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Staugerät Zusatz zum Patent: 1 094 003 Im Patent 1 094 003 ist ein
Staugerät jener bekannten Gattung beschrieben, welches den Wirkdruck, also die Differenz
zwischen einem Plusdruck und einem Minusdruck, in der freien Strömung mißt. Der
Wirkdruck kann als Maß für den Flüssigkeitsstrom angesehen werden. Das Neue des
Hauptpatentes besteht darin, daß die Plusöffnungen des Staugerätes einer anderen
Flutlinie zugeordnet sind als die Minusöffnungen. Die Flutlinien lassen sich dann
so auswählen, daß der Wirkdruck in der meßtechnisch vorteilhaften quadratischen
Abhängigkeit zum Flüssigkeitsstrom steht.
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In weiterer Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatentes soll
nach der Erfindung für die Entnahmerohre ein gemeinsamer Staukörper benutzt werden,
auf dessen Mantelfläche die Plusbohrung und die Minusbohrung angeordnet sind. Die
Entnahmerohre sind also im Innern des Staukörpers untergebracht. Zweckmäßig erhält
der Staukörper einen strömungsgünstigen Querschnitt von elliptischer oder ellipsenähnlicher
Form; die Entnahmeöffnungen liegen dann in der Hauptebene des Staukörpers, welche
die Hauptachse des Staukörpers und die große Achse des Querschnittes enthält. Es
ist an sich bereits bekannt, Staugeräte so zu bauen, daß ein gemeinsamer Staukörper
sowohl die Plusöffnungen als auch die Minusöffnungen enthält; die Recknagelsche
Scheibe ist ein Beispiel hierfür.
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Die besondere Schwierigkeit, den Gedanken des Hauptpatentes auf die
bekannte »Einstaukörperform« zu übertragen, besteht darin, daß die Auswahl der Flutlinien
für die Plus- und Minusbohrungen nur durch einen Versuch erfolgen kann. Es ist zu
bedenken, daß die im Hauptpatent gegebene Lösung nur sinnvoll ist bei solchen Rohrleitungen
(z. B. innerhalb von oder unmittelbar hinter Kreiselpumpen oder Armaturen), bei
denen der Charakter des Geschwindigkeitsfeldes sich mit dem Flüssigkeitsstrom ändert,
also örtliche Geschwindigkeit und mittlere Geschwindigkeit ein konstantes Verhältnis
zunächst nicht bilden. In jedem Einzelfalle der Anwendung muß also die Auswahl der
Flutlinien getroffen werden. Gewiß, man mag zunächst Vorversuche mit einem oder
mehreren Staukörpern anstellen, die bereits den Querschnitt des endgültigen Staukörpers
genau besitzen, aber deren jeder, untereinander von unterschiedlicher Länge, mit
einer Mehrzahl getrennter Entnahmebohrungen derart ausgestaltet ist, daß das Geschwindigkeitsfeld
in einem größeren örtlichen Bereich erfaßt wird. Es bleibt aber, nach diesen Vorversuchen,
den endgültigen Staukörper mit den endgültigen Entnahmebohrungen herzustellen und
zu prüfen (eichen). Das wird etwa, in dem schon beispielhaft genannten Anwendungsfall
bei Kreiselpumpen, während der Messungen auf dem Prüfstand geschehen sollen. Ein
solches Verfahren ist aber wirtschaftlich nur dann zu vertreten, wenn die Fertigung
eines Staukörpers mit individuellen Entnahmeöffnungen in kurzer Zeit geschehen kann.
Die Aufgabenstellung verlagert sich damit zur Fertigungstechnik. Die Lösung soll
am Beispiel erläutert werden.
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Die F i g. 1 zeigt ein Staugerät nach der Erfindung.
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Der eigentliche Staukörper ist mit 1 bezeichnet; er ist in Ansicht
dargestellt, weil die innere Gestaltung in ihren Einzelheiten erst später erläutert
werden soll.
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Die Entnahmerohre 2 und 3 sind gestrichelt gezeichnet. Die Entnahmeöffnungen
sind 2 a und 3 a. Die Entnahmerohre enden in den Schlauchnippeln 2 b und 3 b, wo
also der Plusdruck und der Minusdruck entnommen werden können. Der Staukörper 1
ist fest aufgebaut auf der Grundplatte 4, die innerhalb des Flansches 5 mitsamt
dem Staukörper um dessen Hauptachse I-l zu drehen ist; die Hauptachse 1-1 ist dünn
strichpunktiert gezeichnet. Der Flansch 5 ist mittels der Schraubenverbindungen
6 auf dem Rohrleitungsteil 7 befestigt. Das Teil 7 kann beispielsweise die obere
Rohrwand des Auslaufkrümmers einer Kreiselpumpe sein. Die Dichtung zwischen der
Grundplatte 4 und der bearbeiteten Fläche des Teiles 7 ist mit 8 bezeichnet.
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Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Staukörper 1 nach der Schnittlinie
A-A der Fig. 1.
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Wiederum sind hier Einzelheiten des inneren Aufbaues von Staukörper
1 nicht dargestellt. Der Schnitt gemäß F i g. 2 zeigt eine ellipsenähnliche strömungsgünstige
Form; er unterscheidet sich von einer strengen Ellipse durch die, im Sinne der Strömungs-
richtung,
hinteren Abreißkanten 1 b. Die große Achse des Schnittes ist mit a-a, die kleine
mit b-b bezeichnet.
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Der Staukörper 1 gemäß F i g. 1 ist, nach Lockern der Flanschschrauben
6, innerhalb des Flansches 5 um die Hauptachse 1-1 drehbar. Das ist wesentlich für
eine zuverlässige Prüfung (Eichung) des Staugerätes.
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Es gelingt nämlich dann, den Staukörper in die genaue Richtung der
Strömung, also so zu drehen, daß der Wirkdruck ein Maximum wird. Ändert sich die
Strömungsrichtung mit dem Förderstrom, und das ist im allgemeinen der Fall, so nimmt
man eine ausgleichende mittlere Winkelstellung an. Dann ist auch in den hier betrachteten
schwierigen Einbaufällen eine stabile Umströmung des Staukörpers zu erwarten; damit
sind also die Prüfergebnisse reproduzierbar. Hierzu trägt auch die bekannte Wirkung
von Abreißkanten bei. Es empfiehlt sich, die Grundplatte 4 mit einer Winkelteilung
zu versehen, die mit einer Marke 5 a des Flansches 5 verglichen werden kann.
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Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen, verglichen mit den Fig. 1 und 2 in etwa
dem doppelten Maßstabe, Einzelheiten des inneren Aufbaues des Staukörpers.
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Es wird nachstehend dargelegt, wie der Staukörper aus vorgefertigten
Teilen in kurzer Zeit baukastenmäßig zusammengefügt werden kann.
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Die F i g. 3 ist durch die strichpunktiert gezeichnete Mittellinie
l-I in zwei Teilfiguren geteilt. Der linke Teil stellt einen Schnitt dar nach der
großen Achse a-a in F i g. 2; der rechte Teil der F i g. 3 zeigt eine Ansicht in
Richtung der großen Achse a-a.
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In die Grundplatte 4 sind zwei Führungsstangen 9 eingeschraubt, worauf
einzelne Dachringe 10 in regelmäßig wechselnder Lage gefädelt und mit Rändelmuttern
11 gehalten sind. Die Fertigung eines Dachringes ist durch die perspektivischen
Fig. 4 und 5 erläutert. F i g. 4 zeigt, wie zunächst ein Kreisring aus Blech mit
zusätzlichen kleineren Löchern zum Einfädeln gestanzt wird. Fig. 5 stellt dann den
Endzustand eines abgekanteten Dachringes dar, dessen Projektion also elliptisch
ist, ohne daß das Stanzwerkzeug diese fertigungsmäßig schwierige Form aufweist.
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Somit läßt sich ein Skelett aus zweckmäßig nichtrostenden Stahl- oder
Metallteilen beliebiger Länge aufbauen. Die Stoßstellen der Dachringe sowie die
Einsatzstellen der Gewindestangen werden etwa mit Silberlot zusätzlich geheftet.
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In das beschriebene Skelett werden auch die Entnahmerohre 2 und 3
- nur 3 ist in Fig. 3 dargestelIt - in der gewünschten Lage eingefügt und festgelötet.
Die vorgefertigten Entnahmerohre haben zunächst einen genügend langen, geraden,
freien
Schenkel, der durch eine entsprechende glatte, mittige Bohrung - nicht gezeichnet
- in und durch die Schlauchnippel 2 b oder 3 b geschoben wird. Der freie Schenkel
wird dort verlötet und bündig mit dem Schlauchnippel gekürzt.
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Das so aufgebaute Skelett wird zum Schluß mit einem geeigneten Kunstharz
od. dgl. gefüllt und umkleidet. Aus Gründen einer deutlichen Darstellung sind in
Fig. 3 nur die äußeren Begrenzungen 12a und 12 b dieser Umkleidung gezeigt.
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In Fig. 3 bedeutet noch 13 eine in die Grundplatte 4 eingelassene
Scheibe mit der Winkelskala zum Einstellen in die Strömungsrichtung. Diese Scheibe
wird durch die Bunde der Schlauchnippel 2 b und 3b festgehalten.