DE102009020295A1 - Turbine-flowmeter, has flow conditioner arranged upstream of turbine wheel and comprising adjusting device for changing flow-conditions of fluid within flow conditioner based on volume flow of fluid entered into flow conditioner - Google Patents

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Abstract

The flowmeter (10) has a housing (11) comprising a passage (16) that is flowed-through by fluid, and a turbine wheel (12) supported in the housing in a rotatable manner. A flow conditioner (15) is arranged upstream of the turbine wheel. The flow conditioner has an adjusting device for changing flow-conditions of the fluid within the flow conditioner based on volume flow of the fluid entered into the flow conditioner. A flow cross-section of the flow conditioner is changed by the adjusting device, where the flow conditioner has two flow channels.

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbinenradzähler mit einem Gehäuse, das einen Durchlass aufweist, der von einem Fluid durchströmt ist und in dem ein von dem Fluid antreibbares Turbinenrad drehbar gelagert ist, dessen Drehmoment und/oder Drehzahl erfassbar ist, und mit einem Strömungsgleichrichter, der stromauf des Turbinenrades angeordnet ist.The The invention relates to a turbine wheel meter with a housing, the having a passage through which a fluid flows and in which a turbine wheel driven by the fluid is rotatably mounted is, whose torque and / or speed is detected, and with a flow straightener, the is arranged upstream of the turbine wheel.

Ein Turbinenradzähler der genannten Art misst den Volumenstrom eines Fluides, das den Turbinenradzähler durchströmt und dabei ein als Rotor dienendes Turbinenrad in Drehung versetzt. Das Drehmoment des Turbinenrades oder auch dessen Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit werden erfasst. Da die Rotationsgeschwindigkeit des Turbinenrades dem Volumenstrom des Fluides proportional ist, kann auf diese Weise der Volumenstrom ermittelt und an einer geeigneten Anzeigevorrichtung angezeigt werden, die von einem Benutzer abgelesen wird.One Turbine of the type mentioned measures the volume flow of a fluid, the Turbine flows through while rotating a turbine wheel serving as a rotor. The torque of the turbine wheel or its speed or Rotation speed are detected. Because the rotation speed of the turbine wheel is proportional to the volume flow of the fluid, can be determined in this way the flow and at a suitable Display device, which is read by a user.

Um mit einem Turbinenradzähler der genannten Art möglichst genaue Messergebnisse zu erzielen, sollte die auf das Tur binenrad auftreffende Fluidströmung annähernd gradlinig gerichtet verlaufen, d. h. drallfrei sein und über den Querschnitt ein möglichst gleichmäßiges Strömungsprofil besitzen. Störungen der Fluidströmung stromauf des Turbinenradzählers werden beispielsweise von Rohrleitungselementen wie Reglern, Schiebern und Krümmern verursacht. Um eine Störung der Messungen zu vermeiden, ist es theoretisch möglich, in der Fluidleitung unmittelbar vor dem Turbinenrad ein sehr langes gerades Rohrstück anzuordnen, in dem sich eine homogene Strömung ausbilden kann. In der Praxis ist diese Lösung aufgrund des hohen Raumbedarfs und auch der damit verbundenen Kosten jedoch nicht sinnvoll.Around with a turbine wheel meter the type mentioned as possible To obtain accurate measurement results, the binenrad on the door should impinging fluid flow nearly rectilinear, d. H. be swirl-free and over the Cross section one possible uniform flow profile have. disorders the fluid flow upstream of the turbine wheel meter For example, they are used by piping elements such as controllers, sliders and elbows caused. To a fault To avoid the measurements, it is theoretically possible in the fluid line immediately to arrange a very long straight piece of pipe in front of the turbine wheel, in which there is a homogeneous flow can train. In practice, this solution is due to the large space requirement and the associated costs but not useful.

Es ist bekannt, unmittelbar stromauf des Turbinenrades einen sogenannten Strömungsgleichrichter anzuordnen, mit dem auf einer relativ kurzen Strömungsstrecke die gestörte Fluidströmung für die Messung aufbereitet werden kann. Ein derartiger Strömungsgleichrichter besitzt üblicherweise einen definierten Strömungskanal verringerten Durchmessers, so dass die Fluidströmung in Abhängigkeit vom Volumenstrom des zu messenden Fluides beschleunigt wird. Über den Umfang des Strömungskanals sind Stege und Rippen angeordnet, um einen eventuellen Drall in der Fluidströmung zu mindern und um die Fluidströmung auf diese Weise möglichst linear auszurichten. Mit einem derartigen Strömungsgleichrichter für einen Turbinenradzähler ist jedoch das Problem verbunden, dass er hinsichtlich seiner Wirkung nicht an die Größe des Volumenstroms des zu messenden Fluides anpassbar ist. Insbesondere bei einem relativ kleinen Volumenstrom ist jedoch eine andere Anpassung des Strömungsverhaltens als bei einem relativ großen Volumenstrom sinnvoll, um mit dem Turbinenradzähler eine möglichst genaue Messung durchführen zu können.It is known, immediately upstream of the turbine wheel a so-called Flow straightener to arrange, with the on a relatively short flow path, the disturbed fluid flow for the measurement can be prepared. Such a flow straightener usually has a defined flow channel of reduced diameter, so that the fluid flow as a function of the flow rate of the accelerated to be measured fluids. About the circumference of the flow channel are Webs and ribs arranged to allow any swirl in the fluid flow reduce and around the fluid flow in this way possible to align linearly. With such a flow straightener for a Turbine However, the problem is connected to it, in terms of its effect not to the size of the volume flow of the fluid to be measured is customizable. Especially with a relative However, small volume flow is another adaptation of the flow behavior than at a relatively large one Volumetric flow makes sense to use the turbine counter to perform the most accurate measurement possible can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Turbinenradzähler der genannten Art zu schaffen, bei dem das Wirkungsverhalten des Strömungsgleichrichters veränderbar ist.Of the Invention is based on the object, a turbine wheel counter called type, in which the action behavior of the flow straightener variable is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Turbinenradzähler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der Strömungsgleichrichter eine Verstellvorrichtung aufweist, mittels der die Strömungsbedingungen des Fluids innerhalb des Strömungsgleichrichters in Abhängigkeit von dem in den Strömungsgleichrichter eintretende Volumenstrom des Fluids veränderbar sind.These Task is according to the invention with a Turbine solved with the features of claim 1. It is envisaged that the flow straightener an adjusting device, by means of which the flow conditions of the fluid within the flow straightener dependent on from the entering into the flow straightener Volumetric flow of the fluid can be changed.

Bei dem zu messenden Fluid kann es sich sowohl um ein Gas als auch um eine Flüssigkeit handeln.at The fluid to be measured can be both a gas and to a liquid act.

Die Erfindung geht von der Grundüberlegung aus, die Strömungsbedingungen des Fluids innerhalb des Strömungsgleichrichters unmittelbar durch den Volumenstrom des Fluids zu verändern, indem die Fluidströmung auf die Verstellvorrichtung einwirkt und diese entsprechend verstellt. Dabei kommt insbesondere der Staudruck des Fluids zur Anwendung, der sich ergibt, wenn die Fluidströmung auf die Verstellvorrichtung oder ein Bauteil von dieser auftrifft und dadurch eine Druckkraft ausübt, die erfindungsgemäß dazu verwendet wird, die Verstellvorrichtung zu verstellen und an den aktuell herrschenden Volumenstrom anzupassen. Auf diese Weise ist es möglich, für unterschiedliche Volumenströme des Fluids in dem Strömungsgleichrichter unterschiedliche Strömungsbedingungen zu schaffen, so dass auch bei relativ geringen Volumenströmen gute Strömungsbedingungen gegeben sind, um mit dem Turbinenradzähler Messungen hoher Genauigkeit durchführen zu können.The Invention is based on the basic idea the flow conditions of the fluid within the flow straightener directly by the volume flow of the fluid to change by the fluid flow acting on the adjustment and adjusted accordingly. In particular, the back pressure of the fluid is used, the occurs when the fluid flow on the adjusting device or a component of this impinges and thereby exerting a compressive force, used according to the invention is to adjust the adjustment and the currently prevailing Adjust flow rate. In this way it is possible for different flow rates of the fluid in the flow straightener different flow conditions to create, so that even at relatively low flow rates good flow conditions are given to use the turbine meter measurements of high accuracy carry out to be able to.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters mittels der Verstellvorrichtung in Abhängigkeit von dem aktuell herrschenden Volumenstrom des Fluids verändert wird. Dabei sollte vorgesehen sein, dass die Größe des Strömungsquerschnitts des Strömungsgleichrichters direkt proportional dem Volumenstrom des Fluids ist. Bei einem relativ großen Volumenstrom ist in dem Strömungsgleichrichter ein relativ großer Strömungsquerschnitt freigegeben, durch den das Fluid zu dem Turbinenrad strömt. Wenn der Volumenstrom abnimmt, verringert sich der Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters, so dass die Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des verringerten Strömungsquerschnittes erhöht ist. Dies führt zu einer höheren Drehzahl des Turbinenrades, wodurch eine genauere Messung möglich ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the flow cross-section of the flow rectifier is changed by means of the adjusting device in dependence on the currently prevailing volume flow of the fluid. It should be provided that the size of the flow cross-section of the flow rectifier is directly proportional to the volume flow of the fluid. With a relatively large volume flow, a relatively large flow cross-section through which the fluid flows to the turbine wheel is released in the flow rectifier. As the volumetric flow decreases, the flow area of the flow straightener decreases so that the flow rate decreases due to the reduced flow cross-section is increased. This leads to a higher speed of the turbine wheel, whereby a more accurate measurement is possible.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Strömungsgleichrichter einen 1. Strömungskanal und einen dazu parallel geschalteten 2. Strömungskanal aufweist und dass ein Querschnitt des 2. Strömungskanal mittels der Verstellvorrichtung zumindest abschnittsweise veränderbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der 1. Strömungskanal immer offen ist und somit einen konstanten Strömungsquerschnitt besitzt, während der 2. Strömungskanal mittels der Verstellvorrichtung hinsichtlich seines Strömungsquerschnittes zwischen einem unteren Grenzwert, insbesondere einem vollständig verschlossenen Zustand, und einem oberen Grenzwert, insbesondere einem vollständig geöffneten Zustand stufenlos oder stufenweise verstellt werden kann.In Preferred embodiment of the invention is provided that the Flow straightener a 1st flow channel and has a second flow channel connected in parallel thereto and that a cross section of the 2nd flow channel at least partially variable by means of the adjusting device is. It can be provided that the first flow channel is always open and thus a constant flow cross-section owns while the 2nd flow channel by means of the adjusting device with respect to its flow cross-section between a lower limit, in particular a completely closed Condition, and an upper limit, especially a fully open State can be adjusted continuously or stepwise.

Die beiden Strömungskanäle können nebeneinander angeordnet sein, vorzugsweise ist vorgesehen, dass der 1. und der 2. Strömungskanal koaxial angeordnet sind, wobei der 1. Strömungskanal den 2. Strömungskanal außenseitig umgibt, d. h. von einem den 2. Strömungskanal umgebenden Ringkanal gebildet ist.The Both flow channels can side by side be arranged, it is preferably provided that the 1st and the 2nd flow channel are coaxially arranged, wherein the first flow channel the second flow channel externally surrounds, d. H. from an annular channel surrounding the second flow channel is formed.

Das Turbinenrad besitzt in üblicher Weise in seinem radial mittleren Abschnitt eine Nabe, die radial außenseitig eine Vielzahl von Schaufeln trägt. Die Einwirkung der Fluidströmung auf die Schaufeln führt zu einer Erzeugung eines Drehmomentes und somit zu einer Rotation des Turbinenrades. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der 1. und der 2. Strömungskanal im radialen Randbereich des Turbinenrades münden, in dem das Turbinenrad die Schaufeln besitzt, so dass die zu messende Fluidströmung vollständig auf die Schaufeln des Turbinenrades einwirkt.The Turbine wheel has in common Way in its radially central portion of a hub, the radial externally carries a variety of blades. The effect of the fluid flow on the blades leads to a generation of a torque and thus to a rotation of the Turbine wheel. It is preferably provided that the 1st and the 2nd flow channel in the radial edge region of the turbine wheel, in which the turbine wheel has the blades, so that the fluid flow to be measured completely on the blades of the turbine wheel acts.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verstellvorrichtung ein Steuerventil umfasst, das in Abhängigkeit von dem in den Strömungsgleichrichter eintretenden Volumenstrom des Fluids steuerbar ist. Dabei kann der Strömungsquerschnitt des 2. Strömungskanals mittels des Steuerventils verändert werden.In Further development of the invention can be provided that the adjusting device a control valve which, depending on the in the flow rectifier entering volume flow of the fluid is controllable. It can the Flow area the 2nd flow channel changed by means of the control valve become.

In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung des Steuerventils kann ein Ventilkörper vorgesehen sein, der mittels einer Feder entgegen der Strömungsrichtung des Fluids gegen einen Ventilsitz gespannt ist. Das in den Strömungsgleichrichter eintretende Fluid trifft auf den Ventilkörper und übt auf diesen eine Druckkraft aus. Sobald diese Druckkraft größer als die Federvorspannung des Ventilkörpers ist, mit der dieser gegen den Ventilsitz gespannt ist, wird der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben und gibt somit den 2. Strömungskanal frei. Die Größe des Strömungsquerschnittes des 2. Strömungskanals ist abhängig von dem Maß, um das der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben ist, und somit von der Größe der vom Volumenstrom ausgeübten Druckkraft. Wenn der Ventilkörper aufgrund eines relativ hohen Volumenstroms vom Ventilsitz weitest möglich abgehoben ist und vorzugsweise an einem Endanschlag anliegt, ist der Querschnitt des 2. Strömungskanals vollständig freigegeben.In a possible constructive design of the control valve, a valve body can be provided be, by means of a spring against the flow direction of the fluid against a valve seat is stretched. The entering into the flow straightener Fluid hits the valve body and practice on this a compressive force. Once this pressure force is greater than the spring preload of the valve body is, with this is stretched against the valve seat, the valve body of Valve seat lifted and thus releases the 2nd flow channel. The size of the flow cross section of the 2nd flow channel depends on by the measure around the valve body lifted from the valve seat, and thus the size of the Volume flow exerted Compressive force. When the valve body due to a relatively high volume flow from the valve seat widest possible is lifted and preferably rests on an end stop, is the cross section of the 2nd flow channel fully released.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem Strömungsgleichrichter ein rohrförmiges Lagerteil angeordnet ist, das den Ventilkörper verschieblich lagert und gleichzeitig als zentraler Verdrängungskörper dient. Dabei können der 1. und der 2. Strömungskanal das Lagerteil jeweils ringförmig umgeben, wobei der 1. Strömungskanal radial außenseitig und der 2. Strömungskanal zwischen dem äußeren 1. Strömungskanal und dem radial innen liegenden Lagerteil verläuft.In Development of the invention can be provided that in the flow rectifier a tubular Bearing part is arranged, which supports the valve body slidably and at the same time serves as a central displacement body. It can the 1st and the 2nd flow channel the bearing part in each case annular surrounded, the first flow channel radially outside and the 2nd flow channel between the outer 1. flow channel and the radially inner bearing part extends.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:Further Details and features of the invention will become apparent from the following description an embodiment with reference to the drawing. Show it:

1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turbinenradzähler, 1 a section through a turbine wheel according to the invention,

2 den Strömungsgleichrichter bei einem geringen Volumenstrom, 2 the flow straightener at a low volume flow,

3 den Strömungsleichrichter nach Öffnung des 2. Strömungskanals und 3 the flow rectifier after opening the 2nd flow channel and

4 den Strömungsgleichrichter mit vollständig geöffnetem 2. Strömungskanal. 4 the flow straightener with fully opened 2nd flow channel.

1 zeigt einen Turbinenradzähler 10, der ein Gehäuse 11 mit einem Durchlass 16 aufweist und über an entgegengesetzten Seiten ausgebildete Flansche 11a und 11b an eine ein Fluid führende Leitung anschließbar ist, so dass das Fluid den Durchlass 16 des Gehäuses 11 durchströmt, wie es durch die Pfeile G angedeutet ist. 1 shows a turbine meter 10 , the one housing 11 with a passage 16 and having flanges formed on opposite sides 11a and 11b can be connected to a fluid-carrying line, so that the fluid passage 16 of the housing 11 flows through, as indicated by the arrows G.

Innerhalb des Durchlasses 16 ist ein Turbinenrad 12 angeordnet, das eine in Axialrichtung des Durchlasses 16 und somit in Fluidströmungsrichtung G weisende Drehachse 13 aufweist, um die es drehbar gelagert ist. Das Turbinenrad 12 besitzt eine mittlere Nabe 12a, die auf ihrer radialen Außenseite mit über den Umfang verteilt angeordneten Schaufeln 12b versehen ist. Das von der Fluidströmung auf das Turbinenrad 12 ausgeübte Drehmoment und/oder die Drehzahl des Turbinenrades 12 und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Turbinenrades 12 werden in üblicher Weise erfasst und ausgewertet, so dass ein Benutzer den Volumenstrom des durch den Durchlass 16 strömenden Fluids an einer Anzeigevorrichtung 14 ablesen kann.Inside the passage 16 is a turbine wheel 12 arranged, one in the axial direction of the passage 16 and thus in the fluid flow direction G facing axis of rotation 13 has, around which it is rotatably mounted. The turbine wheel 12 has a middle hub 12a , which are arranged on their radial outer side with circumferentially distributed blades 12b is provided. That from the fluid flow to the turbine wheel 12 applied torque and / or the speed of the turbine wheel 12 and / or the rotational speed of the turbine wheel 12 are detected and evaluated in the usual way, so that a user the flow through the through let 16 flowing fluid on a display device 14 can read off.

Unmittelbar stromauf des Turbinenrades 12 ist innerhalb des Durchlasses 16 ein Strömungsgleichrichter 15 angeordnet, der in 2 vergrößert dargestellt ist. Der Strömungsgleichrichter 15 besitzt ein rohrförmiges Lagerteil 24, das zentrisch in dem Durchlass 16 angeordnet ist, wobei zwischen der Außenseite des Lagerteils 24 und der Innenwandung des Durchlasses 16 ein Ringraum gebildet ist. Der Durchmesser des Lagerteils 24 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der Nabe 12a des Turbinenrades 12.Immediately upstream of the turbine wheel 12 is inside the passage 16 a flow straightener 15 arranged in 2 is shown enlarged. The flow straightener 15 has a tubular bearing part 24 that is centered in the passage 16 is arranged, wherein between the outside of the bearing part 24 and the inner wall of the passage 16 an annulus is formed. The diameter of the bearing part 24 corresponds essentially to the diameter of the hub 12a of the turbine wheel 12 ,

Der Strömungsgleichrichter 15 weist ein Steuerventil 18 auf. Dazu ist im Inneren des Lagerteils 24 über eine Halterung 17 das eine Ende einer Feder 26 gelagert, die sich in Strömungsrichtung erstreckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Feder 26 eine gewendelte Feder verwendet, jedoch können auch Federn anderer Bauart Verwendung finden. Das entgegengesetzte, in Gegenströmungsrichtung weisende Ende der Feder 26 ist an einem stopfenförmigen Ventilkörper 19 gelagert, der unter enger Passung innerhalb des Lagerteils 24 sitzt und in Axialrichtung des Durchlasses 16, d. h. in Strömungsrichtung und Gegenströmungsrichtung verschieblich ist. Mittels der Feder 26 ist der Ventilkörper 19 in Gegenströmungsrichtung vorgespannt.The flow straightener 15 has a control valve 18 on. This is inside the bearing part 24 over a bracket 17 the one end of a spring 26 stored, which extends in the flow direction. In the illustrated embodiment is as a spring 26 a coiled spring used, but also springs of other types can be used. The opposite, pointing in the opposite direction end of the spring 26 is on a plug-shaped valve body 19 stored, the tight fit within the bearing part 24 sits and in the axial direction of the passage 16 , that is displaceable in the flow direction and counterflow direction. By means of the spring 26 is the valve body 19 biased in the counterflow direction.

Der zwischen der Außenoberfläche des Lagerteils 24 und der Innenwand des Durchlasses 16 gebildete Ringraum ist durch eine rohrförmige Trennwand 25 in einen radial außen liegenden 1. Strömungskanal 21 und einen innen liegenden 2. Strömungskanal 22 unterteilt. Die Trennwand 25 weist nahe dem Ventilkörper 19 eine sich über den gesamten Umfang erstreckende Wulst auf, die einen Ventilsitz 23 bildet, an den sich der Ventilkörper 19 in dichtender Weise aufgrund der Kraft der Feder 26 anlegt, wodurch der stromauf liegende Zugang zu dem inneren 2. Strömungskanal 22 versperrt ist.The between the outer surface of the bearing part 24 and the inner wall of the passage 16 formed annular space is through a tubular partition 25 in a radially outer 1st flow channel 21 and an inner 2nd flow channel 22 divided. The partition 25 points near the valve body 19 an over the entire circumference extending bead, the valve seat 23 forms, to which the valve body 19 in a sealing manner due to the force of the spring 26 applies, whereby the upstream access to the inner 2nd flow channel 22 is locked.

Das Fluid strömt bei Betrieb des Turbinenradzählers 10 von der linken Seite gemäß 2 in den Durchlass 16 ein, wie es durch die Pfeile G angedeutet ist. Der Querschnitt des äußeren 1. Strömungskanals 21 ist ständig frei, so dass das Fluid durch den 1. Strömungskanal 21 hindurchströmt und im radial äußeren Endbereich des Turbinenrades 12 auf die Schaufeln 12b auftrifft, wodurch das Turbinenrad 12 in Drehung versetzt wird.The fluid flows during operation of the turbine meter 10 from the left side according to 2 in the passage 16 a, as indicated by the arrows G. The cross section of the outer 1st flow channel 21 is constantly free, allowing the fluid through the 1st flow channel 21 flows through and in the radially outer end region of the turbine wheel 12 on the blades 12b impinges, causing the turbine wheel 12 is set in rotation.

Im radialen mittleren Bereich des Querschnittes des Durchlasses 16 trifft das Fluid auf den Ventilkörper 19, der mittels der Feder 26 in seiner Schließstellung gehalten ist. Bei einem relativ geringen Fluid-Volumenstrom sind der Staudruck, den das Fluid an dem Ventilkörper 19 bewirkt, und somit die daraus resultierende Druckkraft geringer als die Kraft der Feder 26, so dass der Ventilkörper 19 in seiner Schließstellung gehalten wird und der innere 2. Strömungskanal 22 verschlossen ist. In diesem Zustand kann das Fluid nur durch den äußeren 1. Strömungskanal 21 zu dem Turbinenrad 12 strömen. Aufgrund des relativ geringen Querschnittes des 1. Strömungskanals 21 ergibt sich eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, wodurch eine höhere Drehzahl des Turbinenrades 12 erzeugt wird, die eine genauere Messung des Volumenstroms ermöglicht.In the radial middle region of the cross section of the passage 16 the fluid hits the valve body 19 that by means of the spring 26 is held in its closed position. At a relatively low fluid flow rate, the back pressure that the fluid is on the valve body 19 causes, and thus the resulting pressure force less than the force of the spring 26 so that the valve body 19 is held in its closed position and the inner 2nd flow channel 22 is closed. In this state, the fluid can only through the outer 1st flow channel 21 to the turbine wheel 12 stream. Due to the relatively small cross-section of the 1st flow channel 21 There is an increase in the flow rate of the fluid, resulting in a higher speed of the turbine wheel 12 is generated, which allows a more accurate measurement of the volume flow.

Wenn der Volumenstrom des Fluids ansteigt, erhöht sich auch die vom Fluid auf den Ventilkörper 19 ausgeübte Druckkraft. 3 zeigt eine Stellung, bei der die vom Fluid auf den Ventilkörper 19 ausgeübte Druckkraft größer als die Spannkraft der Feder 26 ist, so dass der Ventilkörper 19 vom Ventilsitz 23 abgehoben ist und sich in einer Mittelstellung zwischen seiner Schließstellung und seiner vollständig geöffneten Stellung befindet. In diesem Zustand kann das Fluid sowohl durch den äußeren 1. Strömungskanal 21 als auch durch den inneren 2. Strömungskanal 22 strömen, obwohl dessen Querschnitt durch den Ventilkörper 19 noch nicht vollständig freigegeben ist. Da das Lagerteil 24 in seinen Abmessungen im wesentlichen den Abmessungen der Nabe 12a des Turbinenrades 12 entspricht, trifft auch das durch den inneren 2. Strömungskanal 22 strömende Fluid am Ende des Strömungsgleichrichters 15 auf die Schaufeln 12b des Turbinenrades 12 und wirkt auf diese ein.As the volume flow of the fluid increases, so does the fluid from the valve body 19 exerted pressure force. 3 shows a position in which the fluid from the valve body 19 applied compressive force greater than the clamping force of the spring 26 is, so the valve body 19 from the valve seat 23 is raised and is in a middle position between its closed position and its fully open position. In this state, the fluid can flow both through the outer 1st flow channel 21 as well as through the inner 2nd flow channel 22 flow though its cross section through the valve body 19 not yet fully released. Because the bearing part 24 in its dimensions substantially the dimensions of the hub 12a of the turbine wheel 12 This is also true through the inner 2nd flow channel 22 flowing fluid at the end of the flow straightener 15 on the blades 12b of the turbine wheel 12 and acts on these.

4 zeigt einen Zustand, bei dem der Volumenstrom des Fluids so groß ist, dass der Ventilkörper 19 entgegen der Kraft der Feder 26 in seine vollständig geöffnete Stellung zurückgeschoben ist, in der er mit einem Vorsprung 19a an dem Lagerteil 24 anliegt, wodurch die in Strömungsrichtung verlaufende Bewegung des Ventilkörpers 19 begrenzt ist. In diesem Zustand gibt der Ventilkörper 19 den Querschnitt des inneren 2. Strömungskanals 22 vollständig frei. 4 shows a state in which the volume flow of the fluid is so large that the valve body 19 against the force of the spring 26 pushed back to its fully open position, in which he with a projection 19a on the bearing part 24 is applied, whereby the flow in the direction of movement of the valve body 19 is limited. In this state, the valve body gives 19 the cross section of the inner 2nd flow channel 22 completely free.

Der Strömungsgleichrichter 15 besitzt somit eine Verstellvorrichtung 20, die in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des anströmenden Fluids den Gesamt-Strömungsquerschnitt verändert, der sich aus dem Querschnitt des äußeren 1. Strömungskanals 21 und dem von dem Ventilkörper 19 freigegebenen Querschnitt des inneren 2. Strömungskanals 22 ergibt. Wenn der Volumenstrom relativ gering ist, ist der innere 2. Strömungskanal 22 durch den Ventilkörper 19 versperrt und das Fluid kann nur durch den äußeren 1. Strömungskanal 21 strömen. Diese Verringerung des Gesamt-Strömungsquerschnittes führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, das somit mit relativ hoher Geschwindigkeit nur durch den äußeren 1. Strömungskanal 21 strömt und im radial äußeren Endbereich auf die Schaufeln 12b des Turbinenrades 12 auftrifft, so dass das am Turbinenrad 12 wirksame Drehmoment erhöht ist. Auf diese Weise ist bewirkt, dass das Turbinenrad 12 auch bei einem niedrigen Fluid-Volumenstrom schnell dreht, wodurch der Turbinenradzähler genauer misst, da bei hohen Drehzahlen des Turbinenrades sich eventuelle Fehler beispielsweise in folge Lagerreibung nicht so stark auswirken wie bei einer geringen Drehzahl des Turbinenrades.The flow straightener 15 thus has an adjustment 20 , which changes the total flow cross-section, depending on the volume flow of the inflowing fluid, resulting from the cross-section of the outer 1st flow channel 21 and that of the valve body 19 released cross-section of the inner 2nd flow channel 22 results. If the volume flow is relatively low, the inner 2nd flow channel 22 through the valve body 19 locked and the fluid can only through the outer 1st flow channel 21 stream. This reduction of the total flow cross-section leads to an increase in the flow velocity of the fluid, which thus at relatively high speed only through the outer 1st flow channel 21 flows and in the radially outer end of the blades 12b of the turbine wheel 12 so that hits the turbine wheel 12 effective torque is increased. In this way causes the turbine wheel 12 Even with a low fluid volume flow turns quickly, which measures the turbine meter more accurate because at high speeds of the turbine wheel any errors, for example, as a result of bearing friction do not affect as much as at a low speed of the turbine wheel.

Die Federcharakteristik der Feder 26 sollte so gewählt sein, dass der Ventilkörper 19 den inneren 2. Strömungskanal 22 möglichst schnell vollständig frei gibt, wenn die vom anströmenden Fluid auf den Ventilkörper 19 ausgeübte Druckkraft einen vorbestimmten Wert übersteigt. Da die vom anströmenden Fluid auf den Ventilkörper ausgeübte Kraft quadratisch von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist, sollte auch die Federkraft quadratisch vom Federweg abhängig sein, d. h. die Feder 26 sollte eine sogenannte quadratische bzw. progressive Federkennlinie besitzen.The spring characteristic of the spring 26 should be chosen so that the valve body 19 the inner 2nd flow channel 22 completely free as soon as possible, when the oncoming fluid to the valve body 19 applied compressive force exceeds a predetermined value. Since the force exerted by the inflowing fluid on the valve body is quadratically dependent on the flow velocity, the spring force should also be quadratically dependent on the spring travel, ie the spring 26 should have a so-called quadratic or progressive spring characteristic.

Claims (13)

Turbinenradzähler (10) mit einem Gehäuse (11), das einen Durchlass (16) aufweist, der von einem Fluid durchströmt ist und in dem ein von dem Fluid antreibbares Turbinenrad (12) drehbar gelagert ist, dessen Drehmoment und/oder Drehzahl erfassbar ist, und mit einem Strömungsgleichrichter (15), der stromauf des Turbinenrades (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgleichrichter (15) eine Verstellvorrichtung (20) aufweist, mittels der die Strömungsbedingungen des Fluids innerhalb des Strömungsgleichrichters (15) in Abhängigkeit von dem in den Strömungsgleichrichter (15) eintretenden Volumenstrom des Fluids veränderbar sind.Turbine wheel counter ( 10 ) with a housing ( 11 ), which has a passage ( 16 ), which is traversed by a fluid and in which a fluid drivable by the turbine ( 12 ) is mounted rotatably whose torque and / or rotational speed is detectable, and with a flow straightener ( 15 ) located upstream of the turbine wheel ( 12 ), characterized in that the flow rectifier ( 15 ) an adjusting device ( 20 ) by means of which the flow conditions of the fluid within the flow rectifier ( 15 ) as a function of that in the flow rectifier ( 15 ) entering the volume flow of the fluid can be changed. Turbinenradzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt des Strömungsgleichrichters (15) mittels der Verstellvorrichtung (20) veränderbar ist.Turbine wheel meter according to claim 1, characterized in that a flow cross-section of the flow rectifier ( 15 ) by means of the adjusting device ( 20 ) is changeable. Turbinenradzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Strömungsquerschnitts des Strömungsgleichrichters (15) direkt proportional dem Volumenstrom des Fluids ist.Turbine wheel meter according to claim 2, characterized in that the size of the flow cross-section of the flow rectifier ( 15 ) is directly proportional to the volume flow of the fluid. Turbinenradzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgleichrichter (15) einen 1. Strömungskanal (21) und einen dazu parallel geschalteten 2. Strömungskanal (22) aufweist und dass ein Querschnitt des 2. Strömungskanals (22) mittels der Verstellvorrichtung (20) zumindest abschnittsweise veränderbar ist.Turbine wheel meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow rectifier ( 15 ) a first flow channel ( 21 ) and a parallel thereto second flow channel ( 22 ) and that a cross section of the second flow channel ( 22 ) by means of the adjusting device ( 20 ) is at least partially variable. Turbinenradzähler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der 1. und der 2. Strömungskanal (21, 22) koaxial angeordnet sind.Turbine wheel meter according to claim 4, characterized in that the first and the second flow channel ( 21 . 22 ) are arranged coaxially. Turbinenradzähler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der 1. Strömungskanal (21) den 2. Strömungskanal (22) außenseitig umgibt.Turbine wheel meter according to claim 4 or 5, characterized in that the first flow channel ( 21 ) the 2nd flow channel ( 22 ) surrounds the outside. Turbinenradzähler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 1. und der 2. Strömungskanal (21, 22) im radialen Randbereich des Turbinenrades (12) münden, in dem das Turbinenrad (12) Schaufeln (12b) besitzt.Turbine wheel meter according to one of claims 4 to 6, characterized in that the first and the second flow channel ( 21 . 22 ) in the radial edge region of the turbine wheel ( 12 ), in which the turbine wheel ( 12 ) Paddles ( 12b ) owns. Turbinenradzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (20) ein Steuerventil (18) umfasst, das in Abhängigkeit von dem in den Strömungsgleichrichter (15) eintretenden Volumenstrom des Fluids steuerbar ist.Turbine wheel meter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the adjusting device ( 20 ) a control valve ( 18 ), which depends on the flow in the rectifier ( 15 ) entering volume flow of the fluid is controllable. Turbinenradzähler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des 2. Strö mungskanals (22) mittels des Steuerventils (18) veränderbar ist.Turbine wheel meter according to claim 8, characterized in that the flow cross section of the second Strö flow channel ( 22 ) by means of the control valve ( 18 ) is changeable. Turbinenradzähler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (18) einen federbelasteten Ventilkörper (19) aufweist, der entgegen der Strömungsrichtung (G) des Fluids gegen einen Ventilsitz (23) gespannt ist.Turbine wheel meter according to claim 8 or 9, characterized in that the control valve ( 18 ) a spring-loaded valve body ( 19 ), which against the flow direction (G) of the fluid against a valve seat ( 23 ) is tense. Turbinenradzähler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungsgleichrichter (15) ein rohrförmiges Lagerteil (24) angeordnet ist, das den Ventilkörper (19) verschieblich lagert.Turbine wheel meter according to claim 10, characterized in that in the flow rectifier ( 15 ) a tubular bearing part ( 24 ) is arranged, which the valve body ( 19 ) displaceably stores. Turbinenradzähler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der 1. und der 2. Strömungskanal (21, 22) das Lagerteil (24) jeweils ringförmig umgeben.Turbine wheel meter according to claim 11, characterized in that the first and the second flow channel ( 21 . 22 ) the bearing part ( 24 ) are each surrounded annularly. Turbinenradzähler nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Ventilkörper (18) beaufschlagende Feder (26) eine progressive Federkennlinie besitzt.Turbine wheel meter according to one of claims 10 to 12, characterized in that a valve body ( 18 ) acting spring ( 26 ) has a progressive spring characteristic.
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