DE2349589C3 - Kreisförmiger Rotor in Leichtbauweise für Turbinendurchflußmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kreisförmigen Rotor in Leichtbauweise für Turbinendurchflußmesser mit an seinem Umfang angeordneten Schaufeln aus Kunststoff, der mit einer zentralen Welle verbunden ist, die in einem Ansatz einer ortsfesten Haltevorrichtung drehbar gelagert ist, der sich in den von den Schaufeln überdeckten Bereich im Zentrum des Rotors hineinerstreckt und an dieser Stelle ein Lager für die Welle trägt.

Ein derartiger Rotor ist durch die DE-OS 20 32 506 bekannt geworden. Bei diesem Rotor sind die Schaufeln, die Nabe und der Nabenkranz, welcher die Schaufeln trägt, aus einem Stück hergestellt, was jedoch aufgrund der kompliziert geformten Schaufeln verhältnismäßig schwierig ist Außerdem müssen die Schaufeln eine hohe Genauigkeit aufweisen, um einen schwingungsfreien Lauf des Rotors zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für den eingangs genannten Zweck zu schaffen, der trotz komplizierter Schaufeln einfach herstellbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem kreisförmigen Rotor der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Schaufeln einzeln zwischen zwei lösbaren Teilen am Umfang einer kreisrunden Metallplatte eingeklemmt sind, die in ihrem mittleren Bereich eine seitliche Ausprägung besitzt, in die der Ansatz mit ίο dem Lager hineinragt. Die Schaufeln können dadurch individuell mit hoher Genauigkeit aus einem leicht verformbaren, spritzfähigen Kunststoff hergestellt werden, während die lösbaren Teile zur klemmenden Halterung der Schaufeln am Umfang einer kreisrunden Metallplatte aus dünnen Blechen bestehen können, die leicht zu verarbeiten sind. Aufgrund dieser Kombination kann man von den Vorteilen der speziellen Eigenschaften eines Kunststoffmaterials und z. B. von Aluminium Gebrauch machen, um einen Rotor in Leichtbauweise w> zu schaffen, der sowohl leicht als auch sehr stabil ist und kompliziert geformte Schaufeln mit hoher Genauigkeit in präziser Anordnung aufweist. Die seitliche Ausprägung der Metallplatte trägt vorteilhaft dazu bei, Schwingungen beim Betrieb des Turbinendurchflußmes- > > sers zu vermeiden. Zugleich kann das Lager für den Rotor platzsparend in dieser Ausprägung der Metallplatte untergebracht werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung geht aus dem Unteranspruch 2 hervor.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Teil-Längsschnitt durch einen Rotor gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine Stirnansicht von Schaufeln, die mit dem Rotor der F i g. 1 verwendet werden können;

Fig.3 einen Längsschnitt durch einen Turbinendurchflußmesser, der den Rotor der F i g. 1 enthält;

F i g. 4 einen Längsschnitt ähnlich der F i g. 3 und

Fig.5 einen Teilschnitt durch das Gasrohr des Turbinendurchflußmessers der F i g. 4.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird eine kreisrunde Metallplatte 30 verwendet, deren äußerer Umfangsteil bei 31 zurückgebogen ist, und zwar unterhalb einer Schulter 32. Ein kreisrunder Ring 34 aus im Schleuderguß verarbeitetem Aluminium ist spiegelbildlich zu dem äußeren Umfangsteil der Platte 30 verformt, und er enthält eine Schulter 35 ähnlich der Schulter 32 sowie einen ebenen Teil 36 an seinem inneren Radius. Die Metallplatte 30 weist eine mittige Öffnung 37 auf. Schaufeln 50 (F i g. 2) werden zwischen den Schultern 32, 35 eingeklemmt gehalten, wenn Nieten oder Schrauben 38 den kreisrunden Ring 34 mit der Metallplatte 30 verbinden. Der Rotor wird durch Entfernung von Metall von den Nieten ausgewuchtet, um dadurch eine Beschädigung der Metallplatte 30 zu vermeiden.

Die F i g. 1 zeigt ferner eine Nabe 40 mit einer tragenden Stirnplatte 41 zur Halterung des Rotors. Es wird darauf hingewiesen, daß dieses Ausführungsbeispiel eine besonders leichte Konstruktion darstellt.

Um in der Fertigung eine größere Flexibilität zu erhalten, kann es erwünscht sein, die Zahl der Schaufeln zu variieren, die auf den Metallplatten ausgewählter Größe befestigt werden. Die in F i g. 2 gezeigten Schaufeln 50 weisen je einen Vorsprung 51 auf, der unterhalb eines Fußes ausgeformt ist. Wie gezeigt, schiebt sich jeder Vorsprung genau unter den Fuß der benachbarten Schaufel. Demzufolge können die Schaufeln entweder eng nebeneinander angeordnet werden oder sie können etwas getrennt voneinander gehalten werden, ohne daß dazwischen Spalten entstehen.

Es wird nun auf Fig.3 Bezug genommen. Der Turbinendurchflußmesser weist einen Rotor 60 auf, der ähnlich demjenigen in F i g. 1 gezeigten ist. Dieser Rotor 60 ist in einem Rohr 59 derart eingebaut, daß er durch das strömende Gas mit einer Drehzahl gedreht wird, die von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist, d. h. daß sie sich auf die Menge der Gasströmung bezieht. Das Rohr 59 weist stirnseitig Flansche 61 auf, so daß es in eine Rohrleitung eingebaut werden kann. Innerhalb des Rohres ist ein echt stromlinienförmiges Gehäuse gelagert, das sich zusammensetzt aus einem hohlen, sich erweiternden konischen Frontabschnitt 62 und einem sich verjüngenden, rückwärtigen Abschnitt 63. Der Frontabschnitt ist mit Hilfe mehrerer Streben 64 in dem Rohr 59 dauerhaft befestigt, während der rückwärtige Abschnitt mit Hilfe eines einzigen Bügels lösbar befestigt ist, der seinerseits durch Schrauben 65 an der Wand des Rohres festgemacht ist. Alle arbeitenden Teile des Turbinendurchflußmessers sind in di. η rückwärtigen Abschnitt so gelagert, daß sie mit diesem entfernt werden können. Das Gehäuse begrenzt rund um sich herum einen ringförmigen Gas-Strömungskanal. Die Stromlinienform des Gehäuses gewährleistet in

Verbindung mit dem relativ großen freien GasströrcungskanaL daß das Gas bei nur minimalen Druckverlusten durch den Turbinendurchflußmesser strömt

Der rückwärtige Abschnitt 63 besteht in der Hauptsache aus einem massiven Gußteil, das an seiner Vorderseite einen im wesentlichen rechteckigen Hohlraum aufweist Ein einziges, einstückiges Gußteil 66 bildet ein kombiniertes Abstfitz- und Verschlußteil, und es umfaßt sine Verschlußplatte, die an dem rückwärtigen Abschnitt 63 so befestigt ist, daß sie einen Frontverschluß bildet, während ein Fortsatz mit L-förmigem Querschnitt sich in den rechteckigen Hohlraum in dem rückwärtigen Abschnitt hinein erstreckt Die VerschluBplatte weist einen sich nach vorne erstreckenden mittigen Ansatz auf, in dem ein vorderes Kugellager 67 befestigt ist, und der Schenkel des Fortsatzes mit dem L-förmigen Querschnitt trägt ein hinteres Kugellager 68. Eine Welle 70 verläuft durch die zwei Kugellager und trägt vor dem «orderen Kugellager 67 den Rotor 60. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die seitlich vertiefte Ausbildung der Metallplatte 30 des Rotors sowie der Ansatz, der sich in die Vertiefung erstreckt, es ermöglichen, daß das Kugellager 67 dicht neben der Mitte des Rotors positioniert werden kann sowie innerhalb des Drehzylinders der Schaufeln 50, wodurch ungünstige Hebelkräfte an der Welle 70 vermieden werden. Die strömungsgerechte Form der Schaufeln 50 gewährleistet, daß die strömenden Gase den Rotor bei minimalem Druckverlust beschleunigen, während die wirksame Lagerposition es ermöglicht, daß sich der Rotor mit geringstem Widerstand drehen kann. Die strömungsgünstige Form sowie die Zahi der Schaufeln werden so gewählt, daß die Rotorgeschwindigkeit auf einen niedrigen Wert bei den maximalen erwarteten Strömungsgeschwindigkeiten gehalten wird, um dadurch den Lagerverschleiß zu reduzieren und die Lebensdauer des Rotors zu erhöhen. Wie bereits oben beschrieben wurde, kann die Zahl der Schaufeln einfach festgelegt werden, um das Geschwindigkeits-Gasströmungs-Verhältnis je nach den Erfordernissen zu verändern.

Ein Filter 90 ermöglicht den Gaseintritt in den rückwärtigen Abschnitt 63, um zu verhindern, daß Druckunterschiede auftreten. Da jedoch der Fortsatz mit L-förmigem Querschnitt einen wesentlichen Teil des Hohlraums im rückwärtigen Abschnitt 63 ausfüllt, ist der Luftraum darin relativ klein. Das Volumen der Luft, das ein- und ausströmt, ist demzufolge klein, so daß auch die Menge an Schmutz reduziert ist, die eingeführt werden könnte.

Zwischen den Kugellagern 67, 68 ist ein Kegelrad 72 gelagert, das mit einem weiteren Kegelrad 73 zusammenarbeitet, welches am unteren Ende einer Abtriebswelle 74 befestigt ist, die bei 101 (F i g. 4) in dem L-förmigen Fortsatz des Gußteils 66 gelagert ist. Der Antrieb des Rotors 60 wird dadurch über die Welle 70 um 90° abgelenkt auf die Abtriebswelle 74 übertragen. Die Abtriebswelle enthält ein trennbares Kreuzgelenk oder eine Klauenkupplung 75, um Fehlausrichtungen auszugleichen, und sie verläuft dann durch eine öffnung innerhalb des einzigen Bügels des rückwärtigen Abschnitts und durch eine öffnung 77 in der Wand des Rohres 59 in ein Meßgehäuse 76, das an der Außenseite des Rohres befestigt ist

Um den Antrieb in das Meßgehäuse 76 einzuführen, ohne daß die Gefahr besteht, daß Gas in das Gehäuse eintritt, wird eine Magnetkupplung 7? verwendet Diese enthält einen ringförmigen inneren Magnet 79, der am oberen Ende der Antriebswelle 74 befestigt ist, ein ortsfestes, schalenförmiges Teil 80, das den Magneten 79 sowie die Antriebswelle 74 vollständig einschließt, um diese abzudichten, sowie einen äußeren ringförmigen

ίο Magneten 81 radial außerhalb des Teils 80 und des inneren Magneten 79. Die magnetische Anziehung bewirkt daher, daß der äußere Magnet sich mit dem inneren Magneten dreht

Der äußere Magnet 81 ist in einem rotierenden Teil 82 befestigt an dem das erste von zwei Wechselrädern 83, 84 befestigt ist Diese Wechselräder können gegen andere ausgetauscht werden, um kleine Variationen im Übersetzungsverhältnis zu ermöglichen, um den Turbinendurchflußmesser zu eichen, d.h., daß dadurch gewährleistet ist, dal) die auf den Anzeigemechanismus übertragene Drehung für eine vorgegebene Gasströmung im wesentlichen die gleiche ist

Der allgemein bei 85 angedeutete Anzeigemechanismus, der von den Wechselrädern über eine nicht gezeigte Räderkette angetrieben wird, ist nicht im einzelnen gezeigt da derartige Mechanismen bekannt sind und aus Zahlentrommeln bestehen, die nacheinander angetrieben werden, um die ihnen erteilte Drehung zu »zählen«.

Der Turbinendurchflußmesser kann leicht für Wartungszwecke auseinandergenommen werden, indem man den oberen Teil der Antriebswelle 74 nach oben in das Meßgehäuse 76 zieht wobei sie sich an der Klauenkupplung 75 trennt, indem man ferner die Schrauben 65 entfernt und den rückwärtigen Abschnitt 63 aus dem Ende des Rohres 59 beim Flansch 61 herauszieht. Es wird bemerkt, daß die einzigen öffnungen in der Wand des Rohres 59 diejenigen für die Antriebswelle 74 und Schrauben 65 sind, so daß

to Abdichtungsprobleme auf ein Minimum reduziert sind.

Die alternative Ausführungsform des Turbinendurchflußmessers in den Fig.4 und 5 ist zum größten Teil ähnlich derjenigen der Fig. 3, und gleiche Teile sind demzufolge mit den gleichen Bezugszahlen gekenn-

■*"> zeichnet Zusätzlich sind jedoch hier Vorkehrungen getroffen, um in verschiedenen Lagern öl zuzuführen. Ein horizontaler ölkanal 97 in der Hauptrohrleitung (F i g. 5) schneidet die öffnung 77, in der die Antriebswelle 74 läuft.

w In vorbestimmten Wartungsabständen wird öl manuell in den Kanal 97 gepumpt, von wo aus das öl nach oben rund um die Außenseite einer Buchse 98 in der öffnung 77 strömt, um ein Lager 99 an der Oberseite der Buchse zu schmieren. Anschließend fließt es nach

η unten durch das Lager rund um die Antriebswelle 74 und die Klauenkupplung 75 zu den Lagern 101. An dieser Stelle wird das öl in einem Filzkissen 102 aufgesaugt, das in der Oberseite des Gußteils 66 eingesetzt ist. Zwei Kanäle 103, 104 verbinden das Filzkissen mit den Ku-

<-'· gellagern 67, 68, und absorptionsfähiges Material, z. B. Dochtmaterial, erstreckt sich durch die Kanäle, um eine kontinuierliche ölzufuhr vom Filzkissen 102 zu den Kugel'^agern zu erzeuge:..

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kreisförmiger Rotor in Leichtbauweise für Turbinendurchflußmesser mit an seinem Umfang angeordneten Schaufeln aus Kunststoff, der mit einer zentralen Welle verbunden ist, die in einem Ansatz einer ortsfesten Haltevorrichtung drehbar gelagert ist, der sich in den von den Schaufeln überdeckten Bereich im Zentrum des Rotors hineinerstreckt und an dieser Stelle ein Lager für die Welle trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (60) einzeln zwischen zwei lösbaren Teilen (31, 34) am Umfang einer kreisrunden Metallplatte (30) eingeklemmt sind, die in ihrem mittleren Bereich eine seitliche Ausprägung besitzt, in die der Ansatz mit dem Lager (67) hineinragt

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 das eine (31) der lösbaren Teile (31 und 34) einstückig mit der Metallplatte (30) verbunden und das andere (34) ein kreisrunder Ring ist