiden Parallelkreisen. Die eine davon EK1 bzw. EK2 dient dem Einlass der Flüssigkeit in den Messraum I bzw.   II,    die andere   AKI    bzw.   j dem AuslaB    aus dem MeBraum I bzw. II. Die dritte, gegenüber den Íffnungen EK1 und   AKI    bzw.   E1r2    und   au2 axial    versetzte Íffnung K3 des Kolbens   7sa    bzw. L3 des Kolbens   lob    dient dem Einlass und dem Auslass für den Messraum III.

   Jede der zwei Zylinderbohrungen verfügt über vier Durchlassoffnungen,   näm-    lich die Zylinderbohrung 3 über einen Einlass EZ1 und einen Auslass   AZ1,    beide für den   Messraum 1    und beide   oleich    gross und zwischen den gleichen Parallelkreisen liegend. und einen   EinlaB    EZ3 und einen Ausla¯ AZ3 f r den Messraum III, letztere beide gegeneina. nder agial versetzt. Die Zylinderbohrung 4 hat entsprechend einen   Einlass E ! 72    und einen Auslass AU2 für den Messraum II. beide Öffnungen wiederum gleich gross und zwischen den gleichen Parallelkreisen liegend. und einen Einlass. EU3 und einen Ausla¯ AU3 für den Messraum III, letztere beide wiederum gegeneinander axial versetzt.

   Alle genannten und zusammenarbeitenden Öffnungen der Kolben und der Zylinderbohrungen sind sQ gegeneinander angeordnet, da¯ sie durch die mit der Hubbewegung kombinierte oszillierende Rotation der Kolben im richtigen Rhythmus gesteuert werden. Dieser   Steuerrhythmus    wird im folgenden an Hand der Fig. 9 und 10 beschrieben :
In Fig. 10 sind die gegenseitigen Stellungen der Durehlässe in den Kolben und den Zylinderbohrungen in sechs um   60  gegen-    einander verdrehten Stellungen des   Kurbel-    kreises dargestellt. Die verschiedenen Punkte   sind a. uf    dem Kurbelkreis in Fig. 9 mit 0, 60,   120,    180, 240 und 300 markiert. Diesen Stellungen entsprechend ist die Fig. 10 in sechs nebeneinanderliegende Felder, die mit den gleichen Zahlen bezeichnet sind, unterteilt.

   In jedem Feld ist über dem horizontalen Strich die gegenseitige Stellung der Öffnungen des Kolbens ka gegen ber den Offnungen der Zylinderbohrung 3 und unter dem  Strich die   gegenseitige Stellung der Durch-    lässe des Kolbens kb und der Durchlässe der Zylinderbohrung   4    dargestellt.



   In der Stellung   0    sind sämtliche Einund AuslÏsse des Me¯raumes III   geschlos-    sen. Die Kurbeln a und   b    liegen in bezug auf die Horizontale symmetrisch zueinander, d.   h.    die beiden Kolben liegen in der Stellung 0 genau auf gleicher Hohe. Der Auslass AK1 des Messraumes I ist durch den Durchlass   AIL    offen, d. h. der Kolben ka ist in der Stellung   0    daran, die Flüssigkeit aus dem Messraum   I      auazustossen.    Der Einla¯   EE21EF2    in den Messraum II ist offen, letzteter-wird also gefiillt.

   Dreht sich nun der   Kurbelkreis    aus dieser Stellung 0 heraus, so beginnt der   Xessraum    III sich sofort durch den Kolben ka hindurch, d. h. durch die DurchlÏsse K3 und EZ3, zu füllen.



   In der Stellung 60 sind letztere Durch  lässe vo. 11 otffen, wahrend    durch den Kolben kb, d. h. durch die Durchlässe L3 und   EF3    noch nichts in den Messraum III gelant.



     Messraum 1    ist immer noch daran, sich   d. urch AZl    und   AKI    zu entleeren, während f r den Me¯raum II sowohl   Ein-wie    Ausla¯   geschlossen sind. Kolben M ist    jetzt in der rechten Totpunktlage. Dreht sich der   Kurbelkreis weiter über    die Stellung 60   hinanis,s'o'beginntsichnun'auch    der Einlass in den Messraum III durch den Kolben kb zu ¯ffnen,   während zder Einlass in den    Messraum III durch den Kolben ka sich zu schliessen beginnt.



   In der Stellung   120    ist letzterer ganz   geschlossen    und der   EinilaB      L3/E ! 73 durch    den Kolben kb ganz offen. In dieser   Stel-    lung 120 sind Ein-und   Auslass EEl/EZI    bzw.   AK1/AZ1    f r den Messraum I ga. nz   geschlossen, d. h.    der Kolben ka befindet sich in der linken Totpunktlage. Me¯raum II ist daran, sich zu entleeren, weil sein Auslauf durch AK2/AU2 offen   ist..    Von dieser   Stellung      120    an beginnt nun auch der Einlass   L3/EF3 in den Messraum    III sich zu schlie ssen und in Stellung 180 ist der Messraum III ganz geschlossen.

   Dieser Messraum III hat sich somit während einer halben Kurbelkreisumdrehung   gefiillt. Wahrend    dieser Drehung erfolgte die Füllung des Messraumes II nur von 0 bis 60 und des Messraumes I von 120 bis 180. Diese Tatsache ergibt sich auch aus den Kurven A, B und C der Fig. 9.



  Von der   Stellung 180    an beginnt sich nun der Messraum III zu entleeren, und zwa, T vorerst nur durch den Kolben   ka    durch die Durchlässe   E3/ÀZ3.   



   In Stellung 240 sind diese letzteren Durchlässe voll offen, während die AuslÏsse   l3/AE3    des Messraumes III durch den Kolben   7Db    sich im   nächsten Moment offnen    werden. Me¯raum I ist in dieser Stellung immer noch in der   Füllperiode,    indem seine   Einlässe EE1/EZ1 o±fen    sind. Messraum II ist geschlossen und der Kolben kb nunmehr im linken Totpunkt. Von dieser Stellung 240 a.   n beginnt    sich der Auslass K3/AZ3 des Messraumes III durch den Kolben ka zu schliessen und der Ausla¯ L3/AU3 durch den andern Kolben kb zu offnen.



   In Stellung   300    ist der Auslass K3/AZ3 des Messraumes III durch den   B : olben ka    ganz geschlossen, sein Ausla¯ L3/AU3 durch den   B : olben kb    hingegen voll offen. Jetzt ist der Me¯raum I geschlossen, der Kolben ka somit in seiner rechten Totpunktlage. Messraum II ist   @ daran, sich    durch seine   Einlasse      EE2/EU2    zu füllen. Von dieser Stellung 300 an beginnt sich nun auch der Ausla¯   l3/AE3    des Messraumes III durch den Kolben kb zu schliessen, bis die ganze Steuerung sich wieder in der Stellung 0 befindet, wo der beschriebene Zyklus von neuem beginnt.



  Auch aus den Kurven A, B und C der   lS'xg.      3    erkennt man, dass während der Entleerung des Messraumes III (Kurve C) von   180    bis 0 der Messraum I (Kurve A) von 180 bis 300 und der Messraum II (Kurve B) von 240 bis 0 sich f llt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Durchflussmesser mit Kolben, die durch ein Kurbelgetriebe ein Zählwerk antreiben, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei in zwei Zylindern untergebrachte Kolben bei nur drei Messräumen aufweist und die Kolben selbst als Steuerorgane f r den Ein-und Auslass der drei Me¯rÏume ausjgebildet sind.

   UNTERANSPR¯CHE : 1. Durchflussmesser naich Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden nebeneinanderliegenden Zylinderräume auf der einen Seite der beiden Kolben zur Schaf fung eines gemeinsamen dritten Messraumes miteinander verbunden, sind, während auf der ändern Seite der Kolben für jeden derselben je ein separater Me¯raum vorgesehen ist.

   2. Durchflussmesser nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte gemeinsame Messraum gleich der algebrai- schen Summe der auf der andern Seite der Kolben liegenden separaten Messräume ist.

   3. Durchflussmesser nach Unteranspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbel- getriebe den Kolben zusätzlich eine oszillie- rende Rotationsbewegung erteilt.

   4. Durchflu¯messer nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da¯ das Kurbel- getriebe den Kolben zusätzlich eine oszillie- rende Rotationsbewegung erteilt.

   5. Durchflussmesser nach Unteramspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbel- getriebe ein reines Schubkurbelgetriebe ist.

   6. Durchflu¯messer nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgetriebe ein reines Schubkurbelgetriebe ist.

   7. Durchflussmesser nach Unterznspruch 5, da dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben in ihrer Axialbewegung um 120 gegeneinander versetzt angeordnet sind.

   8. Durchflussmesser nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da¯ die beiden Kolben in ihrer Axialbewegung um 120 gegeneinander versetzt angeordnet sind.

   9. Durchflussmesser nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da¯ die Kolben direkt durch einen in ihnen gelagerten Zapfen mit der Kurbelscheibe ihres Schubkur- belgetriebes verbunden sind.

   10. Durchflu¯messer nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben direkt durch einen in ihnen gelagerten Zapfen mit der Kurbelscheibe ihres Schubkur- belgetriebes verbunden sind.

   11. Durchflussmesser nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da. ss die Kurbel- seheiben der Schubkurbelgetriebe der Kolben als Zahnräder eines die Kolbenbewegungen auf das Zählwerk übertragenden Zajhnrad- getriebes ausgebildet sind.

   12. Durohflussmesser nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelscheiben der Schubkurbelgetriebe der Kolben als ZahnrÏder eines die Kolbenbewegun- gen auf das Zählwerk übertragenden Zahn radgetriebes ausgebildet sind.

   13. Durehflussmesser nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da¯ das eine Kurbelgetriebe seine Bewegung direkt, das andere über ein Vorgelege auf ein Zahnrad der ZÏhlwerkswelle bertrÏgt.

   14. Durchflu¯messer nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, da¯ das eine Kurbelgetriebe seine Bewegung direkt, das andere über ein Vorgelege auf ein Zahnrad der Zählwerkswelle iiberträgt.

   15. Durchflu¯messer nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbel- scheiben der beiden Getriebe entgegengesetz- ten Drehsinn haben.

   16. Durchflussmesser nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbeischeiben der beiden Getriebe entgegengesetz- ten Drehsinn haben.

   17. Durchfluss messer nach Unteranspruen 9, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Kurbelscheibe befestigte Zapfen mit seiner Achse parallel zur Rotationsachse der Kmr- belscheibe angeordnet und in einem drebbar im Kolben montierten Lagerkorper gelagect ist.

   18. Durchflussmesser nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Kurbelscheibe befestigte Zapfen mit seiner Achseparallel zur Rotationsachse der Kur- belscheibe angeordnet und in einem drehbar im Kolben montierten Lagerkorper gelagert ist.

   19. Durchflussmesser nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da¯ der an der Kurbelseheibe befestigte Zapfen mit seiner Achse parallel zur Rotationsachse der Kur- belscheibe angeordnet und in einem drehbar im Kolben montierten Lagerkorper gelagert ist, 20. Durchflu¯messer nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der an der K-urbelsoheibe befestigte Zapfen mit seiner Achse parallel zur Rotationsachse der Kur belscheibe angeordnet und in einem drehba ; r im Kolben montierten Lagerkörper gelagert ist.

   21. Durchflussmesser nach Unteranspru. ch 13, dadurch gekennzeichnet, da¯ der an de@ Kurbelscheibe befestigte Zapfen mit seiner Achse parallel zur Rotationsachse der gour- belscheibe a-ngeordnet und in einem drehbar im Kolben montierten Lagerkorper gelagert ist.

   22. Durchflussmesser nach Unteranspruch 14. dadurch gekennzeichnet, da¯ der an der Kurbelscheibe befestigte Zapfen mit seiner Achse parallel zur Rotationsachse der Sur- belscheibe angeordnet und d in einem drehbar im Kolben montierten Lagerkörper gelagert ist.

   23. Durehflussmesser nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, da. der an der Kurbelscheibe befestigte Zapfen mit seiner Achse parallel zur Rotationsachse der Gour- belsoheibe angeordnet und in einem drehbar im Kolben montierten Latgerkörper gelagert ist.

   24. Durchflu¯messer nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Surbelscheibe befestigte Zapfen mit s ; einer Achse parallel zur Rotationsachse der Kurbelscheibe angeordnet und in einem drehbar im Kolben montierten La. gerkorper gelagert ist.