DE1623983C - Durchflußmesser - Google Patents
DurchflußmesserInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchfluß- lagerung sehr einfach ausgebildet werden kann. Di..
messer, welcher einen in einem Rohrkörper diehbar Sacklöcher auf der Außenseite des Rotorkranzes bilgelagerten
Rotor mit achsparallelen Laufschaufeln den einzeln-: Wirbelkammern, die das Strömungspro: H
und auf der Zuflußseite dieses Rotors eine festste- des in der Ringkammer zirkulierenden StK mung hende
Leitvor. ichtung aufweist, deren stabilisierende 5 mittels unterbrechen, einen mit dem Kranz umlaufen
Leitschaufeln unter einem Winkel größer als null den Ring des Strömungsmittels erzeugen und dami'
Grad zu der im wesentlichen achsparallelen Strömung eine Verringerung des Einflusses von Viskositätbefestigt sind, und bei dem zwischen Rotorumfang änderungen bewirken. Das laminare Strömungsproii:
und der zylindrischen Umhüllung des gesamten Strö- eines viskosen Mediums wird abgeflacht und in ein
mungskörpers eine Ringkammer besteht, wobei der 10 St.ömungsprofil mit fast gleich großen Geschwindig Außendurchmesser
des Rotors größer ist als der keitsvektoren übergeführt, so daß eine genauere Er
Innendurchmesser der Umhüllung auf der Zu- und fassung der mittleren Durchflußgeschwindigkeit mö'i-Abflußseite.
lieh ist.
Durchflußmesser dieser Art sind aus der USA.- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind durch
Patentschrift 3 246 945 bekannt. Gegenüber den sonst ts die Unteranspüche gekennzeichnet,
allgemein üblichen Turbinendurchflußmessern mit Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der schräg angestellten Laufschaufeln ergeben sie den Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt
Vorteil, daß die von der Strömung auf den Rotor F i g. 1 einen Längsschnitt des Durchflußmessers,
ausgeübten Axialkräfte verringert werden, so daß das Fi g. 2 ein schematisches Strömungsbild und
Rotorlager entlastet und die Meßgenauigkeit verbes- ao F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Ausr sert wird. Außerdem entsteht in dir in der Rotor- schnittes nach F i g. ) in größerem Maßstab,
ebene vorgesehenen Ringkammer in der Rohrleitung Der in der Fig. 1 dargestellte Durchflußmesser eine ringförmige Wirbelströmung, die den Einfluß weist einen Rohrkörper 1 auf, der mit Anschlüsvon Viskositätsänderungen auf die Meßgenauigkeit sen 2 und 3 versehen ist, mittels deren der Durchvermindert. 25 flußmesser in eine Leitung eingeschaltet werden
allgemein üblichen Turbinendurchflußmessern mit Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der schräg angestellten Laufschaufeln ergeben sie den Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt
Vorteil, daß die von der Strömung auf den Rotor F i g. 1 einen Längsschnitt des Durchflußmessers,
ausgeübten Axialkräfte verringert werden, so daß das Fi g. 2 ein schematisches Strömungsbild und
Rotorlager entlastet und die Meßgenauigkeit verbes- ao F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Ausr sert wird. Außerdem entsteht in dir in der Rotor- schnittes nach F i g. ) in größerem Maßstab,
ebene vorgesehenen Ringkammer in der Rohrleitung Der in der Fig. 1 dargestellte Durchflußmesser eine ringförmige Wirbelströmung, die den Einfluß weist einen Rohrkörper 1 auf, der mit Anschlüsvon Viskositätsänderungen auf die Meßgenauigkeit sen 2 und 3 versehen ist, mittels deren der Durchvermindert. 25 flußmesser in eine Leitung eingeschaltet werden
Aus der französischen Patentschrift 1 306 324 ist es kann.
andererseits bekannt, zur EnJastun^ des Rotorlagers Im mittleren Hohlraum des Rohrkörpers 1 sind
zwischen Rotornabe und Lagerträger Druckfelder zwei feststehende Leitvorrichtungen 4 und 5 mit zur
vorzusehen. Ein Stau auf der Abflußsdte und ein Sog achsparallelen Strömung geneigten oder gekrümmten
auf der Zuflußseite bewirken eine Kraft, die dem 30 Leitschaufeln 6 und 7 angeordnet, die dem Medium
Axialschub der Strömung entgegengerichtet ist. Die eine gleichgerichtete Rotationsbewegung aufzwingen.
Größe dieser Kraft ist jedoch wegen der relativ Zwischen diesen zwei als Stabilisatoren wirkenden
kleinen Nabenfläche, an der der Staudruck wirkt, Leitvorrichtungen ist ein Rotor 8 vtr^esehen, der aus
begrenzt. einer Nabe 9, geraden und achsparallel verlaufenden
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Er- 35 Schaufeln 10 und einem diese Schaufeln umschließen-
findung die Aufgabe zugrunde, einen Durchfluß- den Kranz 11 besteht.
messer der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Leitbei
dem eine zusätzliche Entlastung des Rotorlagers vorrichtungen 4 und 5 in ihrem Aufbau identisch und
erreicht wird und gleichzeitig der Einfluß der Viskosi- bilden mit dem Rotor 8 einen als Baueinheit symmetät
des Strömungsmediums durch die bekannte 40 trischen Strömungskörper für beide Durchfluß-Wirbelströmung
vermindert wird. richtungen. Jede Leitvorrichtung trägt ein axiales,
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, konisches Abschirmglied 12 bzw. 13 und einen
daß der Rotor einen die Schaufeln umschließenden Außenring 14 bzw. 15, die mit den schraubenförmig
die innere Umrandung der Ringkammer bildenden gekrümmten Leitschaufeln 6 bzw. 7 vorzugsweise aus
Kranz aufweist und auch auf Her Abflußseite eine 45 einem Stück bestehen. Die Achse 16 des Rotors 8
Leitvorrichtung vorgesehen ist und jede Leitvorrich- läuft in zwei in den Abschirmgliedern 12 und 13 vor-
lung einen Außenring trägt, dessen dem Rotor zu- gesehenen Lagern 17 und 18.
gewandte Stirnseite, welche die Seitenwand der Ring- Die Nabe 9 des Rotors 8 weist einen Ringmagnet
kammer bildet, derart geformt ist, daß ein Teil der 19 auf, der mit einer Impulsspule 20 zusammen-
Strömung durch den abflußseitigen Ringspalt zwi- 50 arbeitet, die sich in einem zwischen den Anschlüssen
sehen Rotor und Leitvorrichtung in die Ringkammer 2 und 3 des Rohrkörpers eingeführten Gehäuse 21
abgeleitet und gegen die Stirnfläche eines radialen für den gesamten Strömungskörper befindet. Wird
Vorsprunges des Rotorkranzes auftritt, der an der der Rotor in Drehung versetzt, so wird in der Spule 20
Außenseite mit Sacklöchern versehen ist, die das Strö- ein Strom induziert. Die von dieser Spule stammenden
mungsprofil des in der Ringkammer zirkulierenden 55 Impulse können beispielsweise in einem nicht näher
Strömungsmittels unterbrechen und einen mit dem dargestellten Verstärker verstärkt und über eine
Rotorkranz umlaufenden Ring des Strömungsmittels Schmitt-Trigger-Anordnung mit nachgeschaltetem
erzeugen. Wandler für die direkte Mengenmessung verwendet
Die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt die Wir- werden.
kung, daß einerseits ein auf den Rotorkranz entgegen 60 Der Rotorkranz 11 bildet mit dem Gehäuse 21 und
der Strömungsrichtung wirkender Rückstau erzeugt den anliegenden Stirnflächen 22 und 23 der Außenwird
und andererseits eine ringförmige Strömung ringe 14 und 15 eine Ringkammer 24. Der Inneniiuüerhalb
des Rotorkranzes auftritt. Durch die Stau- durchmesser der Außenringe 14 und 15 ist etwas kleidruckwirkung
in der Ringkammer und demnach 11er als der Innendurchmesser des Rotorkranzes 11.
durch die dem auf den Rotor ausgeübten axialen 65 Dadurch entstehen zwei vorspringende Randteile 25
Strftfi'ingsdruck entgegengesetzte Kraft des Druck- und 26, die den abflußseitigen Eintritt des Mediums
fcldes werden die auf den Rotor wirkenden Axial- in die Ringkammer 24 und den zuflußseitigen Austritt
k ruf te weitgehend ausgeglichen, so daß die Rotor- des Mediums aus der Ringkammer 24 erleichtern.
Auf dem Umfang des Rotorkranzes 11 sind eine Anzahl Sacklöcher 27 angebracht, welche Viskositätseinflüsse weitgehend kompensieren. Bei steigender
Viskosität bildet sich in einem Rohr ein kegelförmiges Strömungsprofil, so daß die Strömungsvektoren
in Rohrmitte größer sind als an der Rohrwandung. Zur Abflachung des Strömungsprofils wird die Grenzschicht
in bekannter Weise durch ringförmige Nuten unterbrochen. Dieses Prinzip wird auch bei den Sacklöchern
27 angewendet, die als Wirbelkammern die :io Grenzschicht unterbrechen und einen umlaufenden
Flüssigkeitsring bilden, der ein der Reynoldsschen Zahl umgekehrt proportionales Drehmoment erzeugt
und eine Viskositätskompensation bewirkt. Da die Ringspalte zwischen dem Rotorkranz und den Außenringen
14 und 15 ebenfalls als ringförmige Nuten zu betrachten sind, tragen sie auch zur Viskositätskompensation bei.
Die F i g. 2 zeigt ein schematisches Strömungsbild, welches den Durchfluß in Richtung des Pfeils 28 dar- ao
stellt. Auf der Eintrittsseite bildet das strömende Medium noch keine axial ausgerichtete Strömung. In
der ersten Leitvorrichtung 4 mit der gekrümmten Beschaufelung 6 erhält die Strömung einen stabilisierenden
Drall, der auch Turbulenz unterdrückt. Beim ·■>$
Eindringen in die gerade, radiale Beschaufelung 10 verleiht das Medium dem Rotor 8 ein Moment um
seine Achse 16. Das strömende Medium wird im weiteren Verlauf in den gekrümmten Leitschaufeln 7 der
zweiten Leitvorrichtung 5 erneut ausgerichtet und :i° verläßt den Strömungskörper mit einer Rotationsbewegung
um die A~hse des Rohrkörpers.
Der Ausseien der axialen Kräfte und die Viskositätskompensation
werden nachstehend an Hand der F i g. 3 nochmals kurz erläutert. Der nach außen ab- its
gedrängte Teil 29 des durch den Rotor 8 fließenden Mediums wird durch den vorspringenden Randteil 26
in die Ringkammer 24 umgelenkt, wo eine Wirbelbildung 30 an der Stirnfläche 31 des radialen Vorsprungs
32 des Rotorkranzes 11 stattfindet. Die durch die Staudruckwirkung resultierende Kraft auf der Abflußseite
der Ringkammer 24 wirkt dem auf den Rotor 8 ausgeübten Strömungsdruck entgegen und
gleicht den Axialschub des Rotors aus. Dadurch wird auch bei plötzlich auftretenden Geschwindigkeits- Ί5
Enderungen der Strömung die axiale Bewegung des Rotors 8 weitgehend gedämpft, so daß vor allem die
»bflußseitige Lagerung des Rotors vor Beschädigungen geschützt wird.
Das in der Ringkammer 24 von der Stau- zur Sog- :io
leite zirkulierende Medium wird zum Teil durch die als Wirbelkammern wirkenden Sacklöcher 27 mitgenommen,
wodurch ein mitlaufender Flüssigkeitsring gebildet wird, der in gewissen Bereichen eine
Verringerung des Einflusses von Viskositätsänderun- Ji5
gen bewirkt. Die Füllung der Zuflußseite der Ringkammer 24 wird von der vorbeistreichenden Randströmung
abgesaugt, so daß die Zirkulation eines Teils des Mediums in der Wirbel- bzw. Ringkammer 24
automatisch gewährleistet ist. <'°
Claims (7)
1. Durchflußmesser, welcher einen in einen,
Rohrkörper drehbar gelagerten Rotor mil achs parallelen Laufschaufeln und auf der Zuflußseil,:
dieses Rotors eine feststehende Leitvoirichtuiw
aufweist, deren stabilisierende Leitschaufeln unu■;
einem Winkel größer als null Grad zu der im wesentlichen
achsparallelen Strömung befestigt sin;.! und bei dem zwischen Rotorumfang und der zylindrischen
Umhüllung des gesamten Strömum=·■:■ körpers eine Ringkammer besteht, wobei der
Außendurchmesser des Rotors größer ist als ά Innendurchmesser der Umhüllung auf der Zj-
und Abflußseite, dadurch jekennzeichne; daß der Rotor (8) einen die Schaufeln (10) un,-schließenden
die innere Umrandung der Rim kammer (24) bildenden Kranz (11) aufweist ur.d
auch auf der Abflußseite eine Leitvorrichtung (S) vorgesehen ist und jede Leitvorrichtung (4, S) einen
Außenring (14,15) trägt, dessen dem Rotor züge
wandte Stirnseite, welche die Seitenwand der Riru kammer bildet, derart geformt ist, daß ein Teil
der Strömung durch den abflu3seitigen Ringspült zwischen Rotor (8) und Leitvorrichtung (5) in die
Ringkammer (24) abgeleitet und gegen die Stirnfläche (31) eines radialen Vorsprungs (32) des
Rotorkraniies (11) auftrifft, der an der Außenseite mit Sacklcpchern (27) versehen ist, die das Strömungsprofil
des in der Ringkammer zirkulierenden Strömungsmittels unterbrechen und einen mit
dem Rotorkranz umlaufenden Ring des Strömungsmittels erzeugen.
2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die achsparallelen Schaufeln (10) des Rotors (8) gerade ausgebildet sind.
3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Schaufeln
(10) des Rotors (8) radial angeordnet sind, so daß die Achse des Rohrkörpers in der Schaufelebene
liegt.
4. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Schaufeln
des Rotors grkrümmt ausgebildet sind.
5. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Schaufeln
des Rotors radial gekrümmt ausgebildet sind.
6. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
feststehenden Leitvorrichtungen (4, 5) dieselbe schraubenförmige Beschaufelung aufweisen, die
der Strömung auf der Zuflußseite einen stabilisierenden Drall erteilt und auf der Abflußscite eine
insgesamt axial ausgerichtete Strömung erzeugt.
7. Durchflußmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leitvorrichtungen
in ihrem Aufbau identisch sind und zusammen mit dem in den Abichirmgliedern derseiben. koaxial
gelagerten Rotor einen als Baueinheit symmetrischen Strömungskörper für beide Dtirchflußrichtungen
bilden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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