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Schaufelradzähler für strömende Medien Die Erfindung bezieht sich
auf einen Schaufelradzähler für strömende Medien.
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Bekanntlich erfolgt die Strömung in einem Schaufelradzähler bei kleinen
Strömungsgeschwindigkeiten laminar und oberhalb einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit,
die durch die Reynoldsche Formel bestimmt ist, turbulent. Dazwischen liegt ein Übergangsbereich.
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Die Fehlerkurve eines solchen Schaufelradzählers steigt im laminaren
Bereich zunächst steil an. Im Übergangsbereich weist sie im allgemeinen mehrere
Umkehrpunkte auf, und im turbulenten Bereich steigt sie nur sehr allmählich an.
Man arbeitet daher im allgemeinen ausschließlich im turbulenten Bereich, so daß
die untere Grenze des nutzbaren Meßbereichs durch den Übergangsbereich bestimmt
ist. Die obere Grenze des nutzbaren Meßbereichs ist durch die zulässige Fehlergrenze
festgelegt.
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Es ist ein Schaufelradzähler bekannt, bei welchem eine Turbulenz
dadurch vermieden werden soll, daß zwei Schaufelräder mit gleich großem, aber entgegengesetzt
gerichtetem Anstellwinkel auf getrennten Wellen hintereinander angeordnet sind und
über Kegelräder die gleiche Meßwerkswelle antreiben. Bei diesem Schaufelradzähler
soll also nur im laminaren Bereich gearbeitet werden.
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Eine ähnliche Wirkung soll bei einem anderen bekannten Schaufelradzähler
dadurch erreicht werden, daß das Schaufelrad in mehrere Abschnitte unterteilt ist,
zwischen denen Strömungsbegradigungselemente angeordnet sind. Die Anstellwinkel
der Schaufeln aller Abschnitte müssen natürlich gleich sein.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem
im turbulenten Bereich arbeitenden Schaufelradzähler den Übergangsbereich zu kleineren
Strömungsgeschwindigkeiten hin zu verschieben, so daß bei gleichen Fehlergrenzen
ein größerer Meßbereich oder bei gleichem Meßbereich engere Fehlergrenzen erhalten
werden.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß auf der das Zählwerk
antreibenden Welle zusätzlich zu dem in üblicher Weise drehfest angeordneten Schaufelrad,
das Schaufeln mit einem nicht parallel zur Drehachse liegenden Anstellwinkel enthält,
ein zweites Schaufelrad drehfest angebracht ist, dessen Schaufeln einen von dem
der Schaufeln des ersten Rades abweichenden, ebenfalls nicht parallel zur Drehachse
liegenden Anstellwinkel aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Schaufelradzählers ergibt die
Wirkung, daß der Obergangs bereich zwischen der laminaren Strömung und der turbulenten
Strömung bereits bei niedrigeren Strö-
mungsgeschwindigkeiten liegt und daß die Fehlerkurve
im turbulenten Bereich langsamer ansteigt.
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Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das
zusätzliche Schaufelrad mit dem ersten Schaufelrad derart vereinigt ist, daß die.
beiden Schaufelsätze in der gleichen Radialebene angeordnet sind und abwechselnd
den einen und den anderen Anstellwinkel aufweisen.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das
zusätzliche Schaufelrad mit dem ersten Schaufelrad derart vereinigt ist, daß jede
Schaufel zwei in Strömungsrichtung hintereinanderliegende Abschnitte mit voneinander
abweichenden, nicht parallel zur Drehachse liegenden Anstellwinkeln aufweisen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt F i g. 1 die Fehlerkurve eines bisher bekannten Schaufelradzählers,
F i g. 2 im gleichen Maßstab die Fehlerkurve eines nach der Erfindung ausgebildeten
Schaufelradzählers, Fig. 3 einen Schnitt durch einen nach der Erfindung ausgeführten
Schaufelradzähler mit zwei voneinander getrennten Schaufelrädern, deren Schaufeln
unterschiedliche, nicht parallel zur Achse liegende Anstellwinkel haben, Fig. 4
ein einziges Schaufelrad eines Zählers mit abwechselnd angeordneten Schaufeln von
unterschiedlichem Anstellwinkel und
F i g. 5 ein einziges Schaufelrad
eines Zählers, dessen Schaufeln alle gleich sind, wobei jede Schaufel -aus zwei
Abschnitten mit unterschiedlichem Anstellwinkel besteht.
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Die Kurve des Fehlers in Abhängigkeit von der Strömung bei einem
bereits bekannten Schaufelradzähler (F i g. 1) weist zwei Umkehrpunkte auf. Oberhalb
dieses Kurvenabschnitts, der dem Übergang zwischen der laminaren Strömung und der
turbulenten Strömung entspricht, beginnt der nutzbare Meßbereich. Man erkennt aus
der Kurve, daß der Meßbereich, für den der Fehler des Zählers zwischen zwei festgelegten
Grenzen + e und - e liegt, sich zwischen den Strömungswerten a und a' erstreckt.
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Die Kurve von Fig.2 stellt in gleichem Maßstab den Fehler in Abhängigkeit
von der Strömung bei einem nach der Erfindung ausgeführten Zähler dar.
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Man erkennt, daß die Umkehrpunkte bei kleineren Strömungswerten als
bei der Kurve von F i g. 1 liegen, was zur Folge hat, daß der brauchbare Meßbereich,
für den der Fehler des Zählers zwischen den beiden festgelegten Grenzen +e und -
e liegt, größer als bei dem bekannten Zähler ist.
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F i g. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Schaufelradzählers
nach der Erfindung mit dem Zählergehäuse 1, das eine Eintritts öffnung 3 und eine
Austrittsöffnung 10 hat. Das Zählwerk 2 wird durch die Zwischenwelle 4 und Kegelräder
5 und 6 angetrieben. Das Kegelrad 6 ist fest mit der Welle 7 verbunden, auf der
zwei Schaufelräder 8 und 9 be festigt sind. Die Welle 7 ist in Wälzlagern 11 und
12 gelagert, und die Schaufeln der Schaufelräder 8 und 9 haben unterschiedliche
Anstellwinkel.
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Die beiden Schaufelräder 8 und 9 können durch ein einziges Schaufelrad
ersetzt werden, das so ausgeführt ist, daß seine Schaufeln wenigstens zwei verschiedene
Anstellwinkel haben.
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F i g. 4 zeigt eine erste Ausführungsform eines solchen Schaufelrades
11, das zwei Reihen von Schaufeln 11 a und 11 b aufweist, die unterschiedliche Anstellwinkel
haben, wobei die Schaufeln der einen Folge mit den Schaufeln der anderen Folge abwechseln.
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F i g. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines solchen Flügelrades
12 mit einander gleichen Schaufeln, wobei jede Schaufel zwei aufeinanderfolgende
Abschnitte 12 a und 12 b mit unterschiedlichen Anstellwinkeln aufweist.
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In allen drei Fällen (Fig. 3, 4 und 5) ergeben die unterschiedlichen
Anstellwinkel der Schaufeln von zwei Schaufelrädern oder eines einzigen Schaufelrades
eine Verschiebung des Beginns des turbulenten Strömungsbereichs zu kleineren Strömungen
hin entsprechend der Kurve von F i g. 2.