DE2658109C2

DE2658109C2 - Flügelrad-Durchflußmesser für Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2658109C2
Application number: DE2658109A
Authority: DE
Inventors: André Boulogne Hauts-de-Seine Farnier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1986-03-06
Also published as: BE849349A; US4088021A; IT1065273B; JPS5282360A; ES454335A1; GB1545256A; FR2336666B1; FR2336666A1; DE2658109A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flügelrad-Durchflußmesser der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Ein solcher Durchflußmesser ist aus der DE-PS 44 929 bekannt. Bei der bekannten Ausführungsform münden Einlaß und Auslaß einander diametral gegenüberliegend in das Gehäuse ein. Die Flügel des Flügelrades sind mit ihrer unteren Begrenzung dicht oberhalb des glatten Bodens des Gehäuses angeordnet. Oberhalb des Flügelrades sind im Gehäuse radiale Leitflächen vorgesehen. Bei der Drehung des Flügelrades erfährt dieses durch die Leitflächen eine Kraftkomponente nach unten, die es fester auf seine Spitzenlagerung drückt und den Drehwiderstand somit eher erhöht.

Der Erfindung liegt d>e Aufgabe zugrunde, einen Durchflußmesser der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art so auszugestalten, daß er einen großen Durchflußmengenbereich bewältigen kann, dennoch aber auch im Bereich sehr kleiner Durchflußmengen noch anspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Die Empfindlichkeitserhöhung bei niedrigen Durchflußmengen wird dadurch erreicht, daß das Flügelrad durch die Flüssigkeit beim Umströmen der radialen vertikalen Rippen von der Spitzenlagerung abgehoben wird, so daß sich auch diese Reibung noch verringert Durch die gleichachsige Anordnung von Einlaß und Auslaß im Verein mit der im Anspruch geschilderten Anordnung des Flügelrades werden die Flügel auch dann noch optimal beaufschlagt, d. h. in der Mitte getroffen, wenn eine Bewegung der Flüssigkeit praktisch nur im Zentrum des Strahles stattfindet Da das Anheben des Flügelrades gewissermaßen auf hydrodynamischem Wege geschieht, gelingt es, die entsprechenden Kräfte auch bei höheren Durchflußmengen relativ gering zu halten. Die Glätte der Gehäusewandung und ihre Entfernung von dem Flügelrad dienen der Vermeidung von Gegenkräften, die die hydrodynamisch erzeugten geringen Auftriebskräfte, die das Flügelrad von der Spitzenlagerung abheben, zunichte machen könnten. Die Gesamtheit der Merkmale wirkt komplex zusammen und ergibt eine Lösung der gestellten Aufgabe,

zo die sich in praktischen Versuchen ausgiebig bewährt hat

Das Merkmal der teilweisen Entlastung des Flügelrades ist für sich genommen aus den DE-PSen 1 16 929 und 2 63 800 bekannt, die allerdings Durchflußmesser anderer Art d. h. mit mehreren tangential eintretenden Strahlen betreffen.

Eine zweckmäßige Bemessung der Höhe der Rippen ist Gegenstand des Anspruchs 2.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist auf eine weitere Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit durch Verminderung der Verluste im Zähl- und Anzeigewerk gerichtet

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt

F i g. 1 ist ein Vertikalschnitt eines erfindungsgemäßen, in eine Wasserleitung eingebauten Flügelrad-Durchflußmessers;

F i g. 2 ist ein Teilschnitt nach der Linie H-Il in F i g. 1; Fig.3 ist ein Teilschnitt nach der Linie IH-III in Fig. 1;

Fig.4 ist eine Teilansicht des in Fig. 1 nicht im einzelnen dargestellten Zählwerks;

F i g. 5 ist eine Ansicht gemäß F i g. 1 von oben auf das Anzeigewerk;

Fig.6 ist eine vereinfachte Schnittansicht nach der Linie VI-VI in F ig. 4;

F i g. 7 ist eine vereinfachte Schnittansicht nach der Linie VII-VII in Fig.4.
Gemäß Fig. 1 ist der Flügelrad-Durchflußmesser zwischen die Enden 1, 2 einer Rohrleitung eingesetzt und mit Hilfe von Überwurfmuttern 11 und Dichtungen 12 dicht damit verbunden. Die Rohrleitung ist von einer Flüssigkeit in Richtung des Pfeiles A durchströmt. Der Durchflußmesser weist einen Körper 3 mit einem Gehäuse 4 auf, in dessen Innerem das Flügelrad 41 vorgesehen ist, welches durch das Durchströmen der Flüssigkeit im Sinne des Pfeiles A drehend angetrieben wird. Das Flügelrad 41 ist über ein Getriebe 5 mit einem Zähl- und Anzeigewerk 6 verbunden.

Das Gehäuse 4 umfaßt eine Gehäusekammer 31 im wesentlichen zylindrischer Form, in die zwei Anschlußstutzen 32,33 münden, an die die Enden 1,2 der Rohrleitung angeschlossen sind.

Das Flügelrad 41 ist im Strömungsweg der Flüssigkeit etwas außermittig gegenüber der Durchströmachsc X-X angeordnet (s. F i g. 3 und 4). Die Achse 410 des Flügelrades 41 endet am unteren Ende in einer Spitze 411, die auf einer konischen Lagerpfanne 316 aufruhl.

Das andere Ende 412 der Achse 410 des Flügelrades 41 ^:st abgeflacht; dieses Ende wirkt gegen ein flaches Widerlager 317. Die Länge der Achse 410 des Flügelrades 41 ist so gewählt, daß stets nur das eine oder das andere Ende 411, 412 mit seinem Lager zusammenwirkt, daß aber die beiden Enden sich nie gleichzeitig an der Lagerpfanne 316 bzw. dem Widerlager 317 abstützen können.

Das Flügelrad 41 trägt auf der Achse 410 ein mitdrehendes RitzeJ ί13, welches an dem Zahnrad 5i des Zähl- und Anzeigewerks 6 angreift Das Ritzel 413 ist über eine solche Länge verzahnt daß der Eingriff in den verschiedenen Hubzuständen des Flügelrades 41 erhalten bleibt

!0 durchsichtigen Material überdeckt, welches eine Kammer begrenzt, die das Zähl- und Anzeigewerk 6 enthält. Ein Deckel 61, der schwenkbar an einer Gewindekappe 62 angebracht ist schützt die Platte 60. Die Gewindekappe 62 preßt die Platte 60 über eine Dichtung 64 gegen die Oberseite des Teils 33 des Körpers 3.

Das in Fig.4 mehr im einzelnen erkennbare Zähl- und Anzeigewerk 6 umfaßt eine Anzahl von Anzeigescheiben 65,66, welche Zahlen tragen, die nacheinander in Fenstern 67 auftauchen (F i g. 5). Die Anzeigescheiben 65, 66 usw. sind jeweils mit einer entsprechenden Achse 651, 661 fest verbunden, die Eingangs- und Ausgangszahnräder trägt Die Eingangszahnräder erhalten ihre Bewegung jeweils vom Ausgangszahnrad der dane-

Das Flügelrad 41 umfaßt eine fest auf der Achse 410 15 benliegenden Achse. Das erste Eingangszahnrad erhält

sitzende Nabe 414. Auf der Nabe 414 sind Flügel 415 angeordnet, die eine der doppelten Höhe der Nabe entsprechende Höhe aufweisen. Sie sind in ihrem oberen Teil an der Nabe 414 angebracht, so daß sich die Unterseine 3ewegung von dem Ritzel 54 auf der Achse 52 des Getriebes 5. Die Eingangs- und Ausgangszahnräder sind geradlinig verzahnt Die Anzeigescheiben 65, 66, die die Einser, die Zehner, die Hunderter usw. anzeigen,

seite 414a der Nabe 414 etwa in der Mittelebene der 20 werden so gesteuert, daß sie schrittweise vorrücken. Flügel 415 und im wesentlichen in Höhe der Durch- Dies geschieht auf folgende Weise: sirömachse X-X befindet. In der zylindrischen Kammer 31 ist eine Zwischenplatte 310 angeordnet, die einen zentralen, gegen die Unterseite 314a der Nabe 314 hochstehenden Lageransatz 311 aufweist Die Achse 25 410 kann dadurch sehr nahe bei dem Angriffspunkt der radialen Komponente der auf das Flügelrad 41 ausgeübten Kraft abgestützt und demzufolge der Querschnitt der Achse 410 vermindert werden, wodurch die Empfindlichkeit begünstigt wird. 30

Auf der Oberseite der Nabe 414 sitzt das Ritzel 413, welches eine in der Zylinderkammer 31 angeordnete obere Platte 313 durchgreift, um darüber mit dem Zahnrad 51 zusammenzuwirken.

In dem stromaufwärts gelegenen Anschlußstutzen 32 35 eine vollständige Drehung durchführt, ehe es von neuist eine Injektordüse 7 vorgesehen, die durch eine rohr- em das acht Zähne aufweisende Zahnrad 657 auf der förmige Muffe gebildet ist, deren lichter Querschnitt zwischen ihrem Eintritt und ihrem Austritt immer enger wird. Der äußere Umfang des Anschlußstutzens weist eine Schulter 71 auf, die mit einer Innenschulter 321 des Anschliißstutzens 32 zusammenwirkt. Die Schultern 71, 321 sind so vorgesehen, daß der Flüssigkeitsdruck die Injektordüse 7 in Anlage an der Schulter 321 hält

Das Eingangszahnrad 652 wird ständig über das Getriebe 5 vom Flügelrad 41 aus mitgenommen. Das nur zwei Zähne aufweisende Zahnrad 653 auf der Achse 651 nimmt zwei Zähne des Zwischenzahnrades 654 auf der Achse 655 mit Die eingekerbte Zahnscheibe 656 läßt einen Zahn des Zwischenzahnrades 654 auf der Achse 655 vorbei. Das Zwischenzahnrad 654 nimmt zwei Zähne des Zahnrades 662 mit, das insgesamt zwanzig Zähne aufweist. Hieraus ergibt sich eine teilweise Drehung von zwei Zähnen des Zahnrades 662 entsprechend einer zehntel Umdrehung. Die eingekerbte Zahnscheibe 655 wirkt auf das Zahnrad 657 und verhindert die Drehung des Zwischenzahnrades 654, so daß das Zahnrad 653

40

Die den unteren Teil der zylindrischen Kammer 31 Achse 655 mitnehmen kann. Wenn die Achse 651 eine vollständige Umdrehung vollführt, macht die Achse 661 eine zehntel Umdrehung, was einer Untersetzung von 10:1 entspricht. Derartige Untersetzungselemente mit 10:1 werden so oft wiederholt, wie es für die gesamte Zählung notwendig ist.

Das Zähl- und Anzeigewerk 6 ist in ein flüssiges Schmiermittel eingetaucht. Die Achse 52 ist in ihren abschließende Zwischenplatte 310 trägt außer der unte- 45 Lagerungen frei, da das Schmiermittel in dem das Zählren Lagerpfanne 316 und dem verhältnismäßig hohen und Anzeigewerk 6 aufnehmenden Raum festgehalten Lageransatz 311 für die Achse 410 des Flügelrades 41 radiale Rippen 312, welche Strömungshindernisse bilden. In dem oberen Teil der zylindrischen Kammer 31 ist die Platte 313 angeordnet, die eine glatte Unterseite 50 aufweist. Die obere Lagerpfanne 317 ist in dem das Getriebe 5 aufnehmenden Teil des Körpers 3 angeordnet.

Der Injektor 7 ist koaxial zu der Achse X-X der Rohrleitung. Die Achse X-X schneidet die Achse 410 des 55 die wachsende Geschwindigkeit der Flüssigkeit in der Flügelrades 41 nicht, sondern ist so angeordnet, daß sie Zylinderkammer 31 und die damit einhergehende Zuim wesentlichen auf den Mittelpunkt der Flügel 415 des Flügelrades 41 zeigt, wenn die Flügel 415 senkrecht zu der Achse X-X stehen.

Das mechanische Getriebe 5 umfaßt ein Zahnrad 51, welches mit dem Ritzel 413 des Flügelrades 41 kämmt Das Zahnrad 51 sitzt auf einer Achse 52, die u. a. in einem abgedichteten Lager 53 gelagert ist. Die Achse 52 trägt am oberen Ende ein Ritzel 54, welches mit dem

Eingangsrad des Zähl- und Anzeigewerks 6 in Eingriff 65 det und das Anheben nicht beeinträchtigt wird. Das steht Das Zähl- und Anzeigewerk 6 ist in dem oberen Schmiermittel, in welchem das Zähl- und Anzeigewerk 6 Teil 33 des Körpers 3 angeordnet. Der obere Teil 33 ist von einer Platte 60 aus Glas oder einem sonstigen

wird.

Alle beweglichen Teile weisen im Betrieb vertikale Achsen auf und drehen auf einer Spitzenlagerung. Der Schwerpunkt des Flügelrades 41 ist leicht oberhalb seines hydrostatischen Druckzentrums angeordnet, was der Empfindlichkeit der Meßanordnung zugute kommt.

Schon bei geringen Durchflußmengen läßt sich das Flügelrad 41 auf seiner Spitzenlagerung leicht drehen;

nähme der axialen Komponente der auf das Flügelrad 41 ausgeübten Kräfte setzen nach und nach das Flügelrad durch Anheben desselben von seiner unteren Lagerung frei, bis es an dem oberen Widerlager 317 zur Anlage kommt Die Rippen 312 sind unterhalb des Flügelrades 41 angeordnet. Oberhalb des Flügelrades 41 besteht ein Abstand zur glatten Unterseite der Gehäusewandung 313, so daß hier keine Beeinflussung stattfin-

angeordnet ist, kommt mit der zu messenden Flüssigkeit nicht in Berührung.

Im vorstehenden wurde davon ausgegangen, daß die Dichte des Flügelrades 41 größer ist als die Dichte der zu messenden Flüssigkeit. Sollte dies nicht zutreffen, so sind die äußeren Enden 411, 412 der Achse 410 des Flügelrades 41 und die entsprechenden Lagerteile 316, 317 umgekehrt angebracht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Flügelrad-Durchflußmesser für Flüssigkeiten, insbesondere Wassermesser, mit einem etwa tangential zum Flügelrad in dessen Gehäuse mündenden Einlaß und einem ebensolchen und in der gleichen Ebene gelegenen Auslaß, mit einem Flügelrad mit an einer Nabe angeordneten radialen Flügeln, die im oberen Teil mit der Nabe einstückig verbunden sind, mit einer Flügelradwelle, die am in der Einbaulage unteren Ende spitzengelagert ist und am oberen Ende mit geringem axialem Spiel in einem Widerlager abgestützt ist, und mit einem Getriebe zur Übertragung der Drehung des Flügelrades auf ein Zähl- und Anzeigewerk, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß und Auslaß auf der gleichen Achse (X-X) und die untere Begrenzung (414a) der Nabe (414) etwa in halber Höhe der Flügel (415) sowie in Höhe der Einlaß- und Auslaßachse (X-X) gelegen sind, daß auf der Unterseite des Flügelrades (41) in der Projektion der Flügel (415) im Gehäuse radiale vertikale Rippen (312) als Strömungshindernisse vorgesehen sind und daß die Gehäusewandung (313) oberhalb des Flügelrades (41) glatt und von dem Flügelrad (41) durch eine Entfernung getrennt ist, die wenigstens die Hälfte der Höhe der Flügel (415) beträgt.

2. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (312) eine Höhe haben, die mindestens der halben Höhe der Flügel (415) entspricht.

3. Flügelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zähl- und Anzeigewerk (6) in einem Gleitmittelbad angeordnet und seine Verbindung mit dem Flügelrad (41) durch eine freie Achse (52) gebildet ist, deren Dichtigkeit durch ein Kapillarsystem mit Druckausgleichskammer gewährleistet ist.