DE947834C - Woltmann-Fluessigkeitsmengenmesser - Google Patents

Description

• Woltmann-Flüssigkeitsmengenmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsmengenmesser.
• Bei den zur Flüssigkeitsmengenmessung in geschlossenen Rohrleitungen viel benutzten Woltmannzählern ist der Meßfiügel axial angeordnet.
• Er besteht aus einem zylindrischen Mittelkörper, der Nabe, an dem schraubenförmig gekrümmte Paletten angebracht sind. Durch zwei Lagerkörper wird der Flügel vorn und hinten zentrisch gehalten.
• Die zwischen Nabe und Rohrwandung strömende Flüssigkeit beaufschlagt die Paletten und versetzt damit den Flügel in Drehung. Die Drehbewegung wird durch eine Schneckenübertragung auf ein Zählwerk übertragen, das in ms entsprechend der durchgefiossenen Flüssigkeitsmenge geeicht ist.
• Fig. I der Zeichnung veranschaulicht schematisch die Lagerung des Meßflügels bei den bekannten Woltmannzählern.
• An den Lagerstellen I und 2 des Flügels treten unter der Voraussetzung, daß der Flügel ausgewuchtet ist, im allgemeinen zwei Kräfte auf, nämlich erstens die Schwerkraft und zweitens eine Komponente des Strömungsimpulses der Flüssigkeit, die nicht in Drehbewegung umgesetzt wird.
• Diese beiden Kräfte sollen möglichst klein gehalten werden, weil dadurch einerseits die Genauigkeitsgrenze des Zählers - das ist die kleinste Durchflußgeschwindigkeit, bei der noch eine richtige Anzeige erfolgt - möglichst tief gelegt und andererseits die Meßdauerhaftigkeit des Zählers erhöht wird. Beide Bedingungen hängen damit zusammen, daß sich bei kleineren Kräften die Lagerreibung vermindert. Bei geringer Reibung genügen schon sehr kleine Impulse, also geringe Strömungsgeschwindigkeiten, um den Flügel in Drehung zu versetzen. Die Folge davon ist.auch eine günstige Genauigkeitsgrenze. Bei geringer Reibung ist aber auch mit geringer Lagerabnutzüng zu rechnen; der Zähler wird sehr lange seine Meßaufgabe genau erfüllen: er ist meßdauerhaft.
• Seit längerem bekannt ist die Aufhebung der vertikal gerichteten Schwerkraft. Der Nabenkörper des Flügels wird als luftgefüllter Hohlkörper ausgebildet, so daß die Gesamtdichte des Flügels gleich derjenigen der Flüssigkeit wird, also in eine Art Schwebezustand gebracht, wodurch alle Vertikalkräfte aufgehoben werden.
• Bisher ist es jedoch noch nicht gelungen, die horizontal gerichtete Kraft, das ist die Schubkraft, die den Flügel gegen das hintere Lager drückt, wesentlich herabzudrücken. Diese Kraft nimmt aber bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten erhebliche Werte an, so daß die Spitzenlagerung, die man hier zur Erzielung einer guten Genauigkeit gern anwendet, stark überdimensioniert werden muß, wenn sie genügend verschleißfest sein soll.
• Man hat zwar bereits gemäß Fig. I die Lagerkörper I und 2 im gleichen Durchmesser wie die Flügelnabe gehalten und an ihnen sowie an den Palettenkanten eine stromlinienförmige Verjüngung vorgenommen, um den Strömungswiderstand möglichst klein zu halten; eine Aufhebung oder so starke Verminderung der Schubkraft, daß eine wesentliche Lagerentlastung herbeigeführt wird, wurde indessen noch nicht erreicht.
• Um diesem Mangel zu begegnen, besteht der Erfindungsgedanke - darin, mit Hilfe der durch die Wasserströmung gegebenen hydrodynamischen Verhältnisse eine Horizontalkraft zu erzeugen, die der durch die Strömung ausgeübten Schubkraft entgegenwirkt und sie der Größe nach aufheben kann. Das kann folgendermaßen geschehen: Beispielsweise erhalten gemäß Fig. 2 die Lagerkörper I und 2 vor und hinter dem Flügel einen größeren Durchmesser als die Nabe des Flügels. Der ringartige Vorsprung 3 des vorderen Lagerkörpers gegenüber der Flügelnabe erzeugt auf der Einströmseite eine Sogwirkung und damit einen Unterdruck zwischen den Stirnflächen der Flügelnabe und des Lagerkörpers. Der Vorsprung 4 am hinteren Nabenkörper dagegen erzeugt hinter dem Flügel eine Stautirkúng, die zu ein-er ' Drüvckerhöhung zwischen der hinteren Stirnfläche und der Stirnfläche des Lagerkörpers 2 führt. In beiden Fällen ergibt sich eine Kraftwirkung, die der Strömungsrichtung und damit der horizontalen - Schubkraft entgegengesetzt gerichtet ist. Es ist möglich, durch geeignete Dimensionierung der Durchmesser diese Gegenkräfte so abzustimmen, daß die ursprüngliche Schubkraft aufgehoben wird.
• Das läßt sich z. B. schon erreichen, wenn nur die hydraulische Wirkung der vorderen Lagerkörpervergrößerung ausgenutzt wird, so daß der hintere Lagerkörper unverändert bleibt.
• Eine Ausführungsmöglichkeit besteht darin, das Gehäuse*5 vor dem Flügel, wie bei 6 in Fig. 3 dargestellt, zu verengen. Nach der Bernoullischen Gleichung )dg = )statt - g v² 2 muß an dieser verengten Stelle die Wassergeschwindigkeit v zunehmen und damit der dynamische Druck Pdyn kleiner werden als dahinter. Es entsteht vor dem Flügel ein Unterdruck, d. h. also ein Druckgefälle, das der Schubkraft entgegenwirkt. Bei entsprechender Dimensionierung der Verengung ist es ohne weiteres möglich, die Schubkraft völlig aufzuheben.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Woltmann-Flüssigkeitsmengenmesser, bei dem der Meßflügel durch zwei Lagerkörper vorn und hinten axial gelagert ist, gekennzeichnet durch solche Querschnittsveränderung in der Trennebene zwischen mindestens einem der Lagerkörper und dem Meßflügel, daß der durch die axiale Beaufschlagung des Meßflügels - erzeugte Schubdruck durch eine entgegengesetzt gerichtete, dem Bernoullischen Gesetz entsprechende Kraft aufgehoben wird.
2. 2. Flüssigkeitsmengenmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Lagerkörper, in denen der Flügel gelagert ist, im Durchmesser stärker gehalten ist als der Flügelkörper selbst.
3. 3. Flüssigkeitsmengenmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß- die Innenwandung des Gehäuses (5) vor dem Flügel eine Verengung (6) aufweist.
4. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 243 274; Gramberg: »Technische -Messungen«, 7. Auflage, I953, S. IS3;
5. 5. Auflage, I923, S. 2I6.