Drosselvorrichtung für Me¯radzÏhler.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drosselvorrichtungen für Messradzähler zur Alengenermittlung dureh Gesehwindig- keitsmessung von Flüssigkeiten und Gasen, die in Rohrleitungen strömen, und zwar auf solche Drosselvorrichtungen, die aus mehreren Íffnungen, zum Beispiel in Form von Teil ¯ffnungen oder Offnungsteilen mit versehie dener, entgegengesetzt laufender Ausfluss- charakteristik zusammengesetzt sind.
Es wurde bereits vorgeschlagen, diese beiden durci ihr Berandungsprofil auch äusserlich leicht unterscheidbaren Íffnungsarten, düsenformige einerseits, blendenformige an derseits, im stromungstechnischen Sinne par allel zu sehalten, und zwar in einem solchen, zum Beispiel graphiseh ermittelbaren anteiligen Grossenverhältnis, dass der resultierende Ausflu¯beiwert a der Drosselvorrichtung bei allen Reynoldssehen Zahlen bis herab zur un tern Messbereichgrenze des Gerates annähernd konstant ist.
Dadurch wird die Messung von den störenden Einflüssen, die sich normalerweise aus dem Zusammenwirken der dyna misehen und der Zähigkeitskräfte einerseits und der geometrischen Form der Drosseloffnung anderseits ergeben, so weit befreit, dass selbst bei fortgesehrittener Verschmutzung der Messstelle lediglich eine kleine Parallel- verschiebung der a-Linie eintritt.
Aber für den eichpflichtigen Verkehr mit Messradzählern, für den eine bleibende Reproduzierbarkeit der Fehlercharakteristik gefordert wird, ist auch diese kleine Versehiebung unstatthaft vmd bedarf der Beseitigung.
Nun tritt bei Messradzählern bekanntlich aueh noch die Unannehmlichkeit auf, dass sich die Proportionalität zwischen Durchflussstärke und Drehgeschwindigkeit der Messradwelle mit abnehmenderDurchflussstärke fort selireitend ändert. Der im Minusgebiet liegende Fehler vergrössert sich mit sinkender Drehzahl immer rascher, wobei die Fehlerkurve angenähert nach einer quadratischen Hyperbel abfällt.
Bei Flüssigkeitszählern dieser Art liegt die Proportionalitätsgrenze bei etwa S /o der Nennleistung ; bei Gaszählern wird sie wegen der enggesteckten Druckverlustgrenzen schon bei 25 bis 20% der Nennleistung erreicht.
Es kommt daher besonders im Falle der Ciasmengenzählung mit Messrädern (Woltman Zähler, Schraubenrad-Zähler usw.) darauf an, die Verbesserung der Fehlerkurve mit ein fachsten und betriebssicheren Mitteln zu erreichen, die weder fremder Energiequellen bed rfen, noch schmutzempfindlich sind oder eine genaue Lageeinstellung mit der Wasserwaage verlangen.
Die älteren bekannten Massnahmen und Einrichtungen zur Verbesserung der Messfeh- lerkurve scheitern an dieser Forderung. Wird jedoeh in an sich bekannter Weise dem Messrad ein Drosselquerschnitt vorgeschaltet, welcher aus strömungsteehniseh parallel gesehal- teten Teilen oder Teiloffnnngen mit Düsen eigenschaften und solchen mit Blendeneigen- schaften zusammengesetzt ist, so ergibt sich die Möglichkeit, diese Forderungen in vollkommenster Weise zu erfüllen und darüber hinaus zugleich auch noch die eingangs erwähnte Versehiebung der in sich ber den gesamten Messbereich konstant verlaufenden a-Linie bei V ersehmutzung zu verhindern.
Dies geschieht gemäss der vorliegenden Er- findung in einfacher Weise dadurch, dass der dem Messrad vorgesehaltete Drosselquersehnitt zum einen Teil von einander gegenüberstehen- den Profilen mit entgegengesetzt verlaufendem Ausflussbeiwert begrenzt wird, während der Rest aus in sich einheitlich berandeten Teilen besteht, die aber entgegengesetzt verlaufende Ausflusscharakteristiken besitzen.
Der Erfindung liegt das Ergebnis eingehender Versuche zugrunde, demzufolge Drosselvorriehtungen, die aus stromungstechnisch parallel geschalteten Teilen oder Teiloffnun- gen mit entgegengesetzt versehiedener Aus flusseharakteristik zusammengesetzt sind, wenn man sie beispielsweise in einem Flügel- rad-, Schraubenrad- oder Woltman-Zähler, einem Messrad vorschaltet, unter gewissen Voraussetzungen noch in einer zweiten iiberrasehenden Weise im Sinne einer Verbesserung der Messgenauigkeit dieser ZÏhler wir ken.
Diese Wirkungsweise und ihre Voraus- setzungen seien im folgenden an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen nÏher erläutert In allen Figuren sind gleiehe oder entsprechende Teile mit gleiehen Bezugszei- ehen versehen.
Fig. l bis 3 erläutern in ganz schemati- scher Darstellung die Wirkungsweise bekannter Einzelelemente und Kombinationen.
Fig. 4 und 5 veranschaulichen, ebenfalls schematisch, erfindungsgemässe Ausführungs- formen.
Fig. 1 zeigt eine Messoffnung mit einheit- licher, hier düsenformiger Berandimg.
Fig. 2 zeigt ein Ausf hrungsbeispiel der eingangs erwähnten Düsen-Blenden-Kombina- tion mit stromungstechnisch parallel geschal- teten Teilen, bei welchem die Berandung einer und derselben öffnung teilweise Düsenprofil, teilweise Blendenprofil besitzt und die beiden Profilarten einander gegenüberstehen.
Der Einfachheit halber sei zunäehst angenommen, dass beide Figuren Offnungen mit kreisrundem Querschnitt darstellen. Natürlich können sie sich, als Teilsehnitte betraehtet, auch auf ringförmige Öffnungen entsprechen- der Ausführung beziehen. In beiden Fällen sind die Verhältnisse vollkommen analog.
Flie¯t ein Messmittel durch eine Drossel- ¯ffnung mit einheitlichem Bcrandungsprofii (Fig. 1), dann heben die in Richtung @ senkrecht zur Strömungsriehtung wirkenden, durch Pfeile dargestellten Kräfte Py einan- der auf. Ihre Resultierende ist wegen der Symmetrie der Verhältnisse gleich Null, und die Strömung tritt in Richtung der Achse (I-I) aus der Íffnung aus.
Dieses Kräftegleichgewicht tritt jedoeh bei den bekannten kombinierten Messdrosseln dann nicht ein, wenn die Berandung einer und derselben Offnung aus zwei einander gegenüberliegenden, geometrisch verschiedenen Profilen zusammengesetzt ist, wie im Falle der Fig. 2, wo ihr Teil 1 Düsenprofil, der gegenüberliegende Teil 2 dagegen Blendenprofil besitzt.
In diesem Fall sind die in Querriehtung wirkenden MassenkrÏfte Py2 am Blendenteil 2 gr¯¯er als die entsprechenden KrÏft Pyl am Düsenteil 1, schon weil dort der Krümmungsradius @2 der Stromlinie s kleiner ist als der Krümmungsradius @1 der Stromlinie si an der Düse 1. Infolgedessen entsteht eine resultierende Querkraft in Richtung y2, und die Strömung tritt nun nicht mehr in Richtung der Achse I-I, sondern um einen Winkel y abgelenkt in Richtung II-II aus der öffnung aus.
Nun nimmt bekanntlich in dem unterhalb der sogenannten Toleranxgrenze liegenden Bereich der Reynoldssehen Zahl der Ausfluss- beiwert a bei Blenden mit fallender Reynolds- scher Zahl zu, bei Düsen dagegen ab. Und da der Ausflussquersehnitt der Drossel¯ffnung nach Fig. 2 auf der einen Seite durch ein Blendenprofil, auf der andern Seite dureh ein Düsenprofil berandet ist, so ist leicht einzusehen, dass mit fallender Reynoldsseher Zalil dureh den blendenseitig beherrschten Teil des Gesamtquerschnittes ein immer gröwerdender, durch den düsenseitig be herrschten dagegen ein immer kleiner werdender Anteil der Gesamtströmung fliesst.
Und da ferner die Beschleunigungen der auf den einzelnen Stromlinien sich bewegenden NIasseteilehen in der Richtung 82 quer zur in dem blendenseitig beherrsehten Teil der Strömung an sich schon grösser sind als die entsprechenden Besehleunignngen in Riehtung y, im düsenseitig beherrsehten Teil, so mu¯ mit sinkender Reynoldsseher Zahl die Querkraft Pys grosser, die Querkraft Pyi dagegen kleiner werden. Mit an lerll Worten : Der Abweiehungswinkel y ge- genüber der Achse 1-1 wird mit sinkender Revnoldsseher Zahl grösser und umgekehrt.
Die Eindeutigkeit und Reproduzierbarkeit dieser Abhängigkeit konnte experimentell naelgewiesen werden.
Die Voraussetzungen f r die geschilderte Strahlablenkung sind also gerade in dem unterhalb der Toleranzgrenze liegenden Bereich der Reynoldssehen Zahl, in welchem sich we get) der Enge der vorgeschriebenen Druck- verbrauchsgrenzen die Gasmengenzählung mit Messradern in erheblichem Umfange bewegt, gegeben.
In welcher Weise sich diese Strahlablen- kung gangbeschleunigend auf ein nachge- schaltetes Me¯rad auswirkt, sei an Hand der Fig. 3 gezeigt.
Die Welle 3 des Me¯rades 4 ist bei 5 ge- lagert. Die Schaufeln 6 liegen in Abstand hinter den Ausflussquerschnitten eines Kranzes von Drosselöffnungen, deren jede aus zwei einander gegenüberliegenden, im str¯mungstechnischen Sinne parallel geschalteten Teilen mit versehiedener, entgegengesetzt verlaufender Ausflu¯charakteristik zusammengesetzt ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass bei jeder der Íffnungen der Teil 2 mit Blendenberandung den grösseren Abstand von der Messradwelle 3, der'Teil 1 mit Düsen berandung den kleineren Abstand hat.
Bei einer gewöhnlichen Messoffnung mit einheitlichem Düsen-oder Blendenprofil w rde der Strahl des Messmittels bei allen Reynoldssehen Zahlen, ob klein oder grogs immer in Richtung der Achse I-I austreten, und die in der Ebene dieser Achse fliessenden Stromfäden w rden die Eintrittskanten der Schaufeln 6 im Punkt Ai treffen.
Bei den zusammengesetzten Messoffnungen nach Fig. 3 dagegen ist dies nur bei ausrei- chend grossen Reynoldssehen Zahlen der Fall.
Denn hier wird im untern Teil des meus- bereiches mit sinkender Reynoldsseher Zahl in steigendem Masse die Strahlablenkung wirksam. Dabei ergeben sich beispielsweise Aus trittsrichtungen II-II entsprechend dem Ab lenkungswinkel Y2 und entsprechend dem Ablenkungswinkel y2a, und die in den diesbezüglichen Richtungen fliessenden Str¯mungsfäden treffen die Eintrittskanten der Schaufeln 6 in den Punkten A2 bzw. A2,,.
Daraus ergibt sich für das Messrad 4 eine Geschwindigkeitszunahme entsprechend @1. cos γ 2 bzw. @1cos γ 2a r2 rua Hierin bedeuten @1, @2, @2a die Abstände der Punkte A1, A2 und A2a von der Me¯radwelle.
In diesem Verhältnis wird also gegenüber einem gewöhnliehen ZÏhler, bei welchem die Strömung immer in Richtung I-I aus den Drosselöffnungen austritt, die Zählwerksanzeige vergrössert, das heisst der Minusfehler verringert. Diese Verhältnisse bleiben, wie gesagt, die gleichen, wenn man dem Me¯rad an Stelle eines Kranzes von Einzelöffnungen mit einander gegenüberstehenden düsenförmigen und blendenförmigen Berandungsteilen eine durchgehende oder gegebenenfalls unterteilte Ringdrossel vorsehaltet, deren eine Berandung Düsenprofil, deren andere Blen denprofil besitzt.
Betrachtet man die Fig. 3 als Darstellung dieser Ausführungsform, so ist leicht einzusehen, dass nun der äussere Teil der Berandung das Blendenprofil, der innere das Dii- senprofil besitzen mu¯. Würde man nun den Gesamtquerschnitt der Me¯drossel - sei diese nun ringförmig oder sei sie aus einem Kranz von Einzeloffnungen zusammengesetztdurch zwei sich gegenüberliegende Profile mit verschiedenen entgegengesetzt verlaufenden Ausflusseharakteristiken begrenzen, so w rde nun aueh die gesamte Durchflussmenge in der geschilderten Weise abgelenkt werden und einen Beschleunigungsimpuls auf das Messrad ausüben.
Und dieser Gesamtimpuls w rde eine viel zu starke Erhöhlmg der Laufge- schwindigkeit des Nlessrades 4 und damit eine Überkompensation des Messfehlers in den Plusfehlerbereich hinein hervorrufen.
Uni dies zu vermeiden, wird gemäss der Erfindung nur ein Teil des gesamten Durch flussquerschnittes der Drosselvorrichtung zur Erzeugung der Ablenkung herangezogen, so dalA auch nur ein Teil der gesamten Dureh i'lussmenge im beschleunigenden Sinne auf das Messrad einwirken kann. Die Grosse dieses Teils ist durch Versuch so zu bestimmen, datJ die Fehlerkurve des Zählers innerhalb der Toleranzgrenzen liegt.
(Anhebung der Fehler- kurve im untern Teil des lTessbereiches.) ltm nun ferner auch die Verschiebung der so gestreekten Fehlerkurve bei fortsehreitender Verschmutzung zu verhindern, wird der Rest des Gesamtdrosselquersehnittes in ein heitliche Düsenoffnungen und einheitliche Blendenöffnungenaufgeteilt,und zwar in einem solchen anteiligen Verhältnis, da¯ die gegenlänfigen Veränderungen der a-Werte beider Offnungsarten einander beiVerschmut- zung praktisch kompensieren. Auch dieses Verhältnis ist experimentell zu ermitteln.
Es weicht von dem bei Niehtberüeksicht. igung der allmähliehen Versehmutzung gewählten um ein geringes ab.
Ein Ausf hrungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 in schematiseher Ansicht dargestellt. Die Drosselstelle bildet hier einen Ringspalt 7, von welchem nur der den Sektor fl bildende Teil von zwei stromungsteehniseh parallel gesehalteten Profilen mit verschiedener entgegengesetzt verlaufender a-Charak- teristik begrenzt wird.
Der Rest 360-?1 des Ringspaltes 7 bestellt seinerseits aus zwei Teilen, den Sektoren ?2 und ?3, deren jeder ein einheitliches Profil besitzt, der eine ein solches mit Diisencharakter, der andere ein solches mit Blendeneharakter. Aus dem Sektor Pi des Ringspaltes 7 tritt der Strahl des Messmittels abgelenkt, aus den Sektoren tP2 und ?3 dagegen unabgelenkt aus.
Es kann im praktisehen Betriebe vorkom- men, dass eine Nachregulierung gegenüber dem versuehsmässig bestimmten Verhältnis er- forderlich wird. Um dies zu ermöglichen, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel radial verstellbare Zungen angeordnet, und zwar eine Zunge 8 im Bereieh des Sektors ?1 und eine zweite Zunge 9 für den Rest 360 fI des Ringspaltes 7. Die Zunge 8 dient dazu, die Messradbesehleunigung zu regulieren, die Zunge 9 dagegen hat die Aufgabe, bei Verstellung der Zunge 8 die ursprüngliche Grosse des Gesamtquersehnittes wiederherzustellen. Auf diese Weise kann das Ver hältnis der abgelenkten zur unabgelenkten Strömung im Bedarfsfalle justiert werden.
Die Einstellung der Zungen geschielit von Hand, etwa dureh Verdrehen von Schraubspindeln 10, die in Muttern 11 gelagert und an ihrem freien Ende mit einem Drehknopf oder dergleichen 12 versehen sind. Die Sektoren ?1, ?2, ?3 k¯nnen durch d nne Trennflächen 13 gegeneinander abgegrenzt werden.
Die Erfindung ist nicht an das hier dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. So kann zum Beispiel statt einer einzigen Zunge 9 für den Rest 360 -?1 des Ringspaltes auch f r jeden der beiden Teilsektoren ?2 und ?3 eine besondere Regulierzunge vorgesehen werden, oder an Stelle des einen, grösseren Sektors T, der mehrere, kleinere, die vorzugsweise symme triseli über den Gesamtquerselmitt verteilt sind. Es ist ferner aueh nicht nnbedingt erforderlich, dass alle Sektoren des Ringspaltes bzw. Einzelöffnungen des Kranzes den gleichen Abstand von der Me¯radwelle besitzen. Die Abstände können auch verschieden gross gewählt werden.
Bei ringförmigem Drosselquerschnitt muss aber naeh dem oben Gesagten im Bereieh des Rektors ? der blendenf¯rmige Berandungsteil des Ringspaltes den grösseren Abstand zur Me¯radwelle, der düsenformige den klei neren haben. Dagegen kann man bei Drossel Vorrichtungen, die aus einem Kranz von Einzel¯lffnungen bestehen, auch durch axiales Verdrehen der für die Minusfehlerkompensa- tion benutzten Íffnungen mit uneinheitlichem Randprofil die Richtung der Strahlablenkung iindel tl.
So entsteht beispielsweise bei einer Verdrehung gegen ber der in Fig. 3 eingenom- menen Stellung um 90 entgegengesetzt zum Drelisinne des Ferrades eine Ausfiihrnng, bei welcher die Schwerpunkte der beiden Teilprofile zu beiden Seiten einer durch die Messradwelle. gelegten Ebene liegen, wobei, im Drehsinne des Messrades gesehen, stets das D senprofil dem Blendenprofil folgt.
Infolgedessen ist nun hier aueh die Rich- tung der Strahlablenkung um 90 entgegen dem Drehsinn des Messrades verdreht, nnd der Messmittelstrahl wird nun nicht mehr zur Me¯radwelle hin, sondern zur Drehriehtung des Messrades hin abgelenkt und trifft daher die flGintl ittskanten der Sehaufeln 6 immer im gleichen Alistand, entsprechend dem Radius ru in Fig. 3, zur Messradwelle.
Eine solehe Ausführung der Erfindung ist ;in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Drosseloffnung ist durch entspreehendesVer- drehen so eingestellt, dass die Schwerpunkte der beiden sieli gegen berstehenden, geometrisch versehieclenen Profile zu beiden Seiten einer durch die Me¯radwelle gelegten Ebene liegen und die Messradsehaufeln beim Vor wärtsgang des Messrades stets zuerst den blen denseitig beherrschten und dann den d sen seitig beherrschten Teil der Öffnung passieren. Das Gitter 14 stellt die Abrollung der sich gerade im Bereich der Drosseloffnung bewegenden Schaufelzone des Messrades dar.
I) ie Bewegungsriehtung ist durch den Pfeil 1. gekennzeichnet, und es ist angenommen, dass die Beaufschlagung der Schaufeln durel den Messmittelstrahl in Nähe des Umfanges des Messrades erfolgt.
Die in die t'lgur eingezeichneten Geschwindigkeitsdiagramme zeigen, dass ein Strahl, welcher in Richtung I-I mit der Ge schwindigkeit c aus der Öffnung austritt, dem Gitter 14 und damit dem Messrad eine Um fangsgeschwindigkeit u1 erteilt, dass ihm dagegen ein in Richtung IIa-IIa mit der gleichen Geschwindigkeit c austretender Strahl eine grössere Umfangsgeschwindigkeit u2 erteilen w rde. Die Umdrehungsgeschwindig- keit des Me¯rades w rde also durch die Strahl ablenkung im Verhältnis ttg : ui erhöht werden.
Man kann natürlieh auch jede zwischen den beiden um 90 versehiedenen Grenzfällen liegende Stellung der Drosseloffnung für die Minusfehlerkompensation wählen. In jedem Fall ist die Anzahl der Íffnungen, welche dem Messrad in dieser Weise vorgeschaltet werden m ssen, dureh Versuch leieht bestimmbar. Form und Anordnung der Regulierungen können den jeweiligen Bedürfnissen leicht angepasst werden.
Throttle device for mērad meters.
The present invention relates to throttle devices for measuring wheel meters for the detection of algae by means of visual wind speed measurement of liquids and gases flowing in pipelines, specifically to those throttle devices which consist of several openings, for example in the form of partial openings or opening parts with various, are composed of opposing discharge characteristics.
It has already been proposed to keep these two types of openings, which are easily distinguishable externally by their boundary profile, nozzle-shaped on the one hand, diaphragm-shaped on the other hand, parallel in the flow-technical sense, namely in such a proportional size ratio, for example graphically determinable, that the resulting outflow coefficient a of the throttle device is approximately constant for all Reynolds numbers down to the lower measuring range limit of the device.
As a result, the measurement is freed from the disruptive influences that normally result from the interaction of the dynamics and the viscous forces on the one hand and the geometric shape of the throttle opening on the other hand, so that even with continued contamination of the measuring point, only a small parallel shift of the a Line enters.
But for custody transfer with measuring wheel meters, for which a permanent reproducibility of the error characteristics is required, this small misalignment is also inadmissible and needs to be eliminated.
As is well known, measuring wheel meters also suffer from the inconvenience that the proportionality between the flow rate and the rotational speed of the measuring wheel shaft continuously changes with decreasing flow rate. The error, which is in the minus area, increases more and more rapidly with decreasing speed, the error curve falling approximately after a quadratic hyperbola.
In the case of liquid meters of this type, the proportionality limit is around S / o of the nominal output; with gas meters it is reached at 25 to 20% of the nominal output due to the tight pressure loss limits.
In the case of cias quantity counting with measuring wheels (Woltman counters, helical gear counters, etc.), it is therefore particularly important to improve the error curve using the simplest and most reliable means that neither require external energy sources nor are sensitive to dirt or precise position setting ask with the spirit level.
The older known measures and devices for improving the measurement error curve fail because of this requirement. If, however, a throttle cross-section is connected upstream of the measuring wheel in a manner known per se, which is composed of parts or partial openings with nozzle properties that are parallel to each other and those with aperture properties, there is the possibility of fulfilling these requirements in the most complete manner and beyond In addition, at the same time, the above-mentioned shifting of the a-line, which runs constant over the entire measuring range, should also be prevented when it is used.
According to the present invention, this is done in a simple manner in that the throttle cross-section provided for the measuring wheel is partly limited by opposing profiles with oppositely running outflow coefficients, while the rest consists of parts with uniform edges, but which run in opposite directions Have outflow characteristics.
The invention is based on the result of detailed experiments, consequently throttle devices, which are composed of parts or partial openings connected in parallel with flow technology with oppositely different flow characteristics, if they are used, for example, in an impeller, helical or Woltman meter, a measuring wheel upstream, under certain conditions also act in a second overriding way in the sense of improving the measuring accuracy of these counters.
This mode of operation and its prerequisites are explained in more detail below with reference to the drawing of exemplary embodiments. In all figures, the same or corresponding parts are provided with the same reference numbers.
1 to 3 explain the mode of operation of known individual elements and combinations in a very schematic representation.
4 and 5 illustrate, also schematically, embodiments according to the invention.
1 shows a measuring opening with a uniform, here nozzle-shaped, rim.
2 shows an exemplary embodiment of the nozzle-diaphragm combination mentioned at the outset with parts connected in parallel in terms of flow, in which the edge of one and the same opening has a partial nozzle profile, partial diaphragm profile and the two types of profile face one another.
For the sake of simplicity, it is initially assumed that both figures represent openings with a circular cross section. Of course, they can also refer to ring-shaped openings of the appropriate design, as part of the section. In both cases the situation is completely analogous.
If a measuring device flows through a throttle opening with a uniform boundary profile (Fig. 1), the forces Py acting in the direction @ perpendicular to the flow direction and shown by arrows cancel each other out. Due to the symmetry of the relationships, its resultant is equal to zero, and the flow emerges from the opening in the direction of the axis (I-I).
This equilibrium of forces does not occur with the known combined measuring throttles, however, when the edge of one and the same opening is composed of two opposing, geometrically different profiles, as in the case of FIG. 2, where its part 1 is nozzle profile and the opposite part 2 is opposite Has aperture profile.
In this case, the inertial forces Py2 acting in transverse direction on the diaphragm part 2 are greater than the corresponding forces Pyl on the nozzle part 1, if only because there the radius of curvature @ 2 of the streamline s is smaller than the radius of curvature @ 1 of the streamline si at the nozzle 1 As a result, a resulting transverse force arises in direction y2, and the flow no longer emerges from the opening in the direction of the axis II, but instead exits the opening deflected by an angle y in the direction II-II.
As is well known, in the range of the Reynolds number lying below the so-called tolerance limit, the outflow coefficient a increases with orifices with a decreasing Reynolds number, but decreases with nozzles. And since the outflow cross-section of the throttle opening according to FIG. 2 is bordered on one side by a diaphragm profile and on the other by a nozzle profile, it is easy to see that with falling Reynoldsseer Zalil, the part of the total cross-section dominated by the blind side becomes larger and larger , through which, on the other hand, an increasingly smaller proportion of the total flow flows on the nozzle side.
And since the accelerations of the parts of the mass moving on the individual streamlines in the direction 82 transverse to the part of the flow controlled by the glare are already greater than the corresponding acceleration in direction y, in the part controlled by the nozzle, the Reynolds viewer must decrease with decreasing Number the shear force Pys larger, while the shear force Pyi becomes smaller. In general terms: The angle of deviation y in relation to the axis 1-1 increases with the decreasing number of Revnoldseers and vice versa.
The uniqueness and reproducibility of this dependency could be proven experimentally.
The prerequisites for the beam deflection described are therefore given in the Reynolds number area which is below the tolerance limit and in which the tightness of the prescribed pressure consumption limits the gas quantity counting with measuring wheels to a considerable extent.
The way in which this beam deflection has an accelerating effect on a downstream Mērad is shown in FIG.
The shaft 3 of the Mērades 4 is supported at 5. The blades 6 are at a distance behind the outflow cross-sections of a ring of throttle openings, each of which is composed of two opposing parts, connected in parallel in the flow-technical sense, with different outflow characteristics running in opposite directions. The arrangement is such that, in each of the openings, the part 2 with the aperture border has the greater distance from the measuring wheel shaft 3, and the part 1 with the nozzle border has the smaller distance.
In the case of a normal measuring opening with a uniform nozzle or diaphragm profile, the jet of the measuring device would always emerge in the direction of axis II for all Reynolds numbers, whether small or large, and the stream filaments flowing in the plane of this axis would become the leading edges of the blades 6 in Hit point Ai.
In the case of the combined measurement openings according to FIG. 3, on the other hand, this is only the case with sufficiently large Reynolds numbers.
Because here in the lower part of the meus area, with decreasing Reynolds number, the beam deflection becomes more and more effective. This results, for example, from exit directions II-II corresponding to the deflection angle Y2 and corresponding to the deflection angle y2a, and the flow threads flowing in the relevant directions meet the leading edges of the blades 6 at points A2 and A2, respectively.
This results in a speed increase for measuring wheel 4 corresponding to @ 1. cos? 2 and @ 1cos? 2a r2 rua Here, @ 1, @ 2, @ 2a are the distances of the points A1, A2 and A2a from the Mērad wave.
In this ratio, the counter display is increased compared to a conventional counter, in which the flow always exits the throttle openings in the direction I-I, i.e. the minus error is reduced. As already mentioned, these relationships remain the same if the Mērad is provided with a continuous or optionally subdivided annular throttle, one of which has a nozzle profile and the other aperture profile, instead of a ring of individual openings with opposing nozzle-shaped and diaphragm-shaped edge parts.
If one looks at FIG. 3 as a representation of this embodiment, it is easy to see that the outer part of the border must now have the diaphragm profile, the inner part the diaphragm profile. If one were to limit the total cross-section of the throttle - be it ring-shaped or be it composed of a ring of individual openings by two opposing profiles with different oppositely running outflow characteristics, then the entire flow rate would also be deflected in the manner described and one Apply an acceleration pulse to the measuring wheel.
And this total impulse would cause a much too strong increase in the running speed of the zero wheel 4 and thus an overcompensation of the measurement error into the plus error range.
To avoid this, according to the invention, only part of the total flow cross section of the throttle device is used to generate the deflection, so that only a part of the total flow rate can act on the measuring wheel in an accelerating sense. The size of this part is to be determined by experiment so that the error curve of the meter lies within the tolerance limits.
(Increase in the error curve in the lower part of the measurement range.) In order to also prevent the shifting of the thus stretched error curve as contamination continues, the rest of the total throttle cross-section is divided into uniform nozzle openings and uniform aperture openings, in such a proportional ratio that the opposite changes in the a-values of both types of openings practically compensate each other in the event of pollution. This ratio can also be determined experimentally.
It differs from the non-consideration. the gradual use of the soil is reduced by a small amount.
An exemplary embodiment of the invention is shown in a schematic view in FIG. The throttle point here forms an annular gap 7, of which only the part forming the sector f1 is delimited by two parallel flowing profiles with different, oppositely running a-characteristics.
The rest 360-? 1 of the annular gap 7 in turn consists of two parts, the sectors? 2 and? 3, each of which has a uniform profile, one with a diaphragm character, the other one with a diaphragm character. The beam of the measuring device emerges deflected from sector Pi of the annular gap 7, while it emerges from sectors tP2 and? 3 without being deflected.
In practical operations it can happen that readjustment is necessary compared to the accidentally determined ratio. In order to make this possible, radially adjustable tongues are arranged in the illustrated embodiment, namely a tongue 8 in the area of sector? 1 and a second tongue 9 for the remainder 360 fI of the annular gap 7. The tongue 8 is used to regulate the acceleration of the measuring wheel The tongue 9, on the other hand, has the task of restoring the original size of the overall cross section when the tongue 8 is adjusted. In this way, the ratio of the deflected to the undeflected flow can be adjusted if necessary.
The setting of the tongues is done by hand, for example by turning screw spindles 10 which are mounted in nuts 11 and are provided with a rotary knob or the like 12 at their free end. The sectors? 1,? 2,? 3 can be delimited from one another by thin separating surfaces 13.
The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown and described here. For example, instead of a single tongue 9 for the remainder 360 -? 1 of the annular gap, a special regulating tongue can also be provided for each of the two subsectors? 2 and? 3, or instead of the one, larger sector T, the several, smaller, which are preferably symme triseli distributed over the entire Querselmitt. Furthermore, it is not absolutely necessary that all sectors of the annular gap or individual openings of the ring have the same distance from the Mērad shaft. The distances can also be selected to be of different sizes.
In the case of a ring-shaped throttle cross-section, however, must the Rector? the diaphragm-shaped edge part of the annular gap has the greater distance to the Mērad shaft, the nozzle-shaped the smaller one. In the case of throttle devices, on the other hand, which consist of a ring of individual openings, the direction of the beam deflection can also be determined by axially rotating the openings with non-uniform edge profile used for the minus error compensation.
Thus, for example, when the position is rotated by 90 in relation to the direction of the rotation of the ferrade, the center of gravity of the two partial profiles on both sides is through the measuring wheel shaft. laid plane, where, seen in the direction of rotation of the measuring wheel, the nozzle profile always follows the aperture profile.
As a result, the direction of the beam deflection is now also rotated by 90 against the direction of rotation of the measuring wheel, and the measuring medium beam is now no longer deflected towards the Mērad shaft, but towards the direction of rotation of the measuring wheel and therefore always hits the flat edges of the blades 6 in the same Alistand, corresponding to the radius ru in Fig. 3, to the measuring wheel shaft.
Such an embodiment of the invention is shown schematically in FIG. The throttle opening is adjusted by appropriate rotation so that the centers of gravity of the two opposing, geometrically sealed profiles lie on both sides of a plane laid by the Mērad shaft and the measuring wheel blades always dominated the aperture side first and then when the measuring wheel moved forward Pass the part of the opening controlled by this side. The grid 14 represents the unrolling of the blade zone of the measuring wheel that is moving in the area of the throttle opening.
I) The direction of movement is indicated by arrow 1, and it is assumed that the action of the blades by the measuring medium jet takes place in the vicinity of the circumference of the measuring wheel.
The speed diagrams drawn in the t'lgur show that a beam which exits the opening in direction II at Ge speed c gives the grille 14 and thus the measuring wheel a circumferential speed u1, whereas it is given a speed u1 in direction IIa-IIa the jet exiting with the same speed c would give a greater circumferential speed u2. The speed of rotation of the Mērad would thus be increased by the deflection of the beam in the ratio ttg: ui.
One can of course also select any position of the throttle opening between the two borderline cases, which differ by 90, for the negative error compensation. In any case, the number of openings that have to be connected upstream of the measuring wheel in this way can be easily determined by experiment. The shape and arrangement of the regulations can easily be adapted to the respective needs.