DE1246261B - Durchflussmengenmessgeraet - Google Patents

Durchflussmengenmessgeraet

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DE1246261B
DE1246261B DES81519A DES0081519A DE1246261B DE 1246261 B DE1246261 B DE 1246261B DE S81519 A DES81519 A DE S81519A DE S0081519 A DES0081519 A DE S0081519A DE 1246261 B DE1246261 B DE 1246261B
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DE
Germany
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impeller
liquid
blades
plane
liquid channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES81519A
Other languages
English (en)
Inventor
Sydney S Smith
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SYDNEY S SMITH
Original Assignee
SYDNEY S SMITH
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Publication date
Application filed by SYDNEY S SMITH filed Critical SYDNEY S SMITH
Publication of DE1246261B publication Critical patent/DE1246261B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • - Durehflußmengenmeßgerät Die Erfindung betrifft ein Durchflußmengenmeßgerät mit einem mit vielen Schaufeln versehenen Laufrad, das in einem im Gehäuse eine Schleife von im wesentlichen gleichbleibenden Krümmungsradius bildenden Flüssigkeitskanal angeordnet ist, bei dem die Flüssigkeitszuleitung und die Flüssigkeitsableitung auf verschiedenen Seiten der Ebene, in der sich das Laufrad dreht, am Gehäuse angeordnet sind und der dazwischen befindliche Teil des Flüssigkeitskanals als Teil einer die Ebene des Laufrades durchdringenden Schraubenlinie ausgebildet ist, wobei jede Schaufel des Laufrades bei einer vollen Drehung desselben einmal den ganzen Querschnitt des Flüssigkeitskanals in axialer Richtung überstreicht. Es ist eine rotierende Flüssigkeitspumpe in einer solchen Ausführung bekannt; ebenso ist es bekannt, daß man Pumpen dieser Gattung auch als Durchflußmengenmeßgeräte verwenden kann.
  • Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Mengenmeßgerät zu schaffen, welches im Gegensatz zu der Pumpe, wenn man sie als Mengenmeßgerät verwenden würde, wesentlich genauer arbeitet. Dabei geht die Erfindung von folgender Erkenntnis aus: Bei der bekannten Pumpe erstreckt sich der schraubenlinienförmige Kanal über etwa 320 Winkelgrade, wodurch bei der bekannten Pumpe ein - erhöhter Energieaufwand verursacht wird, der sich seinerseits durch einen erhöhten Druckverlust auswirkt. Der erhöhte Energieaufwand entsteht durch die »tote« Zone zwischen Ein- und Austrittsstelle des Laufrades zwischen Einlaß- und Auslaßseite. Dieser Druckverlust, der sich bei einem Zähler als Druckunterschied zwischen Eingang und Ausgang bemerkbar macht, beeinflußt das Meßergebnis ungünstig.
  • Ausgehend von dieser Erkenntnis schafft die Erfindung ein mit großer Genauigkeit arbeitendes Mengenmeßgerät der eingangs beschriebenen Gattung, wobei nach der Erfindung der schraubenlinienartig geformte Teil des Flüssigkeitskanals sich über den vollen Umfang erstreckt. Die Charakteristik eines solchen Zählers verläuft über einen weiten Bereich des gesamten Meßbereiches linear und wird bei Änderung der Viskosität der Meßflüssigkeit nur um einen verhältnismäßig geringen Winkel gedreht, so daß der Nullpunkt der Charakteristik praktisch derselbe bleibt. Damit ist der Zähler nach der Erfindung geeignet, die verschiedensten Flüssigkeiten mengenmäßig zu messen, was mit einem Mengenmeßgerät nur mit den Merkmalen der bekannten Pumpe oder mit den in der Erdölindustrie beispielsweise gebräuchlichen Kolbenzählern nicht ohne weiteres möglich ist. Bei dem Zähler nach der Er- findung ist die axiale Geschwindigkeitskomponente der durchströmenden Flüssigkeit praktisch überall gleich groß, so daß also der Druckverlust im Zähler minimal ist.
  • In den Unteransprüchen sind besonders zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgedankens unter Schutz gestellt.
  • Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht des Gerätes, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 die Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßende des Flüssigkeitskanals, F i g. 5 eine vergrößerte Seitenansicht der Läuferschaufeln, F i g. 6 einen Schnitt auf der Linie VI-VI in F i g. 5 und F i g 7 einen vergrößerten Teilschnitt durch den Außenumfang des Läufers.
  • Ein spiralförmiger und mit konstantem Radius ausgebildeter Flüssigkeitskanal 10 ist zwischen zwei im wesentlichen kreisförmigen Gehäuseteilen 12 und 14, die untereinander übereinstimmen können, gebildet. Die Gehäuseteile 12 und 14 umschließen den spiralförmigen Kanal 10, der sich über nahezu 3600 erstreckt. Der spiralförmige Teil 10 des Kanals kann am senkrechten Durchmesser des kreisförmigen Gehäuses bei 18 (Fig. 1) beginnen und nach einer Krümmung um 3600 enden, wie bei 20 in F i g. 4 angegeben ist. Der Kanal ist innerhalb seines schraubenförmigen Verlaufes und in den unmittelbar hieran angrenzenden Teilen im Querschnitt vorzugsweise quadratisch ausgebildet, während der Teil des Kanals, der die Flüssigkeitszuleitung 22 und die Flüssigkeitsableitung 24 bildet, im Querschnitt kreisförmig sein kann. Der-Querschnitt des Flüssigkeitskanals kann gleich sein dem vom kreisförmigen Querschnitt der Einlaßleitung umschriebenen Quadrat, so daß die Strömungsgeschwindigkeit im Gerät etwas erhöht ist.
  • Die gesamte Flüssigkeitsleitung kann im Querschnitt quadratisch sein, es ist jedoch herkömmlich, im Querschnitt runde Leitungen zu verwenden. Aus diesem Grunde sind bei 26 Übergänge vom runden zum quadratischen Querschnitt im Bereich des Einlasses und Auslasses vorgesehen. Der Übergang soll allmählich erfolgen, damit hier möglichst wenig Turbulenz in der Flüssigkeit entsteht. Am Einlaß und am Auslaß können Flansche 28 od. dgl. zum Anschluß an die Rohrleitung vorgesehen sein. Die Einlaß- und Auslaßleitungen verlaufen vorzugsweise parallel zueinander und tangential zum schraubenförmigen Teil 10 des Strömungsweges.
  • Die Gehäuseteile 12 und 14 können jeweils einen festen, mit ihnen einstückig ausgebildeten Mittelteil 30 und 32 aufweisen, die ein Gehäuse für !das Laufrad 34 bilden. Das Laufrad ist koaxial zur Achse des schraubenförmigen Gehäuses gelagert und läuft daher in einer zu dieser Achse im wesentlichen senkrechten Ebene um. Das Laufrad 34 hat eine vorzugsweise massive mittlere Nabe 36 und an seinem Umfang eine Anzahl von mit gleichen Abständen angeordneten Schaufeln 38. Auf den beiden Seiten des Nabenteils 36 können Verstärkungsplatten 37 befestigt werden.
  • Die Schaufeln 38 sind vorzugsweise eben, können aber auch leicht gekrümmt sein. Die Schaufeln sollen so angeordnet sein, daß ihne Oberflächen etwa senkrecht zur Fließrichtung der Flüssigkeit durch den Kanal stehen, Wie F i g. 6 zeigt, bilden die Schaufeln 38 mit der Strömungsrichtung der Flüssigkeit einen Winkel von etwas mehr als 900. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit mit sehr geringem Widerstand zwischen den Schaufeln durchtreten. Hierzu reicht ein um 6 bis 12° größer als 900 messender Winkel aus.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Schaufeln senkrecht in die Flüssigkeitsrichtung zu stellen.
  • Eine geeignete Nut 40 (s. Fig.7) kann an der Innenseite der Gehäuseteile U und 14, beispielsweise an ihrer Stoßstelle vorgesehen sein. Die außenliegende Kante des Läufers greift mit am Läufer befestigtei Verstärkungsringen 39 mit möglichst geringem Spiel in die Nut 40 ein. Die Ringe dienen dazu, Schwingungen und Ausrichtungsfehler des Läufers zu verhindem Die Schaufeln laufen in einer Ebene im Gehäuse um und bewegen sich hierbei relativ zum Gehäuse von der Einlaß- zur Auslaßseite. Das Laufrad tritt in den Strömungskanal in der Nähe des Einlasses 22 etwa dort ein, wo die schraubenförmige Bahn für die Flüssigkeit beginnt. Die Schaufeln 38 stehen daher zunächst sehr dicht an der einen Seite des Flüssigkeitskanals. Mit fortschreitender Drehbewegung bewegen sich die Schaufeln quer durch den Kanal hindurch, bis sie, wie F i g. 3 zeigt, an der Auslaßseite 24 in der Nähe der gegenüberliegenden Kanalwand stehen.
  • Die Schaufeln sind wesentlich schmaler, als der Flüssigkeitskanal breit ist, entsprechen in ihrer Länge jedoch im wesentlichen der Höhe des Kanals. Hier- durch wird der Durchtritt der Flüssigkeit nicht fühlbar beeinträchtigt. Die Flüssigkeit kann sich daher durch das Gehäuse bewegen, ohne daß sie in ihren Strömungseigensch äften verändert wird. Dennoch muß alle Flüssigkeit durch die Schaufeln hindurchtreten. Bei einem Meßgerät der vorliegenden Art ist es nicht nötig, daß die Schaufeln den Querschnitt der Flüssigkeitsleitung ausfüllen.
  • Am Beginn des schraubenförmigen Flüssigkeitskanals und an seinem Ende können -die Innenwände des Kanals auf geeignete Weise miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Schweißung, wobei in den Wänden sich deckende Öffnungen vorgesehen sind, durch die die Laufradschaufeln hindurchgehen.
  • Diese sich deckenden Öffnungen sind in Fig. 4 mit 42 bezeichnet. Die Wände des Kanals überlappen sich mit den Teilen 43 und bilden auf diese Weise einen Durchgang. Der Durchgang soll im wesentlichen dem Querschnitt der Schaufeln entsprechen, damit kein Rückfluß von Flüssigkeit, abgesehen von der zwischen den Schaufeln befindlichen, von der Ausgangs- zur Eingangsseite des Geräts stattfinden kann. Die zwischein den Schaufeln mit zurückgenommene Flüssigkeit ist jedoch im Vergleich zum gesamten Durchflußvolumen vernachlässigbar.
  • Das Laufrad oder Schaufelrad 37 kann auf geeignete Weise fest auf einer Welle 44 mit Hilfe eines Keils 45 od. dgl. befestigt sein. Die Welle ist in Lagern 46 leichtgängig drehbar. An jedem Mittelteil 30 bzw. 32 der Gehäuseteile 12 bzw. 14 sind vorstehende Ringflansche 48 bzw. 50 vorgesehen, in denen die Lager 46 und die Welle 44 liegen. Eine Stellschraube 51 kann auf dem Flansch 50 zur genauen Ausrichtung des Läufers im Gehäuse vorgesehen sein.
  • Auf der Welle 44 sitzt an einem Ende ein Zahnrad 52, das an einem magnetischen Zähler 54 in einem Gehäuse 56 vorbeigeht. Ein ähnliches Gehäuse 58 kann auf der gegenüberliegenden Seite des Geräts angeordnet sein. Der magnetische Zähler 54 gibt jedesmal, wenn ein Zahn des -Rades 52 an ihm vorbeigeht, einen Impuls ab. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit der Flüssigkeit gemessen werden.
  • Ein Zählwerk 60 kann zur optischen Ablesung der Anzahl der Umdrehungen des Läufers oder zur. Ablesung der Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen sein.
  • Im Betrieb ist die Fliissigkeit innerhalb der gesamten schraubenförmigen Bewegungsbahn mit den Schaufeln in Berührung. Auf diese Weise geht sie vollständig durch -das Laufrad hindurch, und das Meßgerät liefert außerordentlich genaue Meßergebnisse.
  • Die einzige Stelle, an der das Laufrad nicht mit der zu messenden Flüssigkeit in Berührung steht, liegt dort, wo die Schaufeln von Ider Auslaßseite zur Einlaßseite zurückgehen. Hierbei handelt es sich aber nur- um einen sehr kurzen Weg, den das Laufrad hierbei zurücklegt, so daß ohne weiteres davon gesprochen werden kann, daß das Laufrad innerhalb seiner gesamten Umdrehung mit der Flüssigkeit Berührung hat.
  • Die beiden Gehäusehälften, die die Vorrichtung kapseln, bilden einen mittleren Hohlraum, in welchem der Mittelteil des Laufrades angeordnet ist. Dieses füllt den mittleren Hohlraum im wesentlichen aus. wobei die Abmessungen und das Spiel zwischen dem r.,.äufermittelteil und dem Hohlraum durch die Visusität der Flüssigkeit bestimmt sind. Der Bereich laminarer Strömung oder die Dicke der laminaren Schicht von Flüssigkeiten bis zu einer kinematischen Viskosität von etwa 5 Centistokes liegt in der Größenordnung von etwa 0,075 mm. Das Laufrad kann daher mit einer Toleranz von annähernd 0,025 mm auf beiden Seiten eingepaßt sein, ohne den durch die Viskosität bedingten Widerstand herabzusetzen, wobei Flüssigkeit von vernachlässigbar kleiner Menge übertritt. Auf diese Weise wird die Reibung am Laufrad auf einen minimalen Wert verringert, wobei aber zwischen dem Laufrad und dem umgebenden Hohlraum eine ausreichende Abdich -tung besteht, welche einen Rückfluß von Flüssigkeit zur Einlaßseite verhindert.
  • Das Gerät nach der Erfindung kann auch zur Umwandlung von Strömungsenergie im Drehmoment verwendet werden. Wegen seiner symmetrischen Ausbildung kann es in beiden Strömungsrichtungen eingesetzt werden.
  • Wenn man das Gerät aus nichtrostendem Stahl herstellt, kann es zur Messung von Getränken und flüssigen Heilmitteln verwendet werden.

Claims (8)

  1. Patentansprüche: 1. Durchflußmengenmeßgerät mit einem mit vielen Schaufeln versehenen Laufrad, das in einem im Gehäuse eine Schleife von im wesentlichen gleichbleibenden Krümmungsradius bildenden Flüssigkeitskanal angeordnet ist, bei dem die Flüssigkeitszuleitung und die Flüssigkeitsableitung auf verschiedenen Seiten der Ebene, -in der sich das Laufrad dreht, am Gehäuse angeordnet sind und der dazwischen befindliche Teil des Flüssigkeitskanals als Teil einer die Ebene des Laufrades durchdringenden Schraubenlinie ausgebildet ist, wobei jede Schaufel des Laufrades bei einer vollen Drehung desselben einmal den ganzen Querschnitt des Flüssigkeitskanals in axialer Richtung überstreicht, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß der schraubenlinienartig geformte Teil des Flüssigkeitskanals (10) sich über den vollen Umfang erstreckt.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitskanal im Querschnitt annähernd quadratisch. ist.
  3. 3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (38) am Laufrad (34) flächenmäßig wesentlich kleiner als der Querschnitt des Flüssigkeitskanals (10) sind.
  4. 4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß das Laufrad (34) mit einem die äußeren Enden der Schaufeln (38) verbindenden Ring (39) ausgestattet ist, der- in eine inder Gehäuseinnenseite angeordnete Ringnut (40) eingreift (F i g. 7).
  5. 5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (38) am Laufrad (34) unter einem von 900 abweichenden Winkel zur Laufradebene angeordnet sind.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. daß die Schaufeln (38) unter einem mehr als 90 betragenden Winkel zur Laufradebene angeordnet sind.
  7. 7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des spiralförmigen Kanals in dem Bereich, in welchem sie die Ebene des Laufrades schneidet, durch einen Schlitz von der axialen Breite des Laufrades unterbrochen ist (F i g. 4).
  8. 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die an den Schlitz angrenzenden Wandteile (43) in radialer Richtung überlappen.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr 298 245.
DES81519A 1961-10-02 1962-09-18 Durchflussmengenmessgeraet Pending DE1246261B (de)

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US1246261XA 1961-10-02 1961-10-02

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DES81519A Pending DE1246261B (de) 1961-10-02 1962-09-18 Durchflussmengenmessgeraet

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2604167A3 (de) * 2011-12-12 2014-01-01 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Durchflussmesser für ein Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE298245C (de) *

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