DE2526505C3 - Strömungsmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmesser zum Messen eines durch eine Leitung strömenden Fluidvolumens mit einem eine Strömungskammer bildenden Gehäuse, mit einem in der Strömungskammer angeordneten Rotor, und mit zwei innerhalb der Strömungskammer gelegenen, den Rotor zwischen sich einschlie- 4¹; ßenden Rotorhalteningen, welche je eine Anzahl an der Wand der Strömungskammer anliegender Halteflügel und einen mit Schrägflächen versehenen Bolzen aufweisen, an denen die inneren geneigten Kanten der Halteflügel anliegen und die gegenüber den Halteflügeln axial verstellbar sind.

Bei einem bekannten derartigen Strömungsmesser divergieren die Schrägflächen an den Bolzen zum Rotor hin, und die beiden Rotorhalterungen sind nicht über eine einzige Achse miteinander verbunden, sondern jede Rotorhalterung weist eine eigene Achse auf und ist mit einer eigenen Spannvorrichtung versehen, die gesondert eingestellt werden muß. Der Zusammenbau des bekannten Strömungsmessers erfordert eine erhebliche Einstellarbeit, um zu gewährleisten, daß die beiden Achsen der Rotorhalterungen miteinander fluchten, damit der Rotor ohne störenden Reibungswiderstand umläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strömungsmesser der eingangs genannten Art so auszubilden, daß keine besondere Zentrierung erforderlich ist und keine Fluchtungsprobleme auftreten können, selbst wenn manche Einzelteile des Strömungsmessers nicht mit engen Toleranzen gefertigt sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Schrägflächen der Bolzen zum Rotor hin konvergieren, daß die Bolzen jeweils mit einer Axialbohrung versehen sind, durch die sich eine gemeinsame Achse erstreckt, auf der der Rotor gelagert ist, daß zwischen den Rotorhalterungen und dem Rotor jeweils ein Strömungsleitelement angeordnet ist, das rotorseitig an einer den Rotor tragenden Lagerbuchse anliegt und mit seiner vom Rotor abgewandten Stirnfläche an den Halteflügeln angrenzt, und daß die Achse an ihren Enden mit axial gegeneinander verstellbaren Stützeinrichtungen versehen ist, die an den angrenzenden Stirnflächen der Bolzen anliegen.

Gemäß einer Weiterbildung liegen die Halteflügel der einen Rotorhalterung an einer Schulter in der Wand der Strömungskammer an, während die Halteflügel der anderen Rotorhalterung gegenüber der Wand der Strömungskammer frei verschiebbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Strömungsmessers nach der Erfindung längs der Linie 1-1 in F i g. 2;

F i g. 2 einen Querschnitt des in F i g. 1 dargestellten Strömungsmessers längs der Linie 2-2 in F i g. 1;

Fig.3 eine Schnittansicht eines Strömungsmessers, der eine modifizierte Ausführung der Erfindung darstellt, wobei der Schnitt an der Linie 3-3 in F i g. 4 geführt ist;

Fig.4 einen Querschnitt der in Fig.3 gezeigten Konstruktion längs der Linie 4-4 der F i g. 3.

Fig. 1 zeigt einen Strömungsmesser 10 mit einem Gehäuse 12 mit den Flanschen 14 und 16, die jeweils mit einer Anzahl Schraubenbohrungen 18 versehen sind, wodurch das Gehäuse mittels Schrauben oder Gewindebolzen an passenden Flanschen einer Flüssigkeitsleitung befestigt werden kann, in weichen der Strömungsmesser eingesetzt werden soll.

In dem Gehäuse 12 ist mittels im allgemeinen zylindrischen Bohrungen 22 und 24 eine Strömungskammer gebildet, die durch eine Bohrung von geringerem Durchmesser 26 voneinander getrennt sind, welche wiederum einander gegenüberliegende Schultern 28 und 30 hat. Die zylindrischen Bohrungen 22, 24 und 26 sind konzentrisch angebracht und haben nicht notwendigerweise dieselbe Abmessung. Im allgemeinen sollten die einander gegenüberliegenden zylindrischen Bohrungen, die als Halterung eines Rotors dienen, dieselbe Abmessung haben. Maschinelle Arbeitsgänge zur Herstellung solcher Präzisionsbohrungen sind verhältnismäßig teuer und stellen einen großen Teil der Gesamtherstellungskosten von Strömungsmessern dar. Aufgrund der Erfindung wird es weitgehend überflüssig, daß die Bohrungen 22 und 24 denselben Durchmesser haben, wodurch die Herstellungskosten weit unter jenen liegen, die zur Herstellung von konzentrischen Bohrungen mit exakt gleichen Maßen nötig wären.

Ein Strömungsleitring 32 ist innerhalb der Strömungskammer 20 angebracht und in loser Verbindung in die Bohrung 22 eingepaßt, wobei eine Seite des äußeren peripheren Teils des Rings in Stützkontakt mit der ringförmigen Schulter 28 steht. Der Strömungsleitring 12 hat eine kegelstumpfförmige Oberfläche 33, die das strömende Fluid zu den Schaufeln eines Rotors des Strömungsmessers lenkt und verhindert, daß das strömende Fluid gegen den ringförmigen äußeren Teil

des Rotors geleitet wird. Es ist ferner ein in Strömungsrichtung vorne zentral gelagertes Strömungsleitelement 34 eingebaut, dessen Axialmaß etwas größer ist als das Axialmaß des Ringes und das mit einer im Zentrum desselben gelegenen Axialbohrung versehen ist, durch die einen Achse 38 verläuft Die axial äußeren Enden des Strömungsleitelements 34 sind durch im allgemeinen ebene Flächen 40 und 42 begrenzt, die etwas über die jeweiligen axial äußeren Enden des Strömungsleitringes hinausreichen. Ein kreisförmiges, in flaches Drucklager 44 ist in einer im zentral gelagerten Teil 34 des Strömungsleitelements befindlichen Aussparung passend so angebracht, daß die äußere Fläche des tragenden Teils weitgehend in gleicher Ebene liegt wie die ebene Fläche 42. Das Drucklager 44 kann aus einem Karbid oder einem anderen geeigneten abnutzungsresi-5tenten Material bestehen.

In der Strömungskammer 20 ist ein Rotor 46 drehbar angebracht, der einen Außenrand hat, in welchem ein oder mehrere Magnete 50 an bestimmten Stellen angebracht sind und sich gegenüber einem Aufnahmeteil 52 einer Spule 54 bewegen, wodurch sie in derselben Signalimpulse erzeugen, die entweder die Strömungsrate des strömetiden Fluids angeben oder dazu dienen, eine direkte Stromspannung proportional zur Drehzahl 2> des Rotors, d. h. also zur Strömungsrate des Fluids, zu erzeugen. Da beide genannten Anwendungsmöglichkeiten dieser Impuls« bereits bekannt und üblich sind und nicht Teil der ftrftodung darstellen, ist der Mechanismus zur Erreichung dieser Funktionen in den Zeichnungen m nicht dargestellt \ind im Text nicht beschrieben. Das Gehäuse 12 t*es Strömungsmessers kann aus jedem geeigneten Nichteisenmetall gebaut sein, wodurch der Magnetfluß aks Magnets 50 durch die Wand des Gehäuses 12 Aießeti und somit die Spule 54 induktiv r> beeinflussen ki'nri/

Ferner ist ein \i> Strömungsrichtung hinten liegendes Rotoreinstellurtgs' und Strömungsleitelement 56 mit einer durchgehenden Axialbohrung 58 eingebaut, wobei die Bohrung ebenfalls die Achse 38 aufnimmt. Darüberhinaus kann das Strömungsleitelement 56 auch durch ein Paar im allgemeinen plane Flächen 60 und 62 begrenzt sein. Ein ringförmiges Schublager mit Dichtungsfunktion ist in eine passende Aussparung im Strömungsleitelement 56 eingepaßt, wobei die äußere Fläche des Schublagers sich ebenfalls auf derselben Ebene wie die plane Fläche 60 befindet. Auf die Welle 38 ist darüberhinaus eine Lagerbuchse 66 aufgepaßt, auf der der Rotor 46 über eine Buchse 68 gelagert ist. Die Enden der Buchse 68 stoßen so gegen Druckscheiben 44 w und 64, daß der Rotor in einen bestimmten Abstand zu dem in Strömungsrichtung vorne gelegenen Strömungsleitelement 56 gebracht wird. Fließt das strömende Fluid durch die Strömungskammer 20 des Strömungsmessers, so wirkt das in Strömungsrichtung vorne gelegene v> Strömungsleitelement 34 so mit der kegelstumpfförmigen Oberfläche 33 des Strömungsleitrings zusammen, daß erstens die Geschwindigkeit des Flukistroms erhöht und zweitens der Druck in der Umgebung des Rotors 46 vermindert wird. ω

Hierdurch wird der ivießvorgang genauer und effizienter.

Erwünscht ist, daß die gesamte Rotorvorrichtung innerhalb der Strömungskammer 20 genau axial zentriert gehalten wird, wobei sich die Achse 38 exakt koaxial zu den zylindrischen Flächen 22 und 24 des Gehäuses befindet. F i g. 1 und 2 zeigen eine geeignete Zentrieranordnung der Rotorvorrichtung mit einem Paar länglicher Bolzen 70 und 72, von denen jeder die die Achse 38 drehbar aufnehmenden Axialbohrungen 74 und 76 hat. Die Bolzen 70 und 72 können eine im allgemeinen, wenn gewünscht, identische Form und, wie etwa in Fig.2 gezeigt, eine zylindrische äußere Form haben. Die Bolzen weisen eine Anzahl von Schlitzen 7§, 80 und 82 auf, in die wiederum Halteflügel 84,86 und 90 passen. An ihrem unteren Ende laufen die Schlitze 78,80 und 82 schräg zu, wodurch sie Schrägflächen 99 bilden, die zu den jeweiligen, auf den Halteflügeln befindlichen Kanten 94 passen.

Die Kantenflächen 94 der Halteflügel sind in entgegengesetzter Richtung zu der Schrägung der den Bodenabschluß der Schlitze bildenden Schrägflächen 92 geneigt, wobei sie bei einer linearen Bewegung der Bolzen 70 und 72 relativ zur Achse 38 mit den Schrägfiächen 92 zusammenwirken und eine radiale Bewegung zu den entsprechenden Flügelelementen 84, 86 und 90 erzeugen. Die Schrägflächen der Bolzen 70,72 an den äußeren Enden der Achse 38 sind so angeordnet, daß sie entgegengesetzt schräg zulaufen, wodurch sie bewirken, daß jeder der Halteflügel an beiden äußeren Enden der Welle sich radial und simultan nach außen bewegt, wenn die Bolzen 70 und 72 sich gegeneinander bewegen. Ferner ist zu beachten, daß der äußere Teil der Halteflügel mit den zylindrischen Bohrungen 22 und 24 in Verbindung steht und dadurch eine Stütze oder Halterung zwischen den Zentrierelementen und dem Gehäuse für die gesamte Rotorvorrichtung bildet

Zur Befestigung der Bolzen 70 und 72 an der Achse 38 ist eine Kappe % nichtdrehbar, beispielsweise durch Aufschrauben auf das eine äußere Ende der Achse 38 aufgesetzt wobei die Kappe mit einem Schlitz 98 versehen ist, in den zur Verhinderung einer Drehung der Kappe und der Achse beim Ein- oder Ausbau des Rotors ein Werkzeug, z. B. ein Schraubenzieher, eingeführt werden kann. Das andere äußere Ende der Achse 38 ist mit einem Einstellgewinde 100 versehen, auf das eine bis zur Einstellscheibe 104 reichende Einstellmutter 102 geschraubt werden kann. Wird die Kappe 96 mittels eines in den Schlitz 98 passenden Schraubenziehers unbeweglich gehalten, kann mittels eines Schlüssels die Einstellmutter 102 so gedreht werden, daß die Bolzen 70 und 72 gegeneinander zentriert werden. Bei diesem Vorgang reagieren die beiden zusammengehörigen Schrägflächen 92 und Kantenflächen 94 an den Bolzen bzw. den Halteflügeln gemeinsam, wodurch eine radiale Bewegung der Halteflügel bewirkt wird. Dadurch drücken diese gegen die zylindrischen Bohrungen 22 und 24, so daß die Achse 38 zentriert und alle darauf befestigten Teile festgespannt werden. Wenn die zylindrischen Bohrungen 22 und 24 verschiedene Durchmesser haben, jedoch konzentrisch zueinander liegen, so erfolgt auch dann eine genaue Zentrierung des Rotors.

Zusammenbau

Nachdem der Strömungsleitring 32 in die in F i g. 1 gezeigte Stellung gebracht ist, wobei sein in Strömungsrichtung hinten liegender Teil mit der ringförmigen Schulter 28 in Verbindung oder in ihre Nähe gebracht wurde, wird nach Entfernung der Einstellmutter 102 und der Einstellscheibe 104 die Achse 38 durch die axiale Bohrung 74 des Bolzens 70 hindurchgeführt und die Halteflügel 84, 86 und 90 so eingesetzt daß sie lose innerhalb der Schlitze des Bolzens liegen. Die Achse 38 wird mit dem Bolzen 70 und den angesetzten Halteflügeln in die Strömungskammer eingesetzt und

das Zentrierelement wird relativ zu den Halteflügeln so verschoben, daß diese radial gegen die Wandung der zylindrischen Bohrung 22 gedrückt werden. Die in Strömungsrichtung hinten liegenden Kanten der Halteflügel 84, 86 und 90 befinden sich damit in einem bestimmten Abstand zu der durch den in Strömungsrichtung vorne liegenden Teil des Strömungsleitrings 32 begrenzten Schulter.

Das in Strömungsrichtung vorne liegende Strömungsleitelement wird sodann auf die Achse aufgesetzt und so weit auf den Bolzen 70 zubewegt, bis die Begrenzungsfläche 40 die in Strömungsrichtung hinten liegenden Enden der Halteflügel berührt

Danach wird der mit der Lagerbuchse 66 versehene Rotor 46 auf die Achse 38 gesteckt und so weit wie möglich in die in F i g. 1 gezeigte Stellung gebracht, wobei die Lagerbuchse 66 in Berührung mit der Druckscheibe 44 tritt. Das in Strömungsrichtung hinten liegende Strömungsleitelement 56 wird sodann auf die Achse aufgesteckt und etwa in die in F i g. 1 gezeigte Lage gebracht, wobei die Druckscheibe 64 gegen die Lagerbuchse 66 kommt. Der in Strömungsrichtung hinten liegende Bolzen 72 wird sodann auf die Achse 38 gesteckt und die Halteflügel in die Schlitze desselben hineingeschoben und sodann so weit in F i g. 1 nach links geschoben, daß die in Strömungsrichtung vorne liegenden Enden der Halteflügel die in Strömungsrichtung hinten liegende Stirnfläche 62 des Strömungsleit elementes 56 berühren. Danach wird die Einstellscheibe 104 auf die Achse gesteckt und sodann die Einstellmut ter 102 auf diese aufgeschraubt, während gleichzeitig di Kappe 96 und die Achse 38 mit einem Schraubenziehe festgehalten werden. Durch eine Drehung der Mutte werden alle Teile in kraftschlüssige Verbindunj miteinander gebracht, da durch das Zusammenwirke) der Schrägflächen 92 und der Kantenflächen 94 ein« radiale Bewegung der Halteflügel nach außen erfolgt, se

ίο daß diese gegen die zylindrischen Bohrungen 22 und 2< drücken. Nach genügendem Anziehen der Einstellmut ter wird diese mit einem Splint 106 versplinted. Da! Zerlegen des Strömungsmessers geschieht in umge kehrter Reihenfolge.

is Die Fig.3 und 4 zeigen eine abgeänderte Ausfüh rungsform, bei der Teile, die baugleich sind mit der

Teilen der vorhergehend beschriebenen Ausführungs

form, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Anders als bei der Ausführungsform nach den F i g. 1

und 2 sind bei dem Strömungsmesser nach den Fig.: und 4 Bolzen 120 und 122 verwendet, die an ihren vorr Rotor abgewandten Enden strömungsgünstig abgerundet sind und die beide identisch ausgebildet sind. Die Achse 110 ist an ihren Enden mit Gewindebereichen 112

2^r, und 114 versehen, auf die jeweils Muttern 116 und 115 aufgeschraubt sind, welche durch Splinte 118 und IIS gesichert sind. Beide Bolzen weisen mit Schrägflächeti versehene Schlitze 124,126 und 128 auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Strömungsmesser zum Messen eines durch eine Leitung strömenden Fluidvolumens mit einem eine Strömungskammer bildenden Gehäuse, mit einem in der Strömungskammer angeordneten Rotor, und mit zwei innerhalb der Strömungskammer gelegenen, den Rotor zwischen sich einschließenden Rotorhalterungen, welche je eine Anzahl an der Wand der Strömungskammer anliegender Halteflügel und einen mit Schrägflächen versehenen Bolzen aufweisen, an denen die inneren geneigten Kanten der Halteflügel anliegen und die gegenüber den Halteflügeln axial verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (94) der Bolzen (70,72) zum Rotor (46) hin konvergieren, daß die Bolzen jeweils mit einer Axialbohrung (74, 76) versehen sind, durch die sich eine gemeinsame Achse (38) erstreckt, auf der der Rotor gelagert ist, daß zwischen den Rotorhalterungen und dem Rotor jeweils ein Strömungsleitelement (34, 56) angeordnet ist, das rotorseitig an einer den Rotor (46) tragenden Lagerbuchse (66) anliegt und mit seiner vom Rotor abgewandten Stirnfläche an den Halteflügeln (84,86,90) angrenzt, und daß die Achse 2^r> an ihren Enden mit axial gegeneinander verstellbaren Stützvorrichtungen (96; 104, 106) versehen ist, die an den angrenzenden Stirnflächen der Bolzen anliegen.

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch m gekennzeichnet, daß die Halteflügel der einen Rotorhalterung an einer Schulter (30) in der Wand der Strömungskammer anliegen, die Halteflügel der anderen Rotorhalterung jedoch gegenüber der Wand der Strömungskammer frei verschiebbar sind. r>