DE1473156C

DE1473156C - Flow meter

Info

Publication number: DE1473156C
Application number: DE19641473156
Authority: DE
Inventors: Robert B Eastleigh Misselke Kurt Arthur Robert Fareham Hampshire Matthews (Großbritannien)
Original assignee: The Plessey Uk Ltd , Ilford, Essex (Großbritannien)
Priority date: 1963-06-21
Filing date: 1964-06-20
Publication date: 1973-06-14

Description

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bes hervorgerufen wird, der auf jeden Rotor ein- 'sich axial erstreckende Schaufeln sein, und dädürelibes is caused by the axially extending blades on each rotor, and dädüreli

wirkt, als die Druckdifferenz verwendet, die auf ent- wird ein Tdrsiöhsm'eßrbtör. gebildet: Die stationärenacts as the pressure difference used, which is created on a Tdrsiöhsm'eßrbtör. formed: The stationary

sprechende Endflächen des gleichen Rotors in ehtge- Verkreidüngskörperteile 2; 3 uifid 6 sind axial durchspeaking end faces of the same rotor in ehtge-chalking body parts 2; 3 uifid 6 are axially through

geilgesetzter Richtung einwirkt·, ürn diesen Axial- fluchtende Bühdteile 13 verlängert, von derifen sichIn the opposite direction, axially aligned Bühdteile 13 are extended, from which they extend

schub zu kompensieren. 5 jeder in die unmittelbare Nähe äe'r benachbartento compensate for thrust. 5 each in the immediate vicinity of the neighboring one

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß für ir- Endfläche des Rotornabenabschnittes 4 oder 5 derThe invention is based on the fact that for ir end face of the rotor hub section 4 or 5 of the

gendeinen geradlinigen Kanalabschnitt, der gleiche Geschwindigkeits- oder Torsionsräder hin erstreckt.a straight channel section that extends the same speed or torsion wheels.

Einlaß- und Auslaßquerschnitte aufweist, die axialBÜ Dadurch Werden Kammern 14, 15, 16 und 17 zwi-Has inlet and outlet cross-sections, which are axialBÜ This means that chambers 14, 15, 16 and 17 between

Kräfte, die auf den Kanalabschnitt einwirken, der sehen der Endwandung eines jeden NabenabschnittesForces acting on the channel section see the end wall of each hub section

sich mit der Strömung in Berührung befindet, gleich io und dem benachbarten stationären Teil gebildet,is in contact with the flow, formed equal to io and the neighboring stationary part,

der besagten Querschnittsfläche sind, multipliziert Eine Endwandung einer jeden Kammer wird durchof said cross-sectional area, multiplied by an end wall of each chamber

mit der Differenz der Drucke des fluiden Mediums eine Oberfläche am Ende des benachbarten Drehna-with the difference in the pressures of the fluid medium, a surface at the end of the adjacent rotary

an der Einlaß- und an der Auslaßseite, und daß, benabschnittes gebildet, und der Flächeninhalt dieserat the inlet and on the outlet side, and that, benabschnittes formed, and the area of this

wenn dieser Kanalabschnitt ein Strömungshindernis Oberfläche ist gleich dem wirksamen Querschnitt desif this channel section is an obstacle to flow, equal to the effective cross-section of the surface

enthält, wie beispielsweise die Schaufeln eines Ge- 15 Strömungsweges zwischen der Kanalwandung 1 undcontains, such as the blades of a Ge 15 flow path between the channel wall 1 and

schwindigkeitsmeßrades oder eines Torsionsmeßro- dem Verkleidungskörper.speed measuring wheel or a Torsionsmeßro- the fairing body.

tors, der Anteil des Druckabfalles, der durch viskose Um die Axialdruckkräfte abzugleichen, die die Verluste an der glatten äußeren Kanalwand erzeugt Strömung durch den Kanal an den Drehkörpern erwird und damit der Anteil des Axialdruckes, der auf zeugen, wird der Strömungsweg im Kanal zwischen die äußere Kanalwand ausgeübt wird, verglichen mit 20 den beiden Drehkörpern mittels einer Abzweigung dem Druckunterschied, der durch die Druckkraft er- 18 abgezapft. Über geeignete Bohrungen 19, 20 in zeugt wird, die auf das Geschwindigkeitsmeßschau- den Verkleidungskörpern 2 und 3 wird der Druck, felrad und auf den Torsionsrotor ausgeübt wird, der im Kanal zwischen dem Geschwindigkeitsrad und "\ klein ist, und daß deshalb der Axialdruck, der auf je- dem Torsionsrad auftritt, den Kammern 14 und 17 den Rotor einwirkt, im wesentlichen dadurch abge- 25 an den äußeren Enden der Naben des Geschwindigglichen werden kann, daß jeder Rotor außerhalb des keks- und Torsionsrades zugeleitet. Zwei weitere Strömungsquerschnittes mit zwei entgegengesetzten Ausgleichskanäle 21 und 22 leiten die Drucke, die Oberflächen versehen wird, und zwar mit einer an am Einlaß zum Geschwindigkeitszählrad und am der Auslaßseite des Rotors, wobei diese Flächen Auslaß des Torsionsmeßrades herrschen, den Kamgleich dem wirksamen Querschnitt des Kanals sind, 30 mem 15 und 16 zu, damit diese Drucke auf die inne- und wobei der Druck an der Einlaßseite des Rotors ren Endflächen des Geschwindigkeitszählrades und zu der einen der besagten Oberfläche geführt wird, des Torsionsmeßrades einwirken können, die an der Auslaßseite angeordnet ist, und umgekehrt. Die Arbeitsweise der im vorstehenden beschriebe-tors, the portion of the pressure drop that is caused by viscous flow through the channel to the rotating bodies and thus the portion of the axial pressure that is generated by the flow path in the channel between the outer channel wall is exerted, compared with the two rotating bodies by means of a branch, the pressure difference that is tapped by the pressure force. Via suitable bores 19, 20 in it is shown that the pressure on the speed measuring body 2 and 3 is exerted on the wheel and on the torsion rotor, which is small in the channel between the speed wheel and "\ , and that therefore the axial pressure, which occurs on every torsion wheel, the chambers 14 and 17 the rotor acts, can essentially be reduced at the outer ends of the hubs of the speed that each rotor is fed outside the biscuit and torsion wheel Opposite compensating channels 21 and 22 conduct the pressures that are provided on surfaces, with one at the inlet to the speed counting wheel and one on the outlet side of the rotor, these areas dominating the outlet of the torsion measuring wheel, which are equal to the effective cross section of the channel, 30 mem 15 and 16 to, so that these pressures on the inner and whereby the pressure on the inlet side of the rotor Ren end surfaces of the Ges speed counting wheel and to which one of said surfaces is guided, can act of the torsion measuring wheel, which is arranged on the outlet side, and vice versa. The mode of operation of the above-described

Bei einer bevorzugten Ausführungsform können nen Meßeinrichtung ist die folgende:In a preferred embodiment, the measuring device can be as follows:

die zum Abgleich des Axialschubes dienenden Ober- 35 Die Führungs- und Ablenkflügel 10 können derartthe upper 35 used to adjust the axial thrust. The guide and deflecting vanes 10 can thus

flächen in an sich bekannter Weise die Endflächen verstellbar ausgebildet sein, daß die Anstellwinkelsurfaces in a manner known per se, the end surfaces can be designed to be adjustable that the angle of attack

der Naben der beiden Rotoren sein. dieser Flügel 10 durch eine nicht dargestellte Ein-be the hubs of the two rotors. this wing 10 by a not shown input

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung richtung einstellbar sind. Diese Flügel 10 erteilen beiThe invention is intended to be adjustable in the following description direction. These wings 10 grant at

unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert wer- jeder gegebenen Einstellung der Strömung eine Wir-with reference to the drawing, any given setting of the flow will have an effect

den, die schematisch einen Axialschnitt eines Strö- 40 belung, deren Umfangsgeschwindigkeit proportionalthe, which schematically shows an axial section of a turbulence 40 whose peripheral speed is proportional

mungsmeßgerätes darstellt. zur Geschwindigkeit der Strömung längs des Füh-measuring device represents. the speed of the flow along the guide

In einem Kanalwandungsabschnitt 1 wird die rungskanals 1 ist. Das Turbinenrad 4, welches inner-In a channel wall section 1, the approximately channel 1 is. The turbine wheel 4, which inside

durch A bezeichnete Strömung eines fluiden Medi- halb des ringförmigen Kanals axial angeordnete Flü-indicated by A flow of a fluid medium of the annular channel axially arranged flow

ums durch einen Verkleidungskörper, der zwei sta- gel oder Schaufeln 11 aufweist, ist stromabwärts vonaround by a fairing body, which has two stacks or blades 11, is downstream of

tionäre Verkleidungsäbschnitte 2 und 3 und zwei 45 den Abweis- oder Ablenkflügeln 10 angeordnet, sotionary Verkleidungsäbschnitte 2 and 3 and two 45 arranged the deflector or deflector 10, so

drehbare Nabenabschnitte 4 und 5 aufweist, auf daß sich dieses Turbinenrad mit einer Drehzahlhas rotatable hub sections 4 and 5, so that this turbine wheel rotates at a speed

einen ringförmigen Kanalabschnitt eingeengt, der der dreht, die proportional zur vorgenannten Wirbe-narrowed an annular channel section, which rotates the proportional to the aforementioned vortex

Wandung 1 benachbart liegt. Die beiden drehbaren lungsgeschwindigkeit ist. Wie bereits beschrieben, istWall 1 is adjacent. The two rotatable lung speed is. As already described, is

Nabenabschnitte 4 und 5 sind in axialer Richtung im Führungskanal 1 stromabwärts von den Turbinen-Hub sections 4 and 5 are in the axial direction in the guide channel 1 downstream of the turbine

durch eine stationäre geflanschte Trennwandung 7 50 flügeln 11 ein Torsionsmeßbauteil 5, 12 angeordnet,through a stationary flanged partition wall 7 50 blades 11 a torsion measuring component 5, 12 is arranged,

voneinander getrennt, die eine äußere zylindrische der Reaktorflügel 12 trägt, die derart ausgebildetseparated from each other, which carries an outer cylindrical of the reactor blades 12, which are so formed

Oberfläche 6 aufweist, die mit den Oberflächen der sind, daß diese die Wirbelströmung, welche aus denHas surface 6, which are with the surfaces of that this is the vortex flow, which from the

Nabenabschnitte 4 und 5 fluchtet. In der Mitte der Turbinenflügeln 11 austritt, in eine reine Axialströ-Hub sections 4 and 5 are aligned. In the middle of the turbine blades 11 emerges into a pure axial flow

Trennwandung7 ist ein Tragkörper 8 angeordnet, mung umwandeln, die gleich der ist, die bei 2 eintritt.Separating wall 7, a support body 8 is arranged to convert mung which is the same as that which occurs at 2.

der die stationären Teile von zwei Saphirlagern 9 55 Um zu ermöglichen, daß das dabei sich ergebendeof the stationary parts of two sapphire bearings 9 55 To enable the resulting

aufnimmt, welche die benachbarten inneren Enden Reaktionsdrehmoment gemessen werden kann, istrecords which the adjacent inner ends reaction torque can be measured is

der Rotornaben 4 und 5 tragen. Die stationären Teile der Reaktionsmeßbauteil 5, 12 in entsprechenderof the rotor hubs 4 and 5. The stationary parts of the reaction measuring component 5, 12 in a corresponding manner

ähnlicher äußerer Saphirlager sind in den Verklei- Weise ausgebildet. Es wird die Verdrehung einersimilar outer sapphire bearings are designed in the dressing manner. It becomes twisting one

dungskörpern 2 und 3 angeordnet. Welle unter der Einwirkung des Reaktionsdrehmo-training bodies 2 and 3 arranged. Shaft under the action of the reaction torque

Ein Satz von Einlaßführungsschaufeln 10, die eine 60 mentes durch einen nicht dargestellten Drehmomen-A set of inlet guide vanes 10, which a 60 Mentes by a torque not shown

Wirbelung erzeugen, die proportional zur Axialge- tenmesser gemessen. Die Turbinendrehzahl wirdGenerate eddies that are proportional to the axial tensometer measured. The turbine speed will

schwindigkeit der Strömung ist, ist im Ringraum zwi- durch eine geeignete Einrichtung gemessen, die derspeed of the flow is measured in the annulus between by a suitable device that the

sehendem Verkleidungskörper 2 und der Wandung 1 Drehung der Turbine einen minimalen WiderstandSeeing fairing body 2 and the wall 1 rotation of the turbine has a minimal resistance

angeordnet. Der Nabenabschnitt 4 trägt axial sich er- entgegensetzt. Die Strömungsmenge wird durch denarranged. The hub section 4 is axially opposed to one another. The flow rate is determined by the

streckende Geschwindigkeitsschaufeln 11, wodurch 65 Quotienten des Drehmomentes bestimmt, das bei 5,stretching speed blades 11, whereby 65 determines the quotient of the torque, which at 5,

ein Geschwindigkeitsmeßrotor gebildet wird. Der 12 ermittelt wird, dividiert durch die Drehzahl odera speed measuring rotor is formed. The 12 is determined divided by the speed or

Nabenabschnitt 5 ist mit Schaufeln 12 ausgestattet, Geschwindigkeit, die bei 4,11 ermittelt wird.Hub section 5 is equipped with blades 12, speed determined at 4.11.

und diese Schaufeln können ebenfalls geradlinige, Es sei bemerkt, daß die dargestellte und beschrie-and these blades can also be rectilinear, It should be noted that the one shown and described

bene Ausführungsform lediglich als zum Zwecke der Erläuterung gegeben zu betrachten ist und daß diese Ausführungsform ganz allgemein abgeändert werden kann, und zwar insbesondere hinsichtlich der Art und Weise, in der die Verbindungen zwischen den Nabenendflächen und den entsprechenden Teilen des Kanals hergestellt werden. Weiterhin können, falls gewünscht, geeignete Ausgleichskanäle anstatt in den stationären Teilen des Gerätes in den Rotoren vorgesehen sein.The above embodiment is to be regarded as given for illustrative purposes only and that this Embodiment can be changed in general, in particular with regard to Art and manner in which the connections between the hub end surfaces and the corresponding parts of the Canal are made. Furthermore, if desired, suitable compensation channels can be used instead of in the stationary parts of the device can be provided in the rotors.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 ■. 2 action, where the flow rate results as patent claims · quotient of the two measurements and in which case to compensate for the acting on the speed measuring rotor and on the torque reactor

1. Flow rate measuring device, in which 5 axial thrusts of the upstream surface of a measuring channel through which the flow flows, rotational speed measuring rotor a reduced static with a circular cross-section a stationary, the pressure and the downstream surface of the rotary flow mass a circulating movement around the torque reactor an increased static pressure to-channel axis deflecting device, which is guided, according to patent 1,284,647.
Rotational speed measuring rotor for measuring the resulting torque, the axial thrust of the rotary speed measuring torque reactor is compensated by the fact that in the continuous flow this circular motion of a torque reaction that occurs in the continuous flow is compensated for Contains, where the flow effort is, and that the reduced static pressure in quantity as the quotient of the two measurements results in 15 of this narrowing of an area on the upstream and which is supplied to compensate for the surface of the rotor directed to the Rotation speed measurement rotof and on the torques ^ - for the measurement of the rotational speed used reactor-acting axial thrust which is upstream. The axial thrust of the torque reactor is compensated for by the fact that an actuator is supplied with an increased pressure to a surface at the reduced static pressure and the downstream end of the torque reactor, which is located at the downstream end of the torque reactor is created - after the downstream end of the rotor by a patent 1,284,647 - characterized by a diffuser part in the flow chamber.

arranged in the fixed part of the device.

Nete pressure lines (18, 19, 20; 21, 22), 25 tent and in the thrust compensation of Ströwelche on the upstream, in an measurement measuring devices, as they are known from the French outside of the von der Strö- see patents 1306324 and 1296 ^ 1 ring-like measuring channel through which flow is measured, a compensation pressure is artificially arranged and this cross-section is generated, for example by a venturi section, end surfaces of the same area of the speed measuring tube 30, a diffuser or an opening or a channel gate (4, 11) and of the torque rotor (5, 12) with a narrowed flow cross section. Wenti the acting chambers (14, 16) change the flow rate in the measuring duct more than in a very nal at the downstream end of the relevant narrow area, with changes also fending rotor (4, 5) and that on the downstream ge - _{m is} the relationship between the flow directors and directed end faces of the two rotors (4, 5) 35 to the pressure drop occur can very easily in dieeinwirkenden chambers (15, 17) the sen in's measuring extra facilities that a Abgleichnal located at the downstream end of the generate the relevant pressure, critical Reynold's numbers occur on the rotor (4, 5) prevailing static pressure, namely at flow values which lead to a great deal of, with the separation of those on the downstream being different from those at which critical Reynold'-directed End face of the speed measuring rotor (4, 40 see numbers on the rotor, whose thrust was cut off) acting chamber. (15) and which should be on the same.

upstream end face ües torsion. The invention is based 'on the object _to provide a tenreaktorrotors (5) .einwirkende chamber (16) Axialschubkompensation in such measuring instruments, a at the edge of the end faces with the two, said gene in the Kompensationseinrichtun rotors (4, 5) cooperating stationary 45 no critical Reynöld numbers occur Trennwandüng (7.6) is provided. , , , be able.

2. Flow meter according to claim 1, according to the invention this is achieved in that characterized in that the pressure lines for balancing the fixed part of the device Axi ^ thrust serving surfaces are arranged in per se, which are known to the au.f the upstream court Way, the end faces of the hubs of the 50 th, in a manner known per se outside of the both rotors (4, 5) are. "the ring-like measuring channel cross-section through which the flow flows arranged end surfaces of the speed measuring rotor with the same surface area as this cross-section and the torque rotor acting cam-

_______ 55 not the one located downstream in the measuring channel

End of the relevant part RötörS and the one on the downstream directed end faces of the two rotors

'■ - <>' _r acting chambers in the measuring channel on the downstream

the end of the rotor in question -

The invention relates to a flow rate measuring system to guide the static pressure, with the separation device in which a chamber that flows through the flow on the downstream end face of the Drehsener measuring channel with a circular cross-section has a number measuring rotor and that acts on the stationary, the flow mass an end face of the deflection device acting on the edge of this device, a rotational speed measuring rotor for measuring the end faces produced by the two rotors working together with the two rotors and a stationary partition wall is provided.
Torque reactor rotor for measuring a through In an advantageous manner, the same pressure

this orbital movement generated torque difference, which is caused by the generation of the axial