DE10120963C1 - Woltmannzähler mit optimierter Messfehlerkurve - Google Patents

Abstract

Woltmannzähler mit einem Flügelrad, welches zwischen einer feststehenden, stromauf vom Flügelrad angeordneten Nabe und einer feststehenden, stromab vom Flügelrad angeordneten Nabe drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, wobei die naben mittels Strahlreglerrippen am von der zu messenden Flüssigkeit durchströmten Außenrohr gehaltert sind, wobei im Bereich der dem Flügelrad zugewandten Austrittskanten der Strahlreglerrippen der stromaufwärtigen Nabe im Wesentlichen parallel zur Austrittskante verlaufende rippenförmige Erhöhungen angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Woltmannzähler mit einem Flügelrad, wel­ ches zwischen einer feststehenden stromauf vom Flügelrad angeordneten Nabe und einer feststehenden, stromab vom Flügelrad angeordneten Nabe drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, wobei die Naben mittels Strahlreglerrippen am von der zu messenden Flüssigkeit durchströmten Außenrohr gehaltert sind.

Das Messflügelrad derartiger Woltmannzähler wird axial angeströmt und die Drehbewegung wird über eine mechanische Kopplung oder über berührungslose Abtastungen an ein Zählwerk übertragen. Dort wird die Drehbewegung entweder mechanisch über eine Zahnradübersetzung oder elektronisch das durchgeflosse­ ne Volumen umgerechnet, das aufsummiert und angezeigt wird.

Die Messfehlerkurve (siehe Fig. 6 unten) dieser Produkte kann in verschiedene Bereiche aufgeteilt werden. Der Durchfluss Qmin ist der kleinste Wert, wo das Messgerät in ausreichender Genauigkeit zu arbeiten beginnt. Qn ist der nominelle Durchfluss, bei dem das Messgerät dauerhaft betrieben wird. Qmax ist der maxi­ male Durchfluss, bei dem das Messgerät im Überlastfall ohne Beschädigung mit ausreichender Messgenauigkeit betrieben werden kann. Qt ist der sogenannte Übergangsdurchfluss. Zwischen Qmin und Qt ist ein höherer Messfehler zulässig, als zwischen Qt und Qmax.

Charakteristisch für den Stand der Technik ist eine Überhöhung der Fehlerkurve, die beginnend mit Qmin sich bis kurz vor Qn erstreckt. Das heißt, das Messgerät registriert in diesem Durchflussbereich ein höheres Volumen als tatsächlich durchgeflossen ist.

Im Patent PCT/US 99/13792 ist ein Woltmannflügel beschrieben, an dem aus­ gangsseitig eine Rippe auf den Flügelpaletten angebracht ist. Mit diesem Flügel gelingt es, die Fehlerkurve des Messinstrumentes zu linearisieren und die o. g. Überhöhung zu minimieren. Der Nachteil dieser Erfindung ist die Produzierbarkeit in der Serie.

Ein zweiter Nachteil des Standes der Technik ist die Beeinflussbarkeit der Mess­ fehlerkurve durch Einbauten, wie zum Beispiel Krümmer, Querschnittsverände­ rungen oder Schieber etc. vor dem Zähler. Diese Einbauten verändern das Strö­ mungsbild, was eine Veränderung der Messfehlerkurve zur Folge hat. Bei diesen Produkten wird vom Hersteller empfohlen, vor dem Zähler eine bestimmte gerade Rohrstrecke vorzusehen, um den Einfluss dieser Störung zu verringern.

Bei einem aus der DE 17 98 392 A bekannt gewordenen Woltmannzähler ist zur Begradigung der Fehlerkurve vor dem Flügelrad eine Einrichtung in Form einer kreisringförmigen Platte angeordnet, welche dem strömenden Medium eine bis über das Messflügelrad hinaus wirkende Turbulenz erteilt. Eine solche Verände­ rung des Strömungsbildes hat aber, wie bereits vorstehend angesprochen worden ist, eine Veränderung der Messfehlerkurve zur Folge, sodass die Begradigung der Fehlerkurve durch andere Nachteile erkauft werden muss.

Zur Begradigung der Fehlerkurve eines Woltmannzählers ist in der GB 1 044 595 bereits vorgeschlagen worden, elastische Ablenkflügel an den Stahlregelrippen vorzusehen. Diese sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Strahlregel­ rippen erstreckenden elastischen Ablenkflügel sind zum einen relativ aufwändige Bauteile und sie beeinflussen doch in einem ganz erheblichen Ausmaß das Ge­ samtströmungsbild nicht nur im gewünschten Sinne einer Begradigung der Feh­ lerkurve.

Schließlich ist aus der CH 340 640 auch bereits eine Regeleinrichtung für einen Woltmann-Durchflusssensor bekannt geworden, bei welcher mindestens zwei am Strömungsgleichrichterkörper schwenkbar gelagerte und verstellbare Steuerklap­ pen vorgesehen sind. Eine solche Anordnung ist sowohl baulich als auch be­ triebsmäßig relativ aufwändig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Woltmannzähler der ein­ gangs genannten Art so auszugestalten, dass bei einfachem Aufbau und unter Kompensierung auch der Strömungsbeeinflussung durch Einbauten einer Linearisierung der Messfehlerkurve im Sinne geringerer Messfehlerschwankungen über einen weiten Durchflussbereich erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Bereich der dem Flügelrad zugewandten Austrittskanten der Strahlreglerrippen der stromauf­ wärtigen Nabe im Wesentlichen parallel zur Austrittskante verlaufende rippenför­ mige Erhöhungen angeordnet sind.

Diese rippenförmigen Erhöhungen, die unterschiedliche Querschnittsformen wie z. B. Rechtecke, Trapeze, Dreiecke, Halbkreise usw. aufweisen können und die gegebenenfalls auch mit Unterbrechungen versehen sein können, können grund­ sätzlich auf der linken wie der rechten Seite der Strahlreglerrippen liegen.

Bevorzugt ist dabei eine Anordnung, bei der die Erhöhungen auf den - in Dreh­ richtung des Flügelrades gesehen - nachlaufenden Seiten der Strahlreglerrippen angeordnet sind.

Die Erhöhungen können direkt an der Austrittskante der Strahlreglerrippen liegen, als auch um ein gewisses Maß gegenüber diesen Kanten zurückgesetzt sein. Über die Höhe der Erhöhungen senkrecht zu den Strahlreglerrippen kann die Be­ einflussung der Fehlerkurve an die unterschiedlichen Strömungsverhältnisse bei verschiedenen Weiten der Messgeräte angepasst werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäßen Woltmannzähler ohne die eigentliche Messeinrichtung zu Erfassung der Umdrehungen des Flügelrades,

Fig. 2 bis Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 bei verschiedenen mögli­ chen Formen der rippenförmigen Erhöhungen der Strahlreglerrippen und

Fig. 6 eine Darstellung des Messfehlers in Prozent über den Durchfluss, wobei unten die Verhältnisse ohne und in der oberen Kurve die Ver­ hältnisse mit den erfindungsgemäßen rippenförmigen Erhöhungen dargestellt sind.

Der in Fig. 1 gezeigte Woltmannzähler umfasst ein zwischen einer stromaufwärti­ gen Nabe 1 und einer stromabwärtigen Nabe 2 gelagertes Flügelrad 3, dessen Flügelpaletten 4 an einer Nabe 5 gehaltert sind, die Lagerbuchsen 6 und 7 auf­ weist, in welche Lagerstifte 8 bzw. 9 eingreifen, die an den Naben 1 und 2 befes­ tigt sind. Die Naben 1 und 2 sind mithilfe von Rippen 10 bzw. 11 in Rohrabschnit­ ten 12 bzw. 13 gehaltert, die bei 14 zusammensteckbar sind, sodass eine einfache Montage und Demontage des Flügelrades erfolgen kann. Der Pfeil 15 gibt die Durchflussrichtung des zu messenden fluiden Mediums an. Die eigentliche Mess­ einrichtung zur Erfassung der Umdrehungen des Flügelrades 3 sind außerhalb des Rohrabschnittes 12, 13 angeordnet und in handelsüblicher Weise, beispiels­ weise unter Verwendung induktiver Messgeber, ausgebildet, sodass sie an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden brauchen.

Erfindungsgemäß sind im Bereich der dem Flügelrad 3 zugewandten Austritts­ kanten 16 der Strahlreglerrippen 10 der stromaufwärtigen Nabe 1 im Wesentlichen parallel zur Austrittskante 16 verlaufende rippenförmige Erhöhungen 17 angeord­ net, die - wie die Fig. 2 bis 5 zeigen - unterschiedliche Querschnittsformen auf­ weisen können.

Die rippenförmigen Erhöhungen 17 können - was in Fig. 5 angezeigt ist - um ein gewisses Maß x gegenüber der Austrittskante 16 zurückversetzt sein. Es wäre aber auch möglich, die Rippen in den Austrittskanten der Strahlreglerrippen enden zu lassen. Über die Höhe y kann die Beeinflussung der Fehlerkurve an die unter­ schiedlichen Strömungsverhältnisse bei verschiedenen Nennweiten der Messge­ räte angepasst werden.

Die Fig. 6 zeigt eine Messfehlerkurve über den Durchfluss, wobei unten die Ver­ hältnisse bei einem Woltmannzähler ohne die erfindungsgemäßen rippenförmigen Erhöhungen 17 und in der oberen Kurve mit diesen rippenförmigen Erhöhungen gezeigt sind. Man erkennt darin die sehr deutliche Linearisierung im Sinne mög­ lichst gleichmäßig großer Messfehler, wobei solche gleichmäßigen Messfehler ja sehr einfach bei der Volumenbestimmung herausgerechnet werden können. Stö­ rend sind nur stark unterschiedliche Messfehler, wie dies die untere Kurve in Fig. 6 zeigt.

Claims (5)

1. Woltmannzähler mit einem Flügelrad, welches zwischen einer feststehen­ den, stromauf vom Flügelrad angeordneten Nabe und einer feststehenden, stromab vom Flügelrad angeordneten Nabe drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, wobei die Naben mittels Strahlreglerrippen am von der zu mes­ senden Flüssigkeit durchströmten Außenrohr gehaltert sind, dadurch ge­ kennzeichnet, dass im Bereich der dem Flügelrad (3) zugewandten Aus­ trittskanten (16) der Strahlreglerrippen (10) der stromaufwärtigen Nabe (1) im Wesentlichen parallel zur Austrittskante (16) verlaufende rippenförmige Erhöhungen (17) angeordnet sind.

2. Woltmannzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Er­ höhungen (17) auf den - in Drehrichtung (18) des Flügelrades (3) - nach­ laufenden Seiten der Strahlreglerrippen (10) angeordnet sind.

3. Woltmannzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (17) in den Austrittskanten (16) der Strahlreglerrippen en­ den.

4. Woltmannzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (17) gegenüber den Austrittskanten (16) der Strahlregler­ rippen zurückgesetzt sind.

5. Woltmannzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, dass die Erhöhungen (17) Unterbrechungen aufweisen.