DE1473142C3 - Turbine flow meter - Google Patents
Turbine flow meterInfo
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- DE1473142C3 DE1473142C3 DE19631473142 DE1473142A DE1473142C3 DE 1473142 C3 DE1473142 C3 DE 1473142C3 DE 19631473142 DE19631473142 DE 19631473142 DE 1473142 A DE1473142 A DE 1473142A DE 1473142 C3 DE1473142 C3 DE 1473142C3
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- G01F1/05—Measuring 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
- G01F1/10—Measuring 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 axial admission
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Description
Die Erfindung betrifft einen Turbinendurchflußmesser mit einem rohrförmigen Gehäuse, einem axial symmetrischen, koaxial mit dem Gehäuse befestigten Haltekörper, der je ein stromauf und stromab vom Rotor gelegenes Endstück umfaßt, mit einem stromauf von dem axial angeströmten Rotor angeordneten Vorleitrad, das eine Reihe von festen, schraubenförmigen und am Umfang des Endstückes angeordneten Schaufelblättern aufweist, die der anströmenden Flüssigkeit einen Drall erteilen, und mit einer Einrichtung zur Anzeige der Rotation des Körpers.The invention relates to a turbine flow meter having a tubular housing, one axial symmetrical, coaxially attached to the housing holding body, one upstream and one downstream of the Rotor located end piece comprises, with an upstream of the axially flowed rotor arranged Flow guide vane, which is a series of fixed, helical and arranged on the circumference of the end piece Has impeller blades which give the inflowing liquid a swirl, and with a device to display the rotation of the body.
Bei bekannten Durchflußmessern (US-PS 2 812 661 und 3 053 087) ist ein festes Führungsrad aus einer flachen Platte parallel zu der Achse des Zylinders zusammengesetzt, während die Rotorflügel schräg zu dieser Achse verlaufen. Ein in den Durchflußmesser eingeleitetes Medium strömt demzufolge parallel zur Achse und dreht dabei den Rotor. Dabei ist ein Teil des Mediums in ein Führungselement eingeleitet, um den Schuldes Rotors zu reduzieren.In known flow meters (US Pat. Nos. 2,812,661 and 3,053,087) there is a fixed guide wheel composed of a flat plate parallel to the axis of the cylinder while the rotor blades run obliquely to this axis. A medium introduced into the flow meter flows accordingly parallel to the axis and turns the rotor in the process. Part of the medium is fed into a guide element, to reduce the debt of the rotor.
Bei dem Durchflußmesser nach der FR-PS 1 228 139 sind ein stromauf gelegenes Teil und ein stromab gelegenes Teil in zylindrischen Körpern koaxial mit letzteren angeordnet und bilden eine Kammer zwischen diesen Körpern und dem Rotor. Dabei ist der Rotor mit radialen Speichen versehen, von denen jede am äußeren Ende einen Rotorflügel trägt. Die Spitzen dieser Flügel sind so ausgebildet, daß ein Teil von einer im Gehäuse vorgesehenen Nut aufgenommen wird, so daß verhindert wird, daß ein Teil des Mediums in den Zylindern ohne Durchgang durch die Flügel strömt. Die Rotorschaufel weist bezüglich der Rotorachse einen Winkel von 40 bis 60° auf, und der Gesamtaufbau, die Dimensionierung und die Konstruktion sind so gewählt, daß die Projektion aller Flügel in einer Ebene senkrecht zur Rotorachse eine ringförmige Gestalt aufweist, so daß die innere und äußere Peripherie in der Ebene von einem durchgehenden Kreis definiert ist. Dabei wird dem Rotor eine mechanische Drehbewegung erteilt. Diese Anordnung ist zum Messen der Strömung eines Mediums geeignet, dessen Viskosität nicht übermäßig hoch ist, insbesondere für das Messen von Gasen.In the flow meter according to FR-PS 1 228 139, an upstream part and a downstream part arranged in cylindrical bodies coaxially with the latter and form a Chamber between these bodies and the rotor. The rotor is provided with radial spokes, each of which carries a rotor blade at the outer end. The tips of these wings are designed so that a part is received by a groove provided in the housing, so that a Part of the medium flows in the cylinders without passing through the blades. The rotor blade has with respect to the rotor axis at an angle of 40 to 60 °, and the overall structure, the dimensions and the construction are chosen so that the projection of all wings in a plane perpendicular to the rotor axis has an annular shape so that the inner and outer peripheries are in the plane of one continuous Circle is defined. The rotor is given a mechanical rotary movement. This arrangement is suitable for measuring the flow of a medium whose viscosity is not excessively high, especially for measuring gases.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Turbinendurchflußmesser der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß eine wesentlich höhere Meßgenauigkeit auch in einem wesentlich höheren Viskositätsbereich und einem größeren Bereich der Durchlaufgeschwindigkeit erzielbar ist, als es bislang mit bekannten Geräten dieser Art möglich war.... ■ ■·.'■ ; ' * 'The object on which the invention is based is to design a turbine flow meter of the type outlined at the beginning in such a way that a significantly higher measurement accuracy can also be achieved in a significantly higher viscosity range and a larger range of throughput speeds than was previously possible with known devices of this type. .. ■ ■ ·. '■ ; '*'
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der frei umlaufende Rotor mit einer Vielzahl von FlügelnThis problem is solved in that the free orbiting rotor with a multitude of blades
ίο ausgestattet ist, deren Profile in bezug auf ihre im wesentlichen parallel zur Rotorachse verlaufende Mittellinie der Schaufel symmetrisch sind.ίο is equipped whose profiles in relation to their im The center line of the blade, which runs parallel to the rotor axis, is symmetrical.
Die wesentlichen Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Turbinendurchflußmessers lassen sich wie folgt zusammenfassen.Leave the essential advantages of this inventive design of the turbine flow meter can be summarized as follows.
Die Messung kann unter vielfältigeren Bedingungen bei hoher Meßgenauigkeit durchgeführt werden, wobei eine genaue Messung nicht möglich ist, wenn die Reynold-Zahl > 3 · 103 ist. Somit kann auch öl oder ein anderes Medium mit hoher Viskosität exakt gemessen werden. Auch ist bei dem Durchflußmesser gemäß der Erfindung eine genaue Messung möglich, wenn die Reynold-Zahl V30 des Wertes für bekannte Anordnungen beträgt. Somit ist der erfindungsge- ■ mäße Durchflußmesser für eine Messung verwendbar, wenn die Viskosität des Mediums 30maI größer ist, als sie für bekannte Durchflußmesser tragbar ist. Dabei ergibt sich jedoch nicht die Notwendigkeit, einen aufwendigen und komplizierten Kompensator mit großem Trägheitswiderstand zu verwenden. Weiterhin tritt eine geringere Belastung der Lager auf, so daß die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Durchflußmessers entsprechend verlängert wird. Auch ist die Konstruktion gedrängt im Aufbau und dabei technisch nicht aufwendig.The measurement can be carried out under a wide variety of conditions with high measurement accuracy, an exact measurement not being possible if the Reynolds number is> 3 · 10 3 . This means that oil or another medium with a high viscosity can also be measured precisely. An accurate measurement is also possible with the flow meter according to the invention if the Reynolds number V is 30 of the value for known arrangements. The flow meter according to the invention can thus be used for a measurement when the viscosity of the medium is 30 times greater than it can be supported by known flow meters. However, this does not result in the need to use an expensive and complicated compensator with a large inertia resistance. Furthermore, there is less stress on the bearings, so that the service life of the flow meter according to the invention is extended accordingly. The construction is also compact and technically not complex.
Der Grund, warum der Durchflußmesser gemäß der Erfindung eine wesentlich größere Genauigkeit aufweist als die bekannten Geräte, wird nachstehend an Hand der F i g. 1 bis 3 erläutert.The reason why the flow meter according to the invention has a much greater accuracy than the known devices, will be explained below with reference to FIG. 1 to 3 explained.
Die Energieverluste in einem Turbinendurchflußmesser werden verursacht durch:.The energy losses in a turbine flow meter are caused by:
1. hydrodynamische Verluste in dem festen Teil)1. hydrodynamic losses in the fixed part)
2. hydrodynamische Verluste in dem umlaufenden Teil, :2. hydrodynamic losses in the rotating part:
3. mechanische Verluste im umlaufenden Teil.3. mechanical losses in the rotating part.
Bei einem bekannten Turbinendurchflußmesser hat der auf die Flügel einwirkende hydrodynamische Widerstand wegen der schräg ausgerichteten Flügel eine tangentiale Komponente. Demzufolge muß die antreibende Kraft eine in Umfangsrichtung des Rotors wirkende Tangentialkomponente haben, die größer ist als diese Tangentialkomponente des Widerstandes. In F i g. 1 ist der Widerstandskoeffizient CD undIn a known turbine flow meter, the hydrodynamic drag acting on the blades has a tangential component because of the obliquely aligned blades. Accordingly, the driving force must have a tangential component acting in the circumferential direction of the rotor which is greater than this tangential component of the resistance. In Fig. 1 is the drag coefficient C D and
der Auftriebskoeffizientthe lift coefficient
für einen bestimmtenfor a particular one
Stromlinienflügel gezeigt. Der Auftriebskoeffizient ist ' ein Maß für den in Umlaufrichtung wirkenden hydrodynamischen Auftrieb an dem Flügel. Das Verhältnis ; dieser beiden Größen verursacht eine Differenz zwischen der Sollgeschwindigkeit (theoretische Geschwindigkeit) ω0Γ und der tatsächlichen Drehge-Streamlined wings shown. The lift coefficient is a measure of the hydrodynamic lift acting in the direction of rotation on the wing. The relationship ; of these two variables causes a difference between the target speed (theoretical speed) ω 0 Γ and the actual rotational speed
j ft j ft
schwindigkeit ωττ des Rotors. Da C0 undspeed ω τ τ of the rotor. Since C 0 and
der Reynoldschen Zahl abhängen, wie in Fig. Ib gezeigt ist, ist auch diese Differenz (<o0r — mTf) und damit der Meßfehler veränderlich. Daher wird der Fehler eines bekannten Turbinendurchflußmessers re-depend on the Reynolds number, as shown in Fig. Ib, this difference (< 0 0 r - m T f) and thus the measurement error is variable. Therefore, the error of a known turbine flow meter is re
3 43 4
lativ groß und veränderlich, wie dies in F i g. 2 ge- Die Wand des Gehäuses 2 besteht aus nichtmagnezeigt ist. ν tischem Material und weist ein magnetisches Sigment Der Turbinendurchflußmesser gemäß der Erfindung 16 auf. Ein stromauf gelegenes Endstück 3 und ein hat axial ausgerichtete Flügel, und demzufolge hat stromab gelegenes Endstück 10 sind koaxial in dem der hydrodynamische Widerstand keine Tangential- 5 Gehäuse 2 angeordnet und als axialsymmetrischer komponente. Demzufolge ist nur eine Kraft erforder- zylindrischer Aufbau gebildet. Das stromauf gelelich, die gerade groß genug ist, um dem Widerstand gene Endstücks, das an seinem Umfang Schaufelentgegenzuwirken, der durch die Reibung mit dem blätter 5 aufweist, von denen jede eine schrauben-Lager entsteht und vernachlässigbar klein ist. Die förmige Kammer hat, ist am Gehäuse 2 mittels der axiale Ausrichtung der Flügel hat außerdem zur io Schaufelblätter 5 koaxial mit einem zylindrischen Folge, daß die auf das Lager ausgeübte Axialdruck- Auskleidungsteil 6 (demgemäß mit Gehäuse 2) angelast kleiner ist als bei einem Rotor mit schräg ausge- ordnet. An der Einlaßseite des stromauf gelegenen richteten Flügeln und daß die tatsächliche Rotations- Endstückes 3 befindet sich ein Stöpsel 4, und an der geschwindigkeit ωτ des Rotors und die mittlere Ro- anderen Seite ist eine Welle 12 vorgesehen, um einen tationsgeschwindigkeit wf der Flüssigkeit im wesent- 15 Rotor zu tragen, der zwischen den beiden Endstüklichen immer gleich sind, sogar dann, wenn der Wi- ken 3 und 10 angeordnet ist. Der Rotor einschließlich derstandskoeffizient C0 und der Auftriebskoeffizient Nabe 7, den um den Umfang angeordneten Flügeln 8,relatively large and changeable, as shown in FIG. 2 ge The wall of the housing 2 consists of is not shown magnet. ν table material and has a magnetic signature. An upstream end piece 3 and one has axially aligned blades, and consequently the downstream end piece 10 is coaxially arranged in the hydrodynamic resistance no tangential 5 housing 2 and as an axially symmetrical component. As a result, only one force required cylindrical structure is formed. The upstream gelelich, which is just large enough to counteract the resistance of the end piece, the blade on its periphery, caused by the friction with the blades 5, each of which is a screw-bearing and is negligibly small. The shaped chamber has, is on the housing 2 by means of the axial alignment of the blades also has the io blades 5 coaxial with a cylindrical result that the axial pressure liner 6 exerted on the bearing (accordingly with housing 2) is smaller than that of a rotor with diagonally arranged. At the inlet side of the upstream directed wing and that the actual rotary end piece 3 is a plug 4, and at the speed ω τ of the rotor and the middle rotary other side a shaft 12 is provided to a tation speed w f of the liquid essentially to carry the rotor, which are always the same between the two end pieces, even when the rollers 3 and 10 are arranged. The rotor including the drag coefficient C 0 and the lift coefficient hub 7, the blades 8 arranged around the circumference,
dCz ■ u . 1 ... · j· · c· 1 · * Signalring 9, Kugellager 13 und umlaufendem Ring -^- sich stark verandern, wie dies m F1 g. 1 gezeigt J smd %lhhJvJ der Welle 12 mit Hilfe eine| dCz ■ u. 1 ... · j · · c · 1 · * Signal ring 9, ball bearing 13 and circumferential ring - ^ - vary greatly, as does m F1 g. 1 shown J smd % l hh J v J of wave 12 with the help of a |
ist. Daher ist der Fehlerkoeffizient des erfindungsge- ao Umlaufringes 15 getragen. Die sich um den Umfangis. The error coefficient of the circumferential ring 15 according to the invention is therefore supported. Which is around the perimeter
mäßen Turbinendurchflußmessers gering und relativ erstreckenden Flügel 8 sind von den bekannten inso-moderate turbine flow meter small and relatively extending blades 8 are of the known inso-
könstant, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. fern unterschiedlich, als sie flach sind und ihre Flü-royal, as shown in FIG. 3 is shown. far different than they are flat and their wings
Die Proportionalitätskonstante, des Verhältnisses gelsehne parallel zur Drehachse liegt. Der Signalring der Frequenz der erzeugten Signale und der Durch- ist ein kreisförmiger Ring mit gleichmäßigem Querflußgeschwindigkeit ist in einem sehr weiten Bereich as schnitt, der aus einer Vielzahl von Signalelementen der Reynold-Zahl, also der Durchfiußgeschwindig- aus magnetischem Material sowie aus Verbindungskeit und der Viskosität, nahezu konstant, denn die elementen aus nichtmagnetischem Material besteht, Veränderungen sind geringer als+1%. Daher kann die abwechselnd miteinander verbunden sind. Der der Durchflußmesser für Messungen höchster Ge- Ring 9 ist an der Außenseite der Flügel 8 befestigt, nauigkeit benutzt werden. 30 Das stromab gelegene Endstück 10 weist um den Um-The constant of proportionality of the ratio gel chord is parallel to the axis of rotation. The signal ring the frequency of the generated signals and the throughput is a circular ring with a uniform cross-flow velocity is cut in a very wide area, consisting of a large number of signal elements the Reynold's number, i.e. the flow rate from magnetic material and from connectivity and the viscosity, almost constant, because the elements are made of non-magnetic material, Changes are less than + 1%. Therefore, they can be connected to each other alternately. Of the the flow meter for measurements of the highest Ge ring 9 is attached to the outside of the wing 8, accuracy can be used. 30 The downstream end piece 10 has around the
Das Anlaufdrehmoment eines Rotors mit axial fang angeordnete Schaufeln 11 auf, von denen jedeThe starting torque of a rotor with axially arranged blades 11, each of which
ausgerichteten Schaufeln beträgt die Hälfte des An- die gleiche schraubenförmige Flügelwölbung hat wiealigned blades is half that of the same helical wing curvature as
laufdrehmoments eines Rotors mit schrägen Schau- die Schaufehl 5. Das Endstück wird in koaxialer Stel-running torque of a rotor with angled blade face 5. The end piece is in a coaxial position
feln und axialer Anströmung. Außerdem ist selbst bei lung damit am Gehäuse 2 angepreßt und starr befe-fields and axial flow. In addition, it is pressed against the housing 2 and rigidly
einer geringen Flügel-Sehnenlänge und einer niedri- 35 stigt.a small wing chord length and a low one.
gen Durchlaufgeschwindigkeit des Mediums ein sehr Flüssigkeit strömt von der stromauf gelegenenIn terms of the flow speed of the medium, a very liquid flows from the upstream
kleiner Einfallwinkel ausreichend für das stationäre Seite in den Durchflußmesser, geführt von den schrau-small angle of incidence sufficient for the stationary side in the flow meter, guided by the screw
Drehen. benförmigen Schaufeln 5, dann durch die Vorrich-Turn. ben-shaped blades 5, then through the device
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen an tung in dem ringförmigen Kanal umlaufend, dessenThe invention is based on embodiments of device in the annular channel circumferentially, its
Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeich- 40 zylindrische Wände von den Innenflächen des Ge-Hand of the drawing explained in more detail. In the drawing 40 cylindrical walls from the inner surfaces of the
nung zeigt häuses 2, der Auskleidung 6 und des Signalringes 9The illustration shows the housing 2, the lining 6 and the signal ring 9
Fig. 4 einen Turbinendurchflußmesser gemäß der und den Außenoberflächen der Endstücke 3, 10 undFig. 4 shows a turbine flow meter according to and the outer surfaces of the end pieces 3, 10 and
Erfindung, und -. der Turbinennabe 7 gebildet sind, und verläßt dieInvention, and -. the turbine hub 7 are formed, and leaves the
Fig. 5 eine Schnittansicht durch den Durchfluß- Vorrichtung, nachdem sie den Rotor in DrehungFigure 5 is a sectional view through the flow device after it has rotated the rotor
messer nach F i g. 4. 45 versetzt hat.knife according to fig. 4. 45 has moved.
In Fig; 5 sind Flansche 1 für die Rohre und ein Dann läuft der Rotor mit einer Winkelgeschwin-In Fig; 5 are flanges 1 for the pipes and a Then the rotor runs at an angular speed
Gehäuse 2 gezeigt, das ein druckfester rohrförmiger digkeit um, die proportional der Durchflußgeschwin-Housing 2 is shown, which has a pressure-resistant tubular flow around which is proportional to the flow rate
Behälter ist, Innenteile 3 bis IS enthält und an dessen digkeit ist, und ein Impuls wird jedesmal erzeugt,Container is, contains internal parts 3 to IS and is on its end, and a pulse is generated every time
Außenseite Flansche 1, ein Abnehmer 18 und sein wenn die Signalelemente des Ringes 9 an dem Ab-Outside flanges 1, a pick-up 18 and if the signal elements of the ring 9 on the
Halter 17 montiert sind. 50 nahmesegment 16 vorbeilaufen.Holder 17 are mounted. 50 take segment 16 pass by.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2890962 | 1962-07-10 | ||
| JP2891062 | 1962-07-10 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1473142A1 DE1473142A1 (en) | 1968-10-24 |
| DE1473142B2 DE1473142B2 (en) | 1974-11-14 |
| DE1473142C3 true DE1473142C3 (en) | 1975-07-03 |
Family
ID=26367054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19631473142 Expired DE1473142C3 (en) | 1962-07-10 | 1963-07-10 | Turbine flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1473142C3 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015111292B4 (en) | 2015-06-12 | 2017-05-24 | Institut Für Luft- Und Kältetechnik Gemeinnützige Gmbh | Device for controlling the outlet spin of a turbomachine |
-
1963
- 1963-07-10 DE DE19631473142 patent/DE1473142C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1473142A1 (en) | 1968-10-24 |
| DE1473142B2 (en) | 1974-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |