DE7811620U1 - Durchflussmengen-messgeraet - Google Patents

Description

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HÖGER - STELLR¹EuHT'- g'rIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 42 515 b Anmelder: Wassermesserfabrik

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5. April 1978 Neue Ramtelstraße 48

7250 Leonberg

Beschreibung Durchflußmengen-Meßgerät

Die Erfindung betrifft ein Durchflußmengen-Meßgerät mit einem Gehäuse, welches über einem Zifferblatt ein Fenster auf v/eist/ /-,·, mit einer vom durchfließenden Medium antreibbaren Achse und einem von dieser angetriebenen Untersetzungsgetriebe, dessen Achsen vorzugsweise mindestens teilweise senkrecht zum Zifferblatt des Meßgeräts verlaufen und dieses durchsetzen, mit einer an einer dieser Achsen angebrachten Scheibe, welche einen Per- f manentmagneten trägt, sowie mit einem von letzterem betätig- j baren, stationären Reed-Kontakt zur Erzeugung von Impulsen. |

Bei einem bekannten Meßgerät dieser Art (DE-OS 26 19 028) |

hat die einen üblichen Permanentmagneten tragende Scheibe eine I

ungefähr ovale Form und besteht aus einem nicht-magnetischen |

Material. Die Scheibe 1st über dem Zifferblatt und unter dem |

Fenster des Gehäuses angeordnet, und der Permanentmagnet ist |

auf der dem Fenster zugekehrten Seite der Scheibe befestigt, 1

und zwar derart, daß seine Polarisationsrichtung parallel zur ff

Scheibenebene verläuft. Der der Erzeugung von zu zählenden |'

Impulsen dienende Reed-Kontakt schließlich ist auf der vom Per- |

ψ, manentmagneten abgekehrten Außenseite des Fensters angeordnet. 1

Dieses bekannte Durchflußmengen-Meßgerät besitzt gerade aufgrund der Gestaltung und Anordnung der der Erzeugung von Zählimpulsen dienenden Bauelemente mehrere Nachteile: Da es sich um ein Meßgerät handelt, dessen Zifferblatt im Bereich der zugeordneten Anzeigeelemente eingesehen werden können muß und der Permanentmagnet unmittelbar unter dem das Zifferblatt abdeckenden

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Glas liegt, läßt sich das Meßergebnis mit einem von außen genäherten Magneten stark verfälschen, da die die Scheibe und den Permanentmagneten tragende Achse mit einem extern angeordneten Magneten zumindest gebremst werden kann. Noch einfacher wird die Beeinflussung des Meßergebnisses dadurch, daß auch der Reed-Kontakt unmittelbar durch einen externen Magneten beeinflußt, z.B. dauernd in einem geschlossenen Zustand gehaltet werden kann, so daß gar keine Zählimpulse mehr abgegeben werden.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Durchflußmengen-Meßgerät so zu verbessern, daß sich das Meßergebnis nicht so leicht manipulieren läßt wie bei der bekannten Konstruktion. Zu diesem Zweck wird ein Durchflußmengen-Meßgerät der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die den Permanentmagneten tragende Scheibe aus ferromagnetischem Material besteht und daß der Permanentmagnet auf der Unterseite der Scheibe und der Reed-Kontakt unter der Scheibe angeordnet ist. Ohne jeglichen Mehraufwand wird also erreicht, daß Reed-

Kontakt und Permanentmagnet gegen Beeinflussung von außen abge- |

schirmt sind. Zweckmäßigerweise bildet man außerdem die Scheibej

so aus, daß sie hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften I

ϊ rotationssymmetrisch ist, um auf diese Weise zu erreichen, daß sie keine Vorzugsrichtung aufweist und den Reed-Kontakt stets abdeckt.

Man kann die Scheibe mit Permanentmagnet und den Reed-Kontakt unter dem Zifferblatt anordnen, was jedoch wegen des dadurch bedingten Abstands zwischen Zifferblatt und einer der Lagerung der Getriebeachsen dienenden Werksplatte zu einer verhältnismäßig großen Bauhöhe führt. Vorteilhafter ist es deshalb, Scheibe und Reed-Kontakt über dem Zifferblatt anzuordnen, wodurch sich auch der Vorteil ergibt, daß die üblichen Wasserzähler und dergleichen leicht mit Scheibe, Permanentmagnet und Reed-Kontakt nachgerüstet werden können.

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Wenn wie bei dem bekannten Gerät die Scheibe mit einem parallel zur Scheibenebene polarisierten Magneten bestückt wird, ist die Erzeugung der Zählimpulse mit einem verhältnismäßig großen Rückwirkungsmomsnt auf die vom durchfließenden Medium angetriebene Achse verbunden, jedenfalls dann, wenn der Permanentmagnet auf einer der noch nicht hoch untersetzten Achsen des Untersetzungsgetriebes angeordnet ist, was man an sich anstrebt, um aufgrund einer hohen Zählimpulsfolgefrequenz eine möglichst hohe Meßgenauigkeit zu erzielen. Das relativ hohe Rückwirkungsmoment des sich drehenden Permanentmagneten z.B. auf ein Flügelrad des Durchflußmengen-Meßgeräts rührt daher, daß der liegend auf der nicht-magnetischen Scheibe angeordnete Permanentmagnet ein zur Scheibenebene symmetrisches Feld aufweist, das infolgedessen nicht nur den Reed-Kontakt durchflutet, sondern auch Eisenteile des Meßgeräts, d.h. ein erheblicher Teil des magnetischen Felds des Permanentmagneten trägt nichts zur Auslenkung der Kontaktzungen des Reed-Kontakts bei, sondern erhöht lediglich das schädliche Rückwirkungsmoment auf die vom durchfließenden Medium angetriebene Achse.

Man könnte nun bei dem erfindungsgemäßen Gerät auf der Scheibenunterseite einen Permanentmagneten anbringen, welcher zwar quer zur Scheibenachse verläuft, jedoch seine beiden Pole auf seiner von der Scheibe abgekehrten Seite aufweist. Vollkommener wird die gestellte Aufgabe jedoch gelöst, wenn wie bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts Maßnahmen ergriffen werden, um das magnetische Feld auf den Reed-Kontakt zu fokussieren und auf diese Weise solche Bereiche des magnetischen Felds zu unterdrücken, die zur Betätigung des Reed-Kontakts nichts beitragen, sondern lediglich das nachteilige Rückwirkungsmoment auf die vom durchfließenden Medium angetriebene Achse erhöhen. Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, auf der Scheibenunterseite wenigstens ein Paar von Permanentmagneten anzucrdne'n. deren Polarisationsrichtung senkrecht zur Scheibe verläuft und die entgegengesetzt polarisiert sind. Auf diese Weise wird ein nahezu idealer magnetischer

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Dipol geschaffen, bei dem der Polabstand so klein wie möglich und das magnetische Feld so groß v/ie möglich gemacht werden kann und dessen Feld in nahezu idealer Weise auf den Reed'-Kontakt fokussiert ist, wenn der magnetische Dipol den Reed-Kontakt passiert. Da das Feld eines Dipols bekanntlich mit der dritten Potenz des Abstands vom Dipol abfällt, wird auf diese. Weise auch die Beeinflußbarkeit des Meßergebnisses durch einen äußeren Magneten noch weiter beträchtlich herabgesetzt. Während also bei der bekannten Konstruktion praktisch nur die Hälfte des Magnetfelds für die Betätigung des Reed-Kontakts herangezogen wird, steht bei diesem erfindungsgemäßen Meßgerät zumindest nahezu das gesamte Feld für die Betätigung des Reed-Kontakts zur Verfügung.

Bei einem erfindungsgemäßen Meßgerät lassen sich die Permanentmagnete unmittelbar neben der Scheibenachse anordnen, so daß sich durch diese Maßnahme das schädliche Rückwirkungsmoment noch weiter verringern läßt. Außerdem wird dadurch der Abschirmeffekt einer Scheibe von vorgegebenem maximalem Durchmesser verbessert, was deshalb bedeutungsvoll ist, v/eil bei den üblichen Durchflußmengen-Zählern die Achsen des' Untersetzungsgetriebes verhältnismäßig nahe beieinander und beim Rand des Zifferblatts angeordnet sind, wodurch die Größe des Scheibendurchmessers beschränkt wird.

Die Anordnung des Reed-Kontakts über oder unter dem Zifferblatt eröffnet auch noch den Weg zu einer weiteren vorteilhaften ¥*ßnalime: Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts ist der Reed-Kontakt unmittelbar auf dem Zifferblatt angeordnet, und auf dem letzteren sind elektrische Leiter für den Anschluß des Reed-Kontakts vorgesehen; besonders einfach und billig wird die Konstruktion dann, wenn das Zifferblatt als Leiterplatte ausgebildet wird.

Wenn die den magnetischen Dipol tragende Scheibe so ausgebildet

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wird, daß sie auf eine der das Zifferblatt durchsetzenden ί.

Achsen aufsteckbar ist, ergibt sich der Vorteil der Austausch- ?· barkeit.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchflußmengen-Meßgeräts; es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Wasserzähler;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch diesen Wasserzähler nach der Linie 2-2 in Fig» I;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in größerem Maßstab;

Fig. 4 eine Ansicht der Magnetträgerscheibe aus Fig. 3 von unten, d.h. gemäß Pfeil A in Fig. 3, und

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung

einer Variante mit einer vierpoligen Magnetanordnung .

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Der in Fig. 1 dargestellte Wasserzähler besitzt abgesehen von ^! den im folgenden noch zu beschreibenden erfindungsgemässen Elementen einen völlig konventionellen Aufbau. Er weist ein Gehäuse 10 auf, welches im Zuge einer Wasserleitung 12 angeordnet und derart ausgebildet ist, dass das die Wasserleitung und das Gehäuse durchströmende Wasser ein im Gehäuse drehbar gelagertes Flügelrad 14 antreibt. Im Gehäuse 10 werden ferner zwei Werksplatten 16 und 18 gehalten, deren untere den vom Wasser durchströmten Raum 20 nach oben abschliesst und in welcher die Achse 22 des Flügelrads 14 drehbar gelagert ist. Diese Werksplatte besteht ebenso wie die obere Werksplatte 16 aus einem Kunststoff, und zwischen den beiden Werksplatten sind die Achsen eines als Ganzes mit 24 bezeichneten Untersetzungsgetriebes drehbar gelagert. Dieses Untersetzungsgetriebe weist, wie die Fig. 1 erkennen lässt, vier die obere ^Werksplatte 16 durchstossende Zeigerachsen 26,28,30 und 32 auf, an deren oberen Enden kleine Kunststoffzeiger 34 befestigt sind.' Entweder ist nun die obere Werksplatte 16 selbst j als Zifferblatt ausgebildet oder ist auf diese Werksplatte ' ein Zifferblatt aufgelegt, das die den Zeigern zugeordneten Skalen 36 trägt. Schliesslich ist an der Unterseite der Werksplatte 16 noch ein Rollenzählwerk 38 befestigt, das vom Untersetzungsgetriebe 24 angetrieben wird und für dessen Zahlenrollen die obere Werksplatte 16 sowie ein gegebenenfalls vorhandenes gesondertes Zifferblatt-Fenster 40 aufweisen. Wie die Fig. 2 erkennen lässt, erfolgt der Antrieb der ersten Getriebeachse 42 des Untersetzungsgetriebes 24 über eine Magnetkupplung, bestehend aus einem auf der Flügelradachse 22 befestigten ersten Magneten 44 und einem diesem gegenüberliegenden, auf der Getriebeachse 42 befestigten zweiten j

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Permanentmagneten 46. über einige Zwischenräder wird dann die erste Zeigerachse 26 angetrieben, wobei diese Zwischenräder so dimensioniert sind, dass eine volle Umdrehung des auf der ersten Zeigerachsft 26 befestigten Zeigers 34 einer Wassermenge von 1 Liter entspricht. Das Untersetzungsgetriebe 24 ist dann des weiteren so gestaltet, dass das Untersetzungsverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Zeigerachse 26 bzw. 28 10:1 beträgt, und gleiches gilt für die Untersetzungsverhältnisse zwischen den Zeigerachsen 28,30 und 32. Der Antrieb des Rollenzählwerks 38 erfolgt dann so, dass dieses die den Wasserzähler durchströi&snde Wasser/tienge in Kubikmetern anzeigt. Nachzutragen bleibt noch, dass das Gehäuse 10 oben durch eine Glasscheibe 50 verschlossen wird.

Insoweit entspricht der gezeichnete und beschriebene Wasserzähler vollständig dem üblichen Stand der Technik,

Erfindungsgemäss ist nun auf der mit der geringsten Untersetzung angetriebenen ersten Zeigerachse 26 eine kreisrunde Magnetträgerscheibe 52 befestigt, insbesondere auf diese Achse passend aufgesteckt, und diese Scheibe besteht aus einem magnetisierbaren, vorzugsweise einem ferromagnetischen Werkstoff. An ihrer Unterseite ist ein Positionierkörper 54 aus Kunststoff befestigt, der von der Zeigerachse 26 gleichfalls durchsetzt wird und vier Anlageflächen 56 aufweist, in deren Mitte jeweils ein Distanzstück 58 an den Positionierkörper angeformt ist. Ferner sind an der Unterseite der Magnetträgerscheibe 52 zwei Permanentmagnete 60 und 62 befestigt, die gegen eine der Anlageflächen 56 anliegen und durch das zugehörige Distanzstück 58 in einem vorgegebenen

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Abstand voneinander gehalten werden. Diese Permanentmagnete sind in Richtung der Zeigerachse 26 polarisiert, jedoch gegenläufig, wie sich dies aus Fig. 3 ergibt. Sie bilden einen magnetischen Dipol, und zwar nahezu einen idealen derartigen Dipol, weil sie in ausserordentlich geringem Abstand voneinander, vorzugsweise in einem Abstand von ungefähr 1/10 π angeordnet sind. Im selben Abstand von der Zeigerachse 26 wie die beiden Permanentmagnete ist auf dem Zifferblatt bzw. der oberen Werktsplatte 16 ein Reed-Kontakt 64 befestigt, und zwar mittels seiner Bohrungen in der Werksplatte 16 durchgreifenden Anschlussdrähte G6 und 68, so dass sich die normalerweise im Abstand voneinander befindlichen Kontaktzungen 64a und 64b des Reed-Kontakts 64 berühren, wenn der von den beiden Permanentmagneten gebildete Dipol seine in den Fig. 3 und 4 gezeigte Stellung einnimmt, d.h. über der Mitte des Reed-Kontakt steht.

Das Zifferblatt bzw. die obere Werksplatte 16 ist erfindungsgemäß als Leiterplatte ausgebildet, und in Fig. 3 sind auf der Unterseite der Werksplatte 16 Leiterbahnen 70 und 72 angedeutet. Diese können Bestandteil einer an der Werksplatte 16 angeordneten Schaltung sein, jedenfalls ist es auf diese Weise möglich, durch ein über ein in der Glasscheibe 50 angebrachtes Zugentlastungsstück aus dem Gehäuse 10 herausgeführte Kabel 74 die vom Reed-Kontakt 64 erzeugten Impulse aus dem Wasserzähler herauszuführen. Selbstverständlich wird zur Impulserzeugung eine nicht dargestellte Spannungsquelle benötigt, da jedoch die Impulserzeugung mit Hilfe eines Reed-Kontakts auch bei Wasserzählern Stand der Technik ist .(siehe z.B. die erwähnte DE-OS 26 19 028), kann auf eine nähere Erläuterung verzichtet v/erden.

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Die ferromagnetische Magnetträgerscheibe 52 verhindert nun | nicht nur, dass die Drehzahl der magnetbestückten Zeigerachse | 26 von aussen mit Hilfe eines Magneten beeinflusst werden kann,| sondern die Abschirmung durch die ferromagnetische Magnet- {

trägerscheibe verhindert auch eine Manipulation der Schalt- f

funktion des Reed-Kontakts 64. Die Anordnung der beiden |

einander eng benachbarten und in der besonderen Weise polari- ff

sierten Permanentmagnete 60 und 62 auf der ferromagnetischen μ

Magnetträgerscheibe 52 bewirkt ferner eine Fokussierung des <i

Magnetfelds auf den Reed-Kontakt 64, so dass Streufelder und I

eine unnötige Durchflutung von Eisenteilen des Wasserzählers i$

vermieden werden; diese würden zvs einer Erhöhung des Rück- Fi

Wirkungsmoments auf die Zeigerachse 26 und damit zu einer ;,.

Verschlechterung der Messgenauigkeit des Wasserzählers führen. |_f

Im Vergleich zu der erfindungsgemässen Konstruktion wird bei r

dem eingangs geschilderten bekannten Durchflussmengen-Mess- |i gerät nur das halbe Magnetfeld genutzt, während die Erfindung
eine Verdopplung der Polstärke mit sich bringt. Da ausserdem
bei der erfindungsgemässen Ausbildung eines magnetischen
Dipols das magnetische Feld mit der dritten Potenz des Abstands vom Dipol abfällt, wird auch auf diese Weise die Beeinflussbarkeit der Messgenauigkeit durch äussere Magnetfelder

verringert. |]

Sollen mehrere Impulse pro Umdrehung der magnetbestückten | Achse erzeugt werden, so könnte man natürlich auf der anderen f Seite dieser Achse einen zweiten Reed-Kontakt anbringen.
Einfacher ist es jedoch, auf der Unterseite der Magnetträgerscheibe 52 weitere magnetische Dipole anzubringen. Eine solche
Variante zeigt die Fig. 5 mit vier Permanentmagneten 60', 62',
60 * ' und 62 * ' , die -abwechselnd, entgegengesetzt in Achsrichtung
polarisiert und auf einem entsprechenden Positionskörpsr 54'

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angeordnet sind. Erfindungsgemäß lassen sich dann mit nur vier Permanentmagneten vier Impulse pro Umdrehung erzeugen.

Claims (1)

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   Schiitzansprüche

   1. Durchflußmengen-Meßgeräte mit einer.: Gehäuse, welches über einem Zifferblatt ein Fenster aufweist, mit einer vom durchfließenden

   . · Medium antreibbaren Achse und einem von dieser angetriebenen *-. ■_';:'■ Untersetzungsgetriebe, dessen Achsen vorzugsweise mindestens

   ., teilweise senkrecht zum Zifferblatt verlaufen und dieses durch-■ setzen mit einer an einer dieser Achsen angebrachten Scheibe, welche einen Permanentmagneten trägt, sowie mit einem von letzterem betätigbaren, stationären Reed-Kontakt zur Erzeugung • : von Impulsen, dadurch gekennzeichnet ,. daß die Scheibe (52) aus ferromagnetischem Material besteht, daß der Permanentmagnet (60; 62) auf der Scheibenunterseite ... ■ ■ und der Reed-Kontakt (SA) unter der Scheibe (52.) angeordnet . ist.

   2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Scheibe

   (52) und Reed-Kontakt (64) über dem Zifferblatt (16) angeordnet (S| sind.

   3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Scheibe (52) hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften rotationssymmetrisch ist.

   4.. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Scheibenunterseite wenigstens ein Paar von Permanentmagneten (60,62) angeordnet ist, deren Polarisationsrichtung senkrecht zur Scheibe (52) verläuft und die entgegengesetzt polarisiert sind.

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   ^ 5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

   Permanentmagnete (60,62) unmittelbar neben der Scheibenachse

   \ (26) angeordnet sind.

   <: 6. Meßgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (60,62) eines Magnetpaars einen geringst-

   \ möglichen Abstand voneinander aufweisen.

   • 7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab-

   stand der Permanentmagnete (60,62) voneinander ungefähr 1/10 mm oder wenige Zehntel mm beträgt.

   8. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Zifferblatts

   (16) elektrische Leiter (70,72) für den Anschluß des Reed-Kontakts (64) vorgesehen sind.

   9. Meßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zifferblatt (16) als Leiterplatte ausgebildet ist.

   10. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (52) auf di-o Achse (26) aufsteckbar ist.

   11. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (52) auf derjenigen der das Zifferblatt (16) durchsetzenden Achsen (26,28,30,32) angeordnet ist, welche mit geringster Untersetzung antreibbar ist.