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Dokumentenidentifikation DE10017615C2 19.09.2002
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturumwertung von mit Gasvolumenzählern, insbesondere Drehkolbengaszähler, gemessene Gasvolumina
Anmelder RMG-Gaselan Regel + Messtechnik GmbH, 15517 Fürstenwalde, DE
Erfinder Messerschmidt, Heinrich, Dipl.-Ing., 10409 Berlin, DE;
Uhlig, Helfried, Dipl.-Ing., 10319 Berlin, DE
Vertreter COHAUSZ DAWIDOWICZ HANNIG & PARTNER, 12489 Berlin
DE-Anmeldedatum 31.03.2000
DE-Aktenzeichen 10017615
Offenlegungstag 18.10.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.09.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.2002
IPC-Hauptklasse G01F 15/04
IPC-Nebenklasse G01F 3/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturumwertung von mit Gasvolumenzählern, insbesondere Drehkolbengaszähler, gemessene Gasvolumina, mit einem, von einer Welle des Gaszählers angetriebenen ersten Zählwerk für das gezählte, nicht umbewertete Gasvolumen, einem zweiten Zählwerk zur Angabe des temperaturkorrigierten Gasvolumens, einem beide Zählwerke zyklisch mechanisch koppelnden Zahnradgetriebe, einem im Gas angeordneten Temperaturmessmittel zum Erfassen einer Gastemperaturänderung und einem Hebel, der diese Temperaturänderung auf ein Steuermittel überträgt, das die Temperaturkorrektur vornimmt und auf einem zweiten Zählwerk zur Anzeige birngt, wobei alle Bauteile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperaturumwerten von mit Gaszählern, insbesondere Drehkolbengaszähler, gemessene Gasvolumina, bei dem das gemessene nichtumgewertete Gasvolumen in einem ersten Zählwerk angezeigt, durch eine Gastemperaturänderungen berücksichtigende Steuereinrichtung das angezeigte Gasvolumen umbewertet und in einem zweiten Zählwerk angezeigt wird, wobei die erfassten Temperaturänderungen des Gases in eine Drehbewegung umgesetzt werden, die auf die Steuereinrichtung übertragen wird.

Aus der US 35 00 885 A1 ist eine mechanische Temperaturumwertungseinrichtung für Fluidzähler, insbesondere Drehkolbengaszähler, zur Korrektur des angezeigten Gasvolumens infolge von Temperaturveränderungen bekannt.

In dieser bekannten Lösung misst ein bimetallischer Temperaturmesskopf die Gastemperatur und zeigt diese auf einer Skala an. Mit der Temperaturveränderung des Gases entsteht am Temperaturmesskopf eine Drehbewegung, die eine Nocke positioniert, welche das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel der Zählerauslasswelle und der Drehung der Zählwerksanzeige so variiert, dass die angezeigte Gasmenge zu den Standardbedingungen korrigiert werden kann.

Ein weiterer zyklisch arbeitender ist aus der US 3 969 939 beschrieben, der ein erstes Zählwerk zur Anzeige des nicht umbewerteten Gasvolumens und ein zweites Zählwerk für das temperaturkorrigierte Volumen enthält. Die Temperaturänderungen werden durch eine bimetallische Temperaturwendel erfasst, in eine Drehbewegung umgewandelt und auf ein Nockenrad übertragen, das mit einer zackenförmigen Oberfläche versehen ist. Diese zackenförmige Oberfläche wird von einem schwingenden Hebel zyklisch kontaktiert, der über einen Schwingungsbogen die Umwertung veranlasst.

Mit diesen bekannten Lösungen ist zwar eine zyklische Temperaturkorrektur des angezeigten Gasvolumen möglich, jedoch sind diese Lösungen durch die Verwendung sehr vieler Hebel, Federn und Verbindungselemente konstruktiv aufwendig. Steuermittel, die mit Federn und schwingenden Hebeln die Umwertung realisieren, können im Dauerbetrieb, beispielsweise durch die Veränderung der Federkonstante infolge Ermüdung der Federn oder Verschleiß der Hebel in ihren Gelenkpunkten, zu Ungenauigkeiten im Umwerteergebnis führen.

Des weiteren ist aus der US 3 868 852 ein Volumengaszähler bekannt, in dem eine Temperaturkorrektur der Volumenanzeige mittels einer Magnetkupplung durchgeführt wird.

Die DE 39 33 787 A1 offenbart darüber hinaus eine Einrichtung zur Temperaturkompensation für einen Balgengaszähler, bei dem die Balgenbewegung auf eine ein Kupplungsrad drehende Kurbel übertragen wird, mit einem das Kupplungsrad mit dem Zählwerk koppelndes Getriebe, dessen Übersetzungsverhältnis durch eine temperaturabhängige Anordnung verändert wird, wobei das Getriebe ein mit dem Kupplungsrad gekoppeltes Übertragungsrad aufweist, das das Magnetkupplungsrad des Zählwerkes antreibt. Zwischen Übertragungsrad und Magnetkupplungsrad ist eine stufenlos verstellbare Kupplung vorgesehen, deren mit dem Übertragungsrad gekoppelte Stufe eine ein Kegelscheibenpaar enthaltende Scheibe aufweist, deren Kegelscheiben immer gleiche, jedoch durch Wirkung der temperaturabhängigen Anordnung in ihrer Größe veränderbare Abstände von einer die Mittelebene von Scheibe und Kupplungsrad bildenden Hauptebene haben. Das Übertragungsrad liegt mit seinem Umfang in der Hauptebene und steht durch die in der Hauptebene wirkende Schwerkraft in unmittelbarem oder mittelbaren Eingriff mit Kupplungsrad und Scheibe.

Auch diese Lösungen verwenden eine Vielzahl von Bauteilen, die den Aufbau komplizieren und letztendlich für den Dauerbetrieb sehr anfällig machen.

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass ein einfacher, robuster, störunanfälliger Aufbau des Umwerters bei weitgehendster Vermeidung von Federn und Hebelverbindungen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dass das Steuermittel als ein kompakter rotationssymmetrischer Körper mit einer auf seiner Oberfläche angeordneten, der Umwertefunktion entsprechenden magnetischen Steuerfläche ausgebildet ist, der in Abhängigkeit der mit dem Hebel übertragenen Temperaturänderung des Gases axial verschieblich auf seiner Antriebswelle angeordnet ist und mit der Drehzahl des ersten Zählwerkes rotiert, und dass der Steuerfläche ein gegen Federkraft wirkendes Stellorgan mit einer Feder, einem Dauermagneten, Treibrad, einem Reibrad und einer Bremse zugeordnet ist, das in einem durch die Steuerfläche erzeugten zyklisch getakteten geradlinigen Stellweg entweder über das Treibrad und Reibrad das zweite Zählwerk startet oder über die Bremse stoppt.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal des erfindungsgemäßen Umwerters sieht vor, dass der rotationssymmetrische Körper Walzenform besitzt, welche zweckmäßig aus einem Hohlkörper gebildet ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebswelle des rotationssymmetrischen Körpers und das Temperaturmessmittel durch einen Zweigelenkhebel funktionell verbunden ist. Dieser Hebel ist die einzige Hebelverbindung im erfindungsgemäßen Umwerter, wodurch eine kompakte Bauweise realisierbar ist.

Um eine genaue und exakte Umwandlung der Drehbewegung in einen geradlinigen Stellweg zu gewährleisten, ist der Dauermagnet des Stellorgans mit seinem Treibrad senkrecht zur Steuerfläche des rotationssymmetrischen Körpers angeordnet und liegt im Bremskörper der Bremse ein.

Dies ermöglicht auf engstem Raum die Bauteile des Stellorgans unterzubringen, wodurch der erfindungsgemäße Umwerter besonders einfach und übersichtlich im Aufbau ist. Beim Bewegen des Stellorgans zur Steuerfläche hin wird erreicht, dass das zweite Zählwerk durch die Bremse stoppt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Treibrad und das Reibrad eine maximale Drehzahlübersetzung aufweist, die dem 1,1fachen bis 1,3fachen Quotienten aus Standardtemperatur zu tiefster Gastemperatur entspricht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass die durch die Temperaturänderung initiierte Drehbewegung in eine axial oszillierende Verschiebung einer ständig rotierenden rotationssymmetrischen Steuerfläche umgesetzt wird, gleichzeitig diese Steuerfläche zyklisch abgetastet und durch die Abtastung eine oszillierende Linearbewegung generiert wird, mit der das zweite Zählwerk so angesteuert wird, das es gestoppt oder freigegeben wird.

Ein bevorzugtes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die rotationssymmetrische Steuerfläche die Umwertefunktion in Form einer magnetischen Markierung enthält, die durch einen Dauermagneten abgetastet wird.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß es erstmals möglich wird, die Umwertung in einer einfachen geradlinigen Bewegung auszuführen, und die Kompaktheit des Umwerters zu erhöhen. Durch den weitgehenden Verzicht auf Hebel und Federn ist die Störanfälligkeit im Dauerbetrieb verringert.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Rückseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit X der Fig. 2 und

Fig. 4 eine Ansicht der Vorderseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung

In einem Gehäuse 1 ist - wie in Fig. 1 gezeigt - das Zählwerk 2, das das im nicht dargestellten Drehkolbengaszähler gemessene Gasvolumen VB zählt, und das Zählwerk 4 montiert, welches das auf den Standardzustand umbewertete Gasvolumen VT anzeigt. Die Drehachsen der Zählwerke 2 und 4 liegen zueinander parallel und werden in einem Rahmen gehalten. Zwischen den beiden Zählwerken 2 und 4 ist ein rotationssymmetrischer Körper 3 als Steuerwalze, ebenfalls parallel zu den Drehachsen der Zählwerke 2 und 4 ausgerichtet, drehbar um und axial verschieblich auf einer Welle 6 gelagert. Die Steuerwalze ist als Hohlkörper ausgebildet.

Auf der Oberfläche des rotationssymmetrischen Körpers 3 ist eine magnetische Steuerfläche 7 angeordnet, deren Kontur und Form der mathematischen Umwertefunktion in Abhängigkeit von der Gastemperatur entspricht. Der Zustand des Gasvolumens ist durch seine Temperatur über die allgemeine Zustandsgleichung für Gase beschrieben. Ist nur die Gastemperatur eine veränderliche Zustandsgröße und der Gasdruck konstant, so ist nur eine Umwertung auf die Standardtemperatur (z. B. 288 K) erforderlich, um das temperaturkorrigierte Gasvolumen anzuzeigen.

Die Gastemperatur wird durch ein Temperaturmessmittel 8, einer auf einer Welle 9 befindlichen Bimetall-Wendel, erfasst. Das Temperaturmessmittel 8 ist deshalb dem zu zählenden Gasvolumen ausgesetzt. Die durch die Temperaturänderung des Gases verursachte Drehbewegung der Bimetall-Wendel wird auf den mit der Welle 9 verbundenen Zweigelenkhebel 10 übertragen und in eine Stellbewegung umgesetzt. Der Zweigelenkhebel 10 steht mit dem rotationssymmetrischen Körper 3 in Wirkverbindung, so dass der Körper 3 auf seiner Welle entsprechend der erfassten Temperaturänderung axial oszilliert ist.

Dem rotationssymmetrischen Körper 3 ist ein Stellorgan 11 zugeordnet. Dieses Stellorgan 11 setzt sich aus einem in einer Gabel 12 durch eine Feder 13 geführten Dauermagneten 14, einem Treibrad 15, einem Reibrad 16 und einem Bremskörper 17 zusammen. Die Achsen von Treibrad 15 und Reibrad 16 liegen parallel zu den Achsen der Zählwerke 2 und 4, des Körpers 3 und der Ausgangswelle 18 des nicht dargestellten Drehkolbengaszählers. Durch das Zahnradgetriebe 19, das vom Zahnrad der Ausgangswelle 18 angetrieben wird, ist eine Drehzahlübertragung einerseits auf das Zählwerk 2, den rotationssymmetrischen Körper 3 und das Treibrad 15 gewährleistet.

Der rotationssymmetrische Körper 3 wird daher mit der gleichen Drehzahl wie das Zählwerk 2 betrieben. Auf der Oberfläche des rotationssymmetrischen Körpers 3 ist die magnetische Steuerfläche markiert. Mit dem senkrecht zu dieser Steuerfläche 7 ausgerichteten Stellorgan 11 mit Dauermagnet 14 wird bei Rotation und axialer Verschiebung des rotationssymmetrischen Körpers 3 ein zyklisch getakteter linearer Stellweg generiert. Da das Treibrad 15 und das Reibrad 16 innerhalb einer Ausnehmung des Bremskörpers 17 drehbar aufgenommen sind, wird bei Überwinden der Federkraft der Feder 13 durch die Magnetkräfte das Treibrad 15 vom Reibrad 16 getrennt und der Bremskörper 17 gegen das Reibrad 16 bewegt, wodurch das Zählwerk 4 stoppt. Bei Weiterrotation des rotationssymmetrischen Körpers 3 bewegt sich die magnetische Steuerfläche 7 weiter und der Dauermagnet 14 löst sich und führt durch die Federkraft eine Rückbewegung aus, so dass das Treibrad 15 das Reibrad 16 kontaktiert und der Bremskörper 17 freigegeben wird. Das Zählwerk 4 startet.

Das Treibrad 15 besitzt die gleiche Drehzahl wie das Zählwerk 2. Durch die Paarung Treibrad 15 und Reibrad 16 wird eine maximale Drehzahlübersetzung zugrundegelegt, die dem 1,1fachen bis 1,3fachen Quotienten aus Standardtemperatur zur tiefsten Gastemperatur entspricht. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Gehäuse

2 erstes Zählwerk

3 Rotationssysmetrischer Körper

4 zweites Zählwerk

6 Welle von 3

7 Steuerfläche auf 3

8 Temperaturmessmittel, Bimetall-Wendel

9 Welle von 8

10 Zweigelenkhebel

11 Stellorgan

12 Gabel

13 Feder

14 Dauermagnet

15 Treibrad

16 Reibrad

17 Bremse, Bremskörper

18 Ausgangswelle

19 Zahnradgetriebe


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Temperaturumwertung von mit Gaszählern, insbesondere Drehkolbengaszähler, gemessenen Gasvolumina, mit einem, von einer Welle des Gaszählers angetriebenen ersten Zählwerk für das gezählte, nicht umbewertete Gasvolumen, einem zweiten Zählwerk zur Angabe des temperaturkorrigierten Gasvolumens, einem beide Zählwerke zyklisch mechanisch koppelnden Zahnradgetriebe, einem im Gas angeordneten Temperaturmessmittel zum Erfassen einer Gastemperaturänderung und einem Hebel, der diese Temperaturänderung auf ein Steuermittel überträgt, das die Temperaturkorrektur vornimmt und auf dem zweiten Zählwerk zur Anzeige bringt, wobei alle Bauteile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel als ein rotationssymmetrischer Körper (3) mit einer auf seiner Oberfläche angeordneten, der Umwertefunktion entsprechenden magnetischen Steuerfläche (7) ausgebildet ist, der in Abhängigkeit der mit dem Hebel (10) übertragenen Temperaturänderung des Gases axial verschieblich auf seiner Antriebswelle (6) angeordnet ist und mit der Drehzahl des ersten Zählwerkes (2) rotiert, und dass der Steuerfläche (7) ein gegen Federkraft wirkendes Stellorgan (11) mit einer Feder (13), einem Treibrad (15), einem Dauermagneten (14), Reibrad (16) und einer Bremse (17) zugeordnet ist, das in einem durch die Steuerfläche erzeugten zyklisch getakteten geradlinigen Stellweg entweder über das Treibrad (15) und Reibrad (16) das zweite Zählwerk (4) startet oder über die Bremse (17) stoppt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotationssymmetrische Körper (3) Walzenform besitzt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rotationssymmetrische Körper (3) als Hohlkörper ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) des rotationssysmmetrischen Körpers (3) und das Temperaturmessmittel (8) durch einen Zweigelenkhebel (10) funktionell verbunden ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (14) senkrecht zur Steuerfläche (7) angeordnet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bewegen des Stellorgans (11) zur Steuerfläche (7) hin das zweite Zählwerk (4) durch die Bremse (17) stoppt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibrad (15) und das Reibrad (16) eine maximale Drehzahlübersetzung aufweist, die dem 1,1fachen bis 1,3fachen Quotienten aus Standardtemperatur zu tiefster Gastemperatur entspricht.
  8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Achsen von Zählwerken (2; 4), Getrieberädern (19), Körper (3) und Reib- und Treibrad (15, 16) des Steilorgans (11) parallel zueinander ausgerichtet sind.
  9. 9. Verfahren zum Temperaturumwerten von mit Gaszählern, insbesondere Drehkolbengaszähler, gemessene Gasvolumina, bei dem das gemessene nichtumgewertete Gasvolumen in einem ersten Zählwerk angezeigt, durch eine Gastemperaturänderungen berücksichtigende Steuereinrichtung das angezeigte Gasvolumen umbewertet und in einem zweiten Zählwerk zyklisch angezeigt wird, wobei die erfassten Temperaturänderungen des Gases in eine Drehbewegung umgesetzt werden, die auf die Steuereinrichtung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Temperaturänderung initiierte Drehbewegung in eine axial oszillierende Verschiebung einer ständig rotierenden rotationssymmetrischen Steuerfläche umgesetzt wird, gleichzeitig diese Steuerfläche abgetastet und durch die Abtastung eine oszillierende Linearbewegung generiert wird, mit der das zweite Zählwerk so angesteuert wird, das es gestoppt oder freigegeben wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche die Umwertefunktion in Form einer magnetischen Markierung enthält.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche mit der Drehzahl des ersten Zählwerkes rotiert.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abtasten der magnetischen Markierung ein Dauermagnet verwendet wird.






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