DE19503843A1 - Woltmannzähler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Woltmannzähler mit einem aus einer Nabe und daran angesetzten Flügeln bestehenden Flügelrad, welches zwischen einer feststehenden stromauf angeord­ neten Nabe und einer feststehenden stromab angeordneten Nabe drehbar und axial verschiebbar gelagert ist.

Bei der Durchströmung eines Woltmannzählers wird das Flügel­ rad in Drehung versetzt. Gleichzeitig wirkt aus der Strömung des fluiden Mediums eine hydrodynamische Axialschubkraft in Strö­ mungsrichtung auf das Flügelrad, die das stromab liegende Axial­ lager des Flügelrades zerschleißend beansprucht, was sich nach­ teilig auf die Lebensdauer dieses Lagers auswirkt.

Um diesen Verschleiß zu vermeiden bzw. zu verringern, werden Woltmannzähler mit Einrichtungen versehen, die die auf das Flü­ gelrad wirkende Axialschubkraft kompensieren, indem das Flügel­ rad in einen axialen Schwebezustand versetzt wird. Beispiele für derartige Einrichtungen sind aus der EP 0 076 189 B1 und der DE 41 05 840 A1 bekannt. Diese und auch die anderen zum Stand der Technik gehörenden Einrichtungen zur Axialschubentlastung des bzw. der Flügelradlager sind relativ kompliziert aufgebaut.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wolt­ mannzähler zur Verfügung zu stellen, bei dem die Kompensation der hydrodynamischen Axialschubkraft mit einfacheren Mitteln erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Woltmannzähler der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die sich gegenüber­ liegenden Seiten der stromab liegenden feststehenden Nabe sowie der Flügelradnabe und die sich gegenüberliegenden Seiten der stromauf liegenden feststehenden Nabe sowie der Flügelradnabe jeweils als Teile einer Strömungskupplung ausgebildet sind, der­ art, daß die Teile der Flügelradnabe jeweils die antreibende Sei­ te und die Teile der feststehenden Naben jeweils das Gegenrad bilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die sich je­ weils gegenüberliegenden Seiten der feststehenden Naben und der Flügelradnabe durch radiale Querrippen voneinander getrennte Kam­ mern auf, die zueinander offen und gleichmäßig auf dem Umfang der Seiten verteilt sind. Auf der stromab liegenden Seite bilden die zueinander offenen Kammern der stromab zeigenden Seite der Flü­ gelradnabe und der stromauf zeigenden Seite der feststehenden Nabe eine erste Strömungskupplung, in der sich ein Teil des zu messenden Fluids als Arbeitsfluid kreisend bewegt. Hierbei ent­ stehen Kräfte, die das Flügelrad entgegen der Anströmrichtung von der feststehenden Nabe wegdrücken. Auf der stromauf liegenden Seite bilden die zueinander offenen Kammern der stromauf zeigen­ den Seite der Flügelradnabe sowie die stromab zeigende Seite der feststehenden Nabe in gleicher Weise eine zweite Strömungskupplung. Die hier entstehenden Kräfte drücken das Flügelrad in An­ strömrichtung von der feststehenden Nabe weg.

Aufgrund der Axialbeweglichkeit des Flügelrades können sich die Strömungskupplungen öffnen bzw. schließen. Während sich eine Strömungskupplung öffnet und dadurch ihre Kräfte reduziert, schließt sich die andere Strömungskupplung und verstärkt ihre Kräfte.

Dieser Regelvorgang wird durch die hydrodynamische Axial­ schubkraft aus der Strömung überlagert. Das Flügelrad verharrt im axialen Schwebezustand, wenn sich die Axialschubkraft, unter­ stützt durch die axiale Kraft aus der zweiten Strömungskupplung, mit der axialen Gegenkraft aus der ersten Strömungskupplung im Gleichgewicht befindet.

Bei Rückwärtsströmungen tauschen die Strömungskupplungen ihre Funktionen und kompensieren in der gleichen Weise die Axialschub­ kraft.

Bevorzugte Ausführungen der Kammern ergeben sich aus den Un­ teransprüchen 3 und 4.

Es kann ferner zweckmäßig sein, wenn in den feststehenden Naben Kammern symmetrisch zur Drehachse des Flügelrades durch plane Flächen ersetzt sind. Dadurch ist eine Abstimmung der aus den Strömungskupplungen resultierenden Kräfte auf die auf das Flügelrad aus der Strömung wirkende Axialschubkraft möglich. Dieses Weglassen von wirksamen Kammern kann für die stromab liegende Strömungskupplung und die stromauf liegende Strömungs­ kupplung in gleichem Maße erfolgen. Es kann soweit getrieben wer­ den, daß an den feststehenden Naben die Kammern völlig weggelas­ sen werden, diese Seiten der feststehenden Naben also völlig plan sind.

In den Fällen, in denen die Woltmannzähler ausschließlich bei Vorwärtsströmung arbeiten, kann man nur auf der stromab liegenden Seite eine Strömungskupplung vorsehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Woltmann­ zähler gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Blick auf das Flügelrad der ersten Ausführungs­ form in Anströmrichtung,

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Woltmann­ zähler gemäß einer zweiten Ausführungsform, und

Fig. 4 einen Blick auf das Flügelrad der zweiten Ausführungs­ form in Anströmrichtung.

Das Flügelrad 1 ist in beiden Ausführungsbeispielen einteilig ausgeführt und besteht aus der Welle 2, der Nabe 3 und den Flü­ geln 4. Es ist zwischen einer stromauf liegenden Nabe 5 und ei­ ner stromab liegenden Nabe 6 drehbar und axial verschiebbar ge­ lagert. Dazu sind in den Naben 5, 6 übliche Axiallager vorge­ sehen.

Im ersten Ausführungsbeispiel hat die Flügelradnabe 3, an der Welle 2 beginnend, zunächst Scheibenform und geht dann im Bereich des Außenumfangs der Naben 5, 6 in einen kranzförmigen Ansatz über, auf dem die Flügel 4 angeordnet sind. In die stromauf zei­ gende Stirnseite des Ansatzes sind auf seinem Umfang verteilt Kammern 7 gleichen Längs- und Querschnittes eingearbeitet, die durch radiale Stege 8 voneinander getrennt sind. Die Kammern 7 sind zur stromauf gelegenen Nabe 5 hin offen und haben Quer­ schnitte in Form von Kreissektorabschnitten.

Den Kammern 7 liegen auf den Umfang der Nabe 5 verteilt eben­ falls durch Querrippen 8 voneinander getrennte Kammern 9 gegen­ über, die zu den Kammern 7 hin offen sind. Der öffnungsquer­ schnitt jeder der Kammern 9 entspricht dem aus Fig. 2 ersicht­ lichen der Kammern 7. Die Kammern 7 und 9 bilden in ihrem Zusam­ menwirken eine erste Strömungskupplung.

Baugleich zu den Kammern 7 und 9 sind auf der stromab liegen­ den Seite des Flügelrades 1 und in der stromab liegenden Nabe 6 Kammern 10 bzw. 11 vorgesehen, die eine zweite Strömungskupplung bilden.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Woltmannzähler unter­ scheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel u. a. dadurch, daß die Kammern 7, 10 in der Flügelradnabe 3 im Prinzip zur Flügel­ radachse 2 hin verlängert sind, und so die Querschnittsform von Kreissektoren haben.

Des weiteren sind die den Kammern 7, 10 gegenüberliegenden Seiten 9, 11 der feststehenden Naben 5, 6 plan gestaltet, d. h., die Kammern werden hier völlig weggelassen. Auch bei dieser Ge­ staltung bilden die Kammern 7, 10 in Wechselwirkung mit den pla­ nen Flächen 9, 11 Strömungskupplungen und die gewünschte Schub­ kraftentlastung des Flügelrades 1 tritt ein.

Claims (8)

1. Woltmannzähler mit einem aus einer Nabe (3) und darauf ange­ ordneten Flügeln (4) bestehenden Flügelrad (1), welches zwischen einer feststehenden stromauf angeordneten Nabe (5) und einer feststehenden stromab angeordneten Nabe (6) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Seiten der feststehenden Nabe (6) sowie der Flügelradnabe (3) und die sich gegenüberliegenden Seiten der feststehenden Nabe (5) sowie der Flügelradnabe (3) jeweils als Teile einer Strömungskupplung ausgebildet sind, derart, daß die Teile (7, 10) der Flügelradnabe (3) jeweils die antreibende Sei­ te und die Teile (9, 11) der feststehenden Naben (5, 6) jeweils das Gegenrad bilden.

2. Woltmannzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich jeweils gegenüberliegenden Seiten der feststehenden Naben (5, 6) und der Flügelradnabe (3) durch radiale Querrippen (8) voneinander getrennte Kammern (9, 7 bzw. 11, 10) aufweisen, die zueinander offen und gleichmäßig auf dem Umfang verteilt sind.

3. Woltmannzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (9, 7 bzw. 11, 10) die Querschnittsform von Kreis­ sektoren haben, welche sich etwa vom Außenumfang der Naben (3, 5, 6) bis in den Bereich der Flügelradwelle (2) erstrecken.

4. Woltmannzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (9, 7 bzw. 11, 10) die Querschnittsform von am Außenumfang der Naben (3, 5, 6) liegenden Kreissektorabschnitten haben.

5. Woltmannzähler nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den feststehenden Naben (5, 6) Kammern (9, 11) symmetrisch zur Drehachse des Flügelrades (1) durch plane Flächen ersetzt sind.

6. Woltmannzähler nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den feststehenden Naben (5, 6) die Kammern (9, 11) völlig weggelassen und durch plane Flächen ersetzt sind.

7. Woltmannzähler nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für die stromab liegende Strömungskupplung mehr Kammern vorgesehen sind als für die stromauf liegende Strömungs­ kupplung.

8. Woltmannzähler nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nur auf der stromab liegenden Seite eine Strö­ mungskupplung vorgesehen ist.