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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Messeinsatz für
einen Flügelradzähler mit
einem das Flügelrad
aufnehmenden Kanalring-Oberteil und Kanalring-Unterteil, wobei die
Stirnfläche
des Kanalring-Unterteils als Flüssigkeitseinlass
mit in Drehrichtung geneigten Eingangskanälen ausgebildet ist, in denen
Führungsrippen
angeformt sind.
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Beim Betrieb strömt die Flüssigkeit, im Allgemeinen Wasser, über den
Einlass des Anschlussgehäuses
ringförmig
in die Eingangskanäle
des Messeinsatzes bis hin zum Flügel,
versetzt diesen in Rotation und gelangt dann in den Auslass des
Anschlussgehäuses
zurück.
Ein mit dem Messeinsatz gekoppeltes Zählwerk des Flügelradzählers nimmt über eine
Kopplung die Umdrehungen des Flügelrads
auf und zeigt über
eine Übersetzung
die durchgeflossene Flüssigkeitsmenge
an.
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Bei dieser Ausbildung eines Flügelradzählers entstehen
Messfehler, da der Flügel
sich nicht immer proportional zur Strömungsgeschwindigkeit des Wassers
dreht. Diese Messfehler werden in einem Diagramm als sogenannte
Fehlerkurve dargestellt. Die Fehlerkurve hat einen Verlauf, in dem
die Fehlerabweichungen bei niedrigen Durchflüssen in den positiven Bereich
steigen, danach in den negativen Bereich abfallen und sich bei höheren Durchflüssen der
Null-Linie der Fehlerkurve annähern.
Diese Charakteristik liegt im Anlaufverhalten des Flügelrads
und in der Gestaltung der Einlasskanäle, Staurippen und Abstände des
Flügelrads
zu Kanalring-Oberteil und Kanalring-Unterteil begründet.
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Durch das ruckartige Anlaufen des
Flügels, erzeugt
durch die Trocken- bzw. Haft-Reibung
des Flügels
in den Lagerstellen, dreht der Flügel aufgrund der einsetzenden
Gleitreibung im Verhältnis
zur durchgeflossenen Wassermenge zu schnell, dadurch entsteht ein
positiver Messfehler.
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Nach diesem sogenannten Anlaufen
wird der Flügel
durch die Strömungsgeschwindigkeit
wieder gebremst, wodurch der Wert des Messfehlers in den negati ven
Bereich fällt,
was bedeutet, dass zu wenig Flüssigkeitsdurchsatz
gemessen wird.
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Wird die Strömungsgeschwindigkeit schließlich noch
weiter erhöht,
so nähern
sich die Messfehler der NuII-Linie des Fehlerbandes. Das proportionale
Verhältnis
von Flügelradumdrehung
zur Durchflussgeschwindigkeit bzw. Durchflussmenge wird wieder hergestellt.
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Aus der
DE 44 40 683 A1 ist ein
Messeinsatz für
einen Flügelradzähler der
eingangs genannten Art bekannt geworden, bei dem Führungsrippen
am Ende der Einlasskanäle
vorgesehen sind, um die Einflüsse
von Ablagerungen in diesem Bereich zu reduzieren.
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In der
EP 0 520 306 A2 ist zur Erzielung eines verbesserten
Umlenkens des aufsteigenden Wassers in die Horizontale das Flügelbecheroberteil mit
einer parabolisch gekrümmten
Schürze
versehen.
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Die WO 93/06439 A1 zeigt schließlich einen Flügelradzähler mit
Kanalringoberteil und Kanalringunterteil, wobei ein dreieckförmiger Strömungsteiler zwischen
dem Einlasskanal und dem Auslasskanal angeordnet ist. Diese Maßnahme hat
jedoch keinen Einfluss auf das Anlaufverhalten des Flügelradzählers.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Messeinsatz der eingangs genannten Art so auszugestalten,
dass sowohl das Anlaufen des Zählers
verbessert wird, als auch die Messfehler im unteren und mittleren
Durchflussbereich nahezu aufgehoben werden, sodass sich eine flachere
Fehlerkurve einstellt und dadurch der Fehler insgesamt vermindert
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Rippen als an der Kanalring-Innenwand anliegende, in Draufsicht
dreieckförmige,
Noppen auf den unteren Flächen
der Eingangskanäle
ausgebildet sind, die die durchströmende Flüssigkeit radial nach innen
leiten.
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Durch diese Führungsrippen, die gezielt die Durchströmung in
Richtung Flügel
führen,
und einem teilweisen Vorbeiströmen
der Flüssigkeit
zwischen Flügelrad
und Kanalring entgegenwirken – was
bei niedrigen Durchsätzen
angesichts der herrschenden laminaren Strömung normalerweise nicht zu
verhindern ist – wird
zunächst
erreicht, dass der Flügel
früher
anläuft
und der negative Fehler bei Qmin minimiert wird.
Qmin ist dabei ein Wert von ca. 2% der Nenn-Durchsatzgeschwindigkeit
QNenn, für
die ein Flügelradzähler ausgelegt
ist.
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Um den starken Anstieg des prozentualen Fehlers
mit einer großen Überhöhung im
unteren Messbereich zu minimieren, sollen in Ausgestaltung der Erfindung
die Führungsrippen
so geformt sein, dass sich im unteren und mittleren Messbereich
Wirbel bilden. Diese Strömungswirbel üben bei
steigendem Durchfluss einen Widerstand auf die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers aus, wodurch ein zu großer Anlaufimpuls durch das
einströmende Wasser
auf die Flügel
vermieden wird.
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Dabei soll die Form der Führungsrippen
so getroffen sein, dass die Wirbel im mittleren Messbereich ein
im Wesentlichen senkrechtes Auftreffen des eintretenden Flüssigkeitsstrahls
auf die Flügelpaletten
des Flügelrads
bewirken. Durch die angestrebten, sich ausbildenden definierten
Wirbel bewegt sich das Wasser nicht geradlinig im Wesentlichen tangential
zur unteren Fläche
der Eingangskanäle
fort, sondern wird in Drehrichtung in Richtung der Flügel ausgerichtet.
Der Impuls auf den Flügel
wird durch das relativ senkrechte Auftreffen des Wasserstrahls auf die
Flügelpaletten
verstärkt
und damit wird im mittleren Messbereich ein zu starkes Abfallen
der Fehlerkurve vermieden.
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Die vorstehend angesprochenen Strömungsverhältnisse
lassen sich sehr einfach dadurch erreichen, dass die Rippen als
an der Kanalring-Innenwand anliegende, in Draufsicht dreieckförmige, Noppen
auf den unteren Flächen
der Eingangskanäle
ausgebildet sind, wobei die dreieckigen Noppen, die selbstverständlich nur
einen radial außenliegenden
Teil der unteren Flächen
der Eingangskanäle überdecken,
bevorzugt an den Vorderkanten der unteren Flächen der Eingangskanäle enden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf das Kanalring-Unterteil mit integrierten Führungsrippen
in den Einlasskanälen,
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2 eine
perspektivische Teilansicht des Kanalring-Unterteils nach 1,
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3 eine
Abwicklung des Abschnitts III-III in 2,
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4 einen
vergrößerten Schnitt
längs der Linie
IV-IV in 1,
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5 eine
typische Fehlerkurve für
Anordnungen ohne Führungsrippen
und
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6 eine
Fehlerkurve mit Führungsrippen gemäß den 1 bis 4.
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Die 1 bis 4 zeigen in unterschiedlichen Ansichten
und Abwicklungen ein Kanalring-Unterteil 1, dessen eine
Lagerhülse 2 für das nicht
gezeigte Flügelrad
enthaltende Stirnfläche 3 Einlasskanäle 4 aufweist,
die in der Draufsicht der 1 gesehen, von
unten her von der zu messenden Flüssigkeit durchströmt werden.
Nach dem Durchsetzen erfolgt eine Umlenkung und anschließend gelangt
das Wasser durch die Auslaufkanäle 5 im
Mittelabschnitt wieder nach unten in das Anschlussgehäuse innerhalb der
Flüssigkeitszuleitung.
Erfindungsgemäß sind auf den
unteren Flächen 6 der
Eingangskanäle 4 Führungsrippen 7 angeformt,
die als in Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmige Noppen ausgebildet sind, die
sich bis zu den Vorderkanten 8 der unteren Flächen 6 erstrecken.
Stromabwärts,
also in Drehrichtung des nicht gezeigten Flügels erkennt man im Übrigen Staurippen 9,
die jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind.
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Während
bei einer Ausbildung eines Messeinsatzes für einen Flügelradzähler ohne die erfindungsgemäßen Führungsrippen
sich eine Fehlerkurve ergibt, wie es in 5 dargestellt ist, bei der sehr große Schwankungen
und ein relativ schlechtes Anlaufverhalten beobachtet werden, ergibt
sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen dreieckförmigen Führungsrippen
eine völlig
andere Fehlerkurve ohne Ausreißer
im Anlaufbereich die außerhalb des
Fehlerbandes liegen, ohne starke Erhöhung im unteren Durchflussbereich
und ohne starken Abfall im mittleren Durchflussbereich und die ersichtlich
erheblich horizontaler verläuft
und andererseits auch insgesamt geringere Fehler in den einzelnen
Durchflussbereichen zeigt.
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In 3 ist
vereinfacht angedeutet, wie durch die Form der Führungsrippen 7 im
mittleren Messbereich Wirbel 10 entstehen, die dazu führen, dass
sich das Wasser nicht geradlinig, also tangential zur unteren Fläche 6 bewegt,
sondern durch die Wirbelbildung in Richtung Flügelpalette ausrichtet, sodass
der Impuls auf den Flügel
durch das relativ senkrechte Auftreffen des Wasserstrahls auf die
Flügel paletten
verstärkt
wird. Dies vermeidet zu starkes Abfallen der Fehlerkurve, wie dies
ohne die Führungsrippen 7 in 5 gezeigt ist.