DE1548907A1

DE1548907A1 - Turbine counter

Info

Publication number: DE1548907A1
Application number: DE19661548907
Authority: DE
Inventors: Walter Wehner
Original assignee: Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1966-10-01
Filing date: 1966-10-01
Publication date: 1970-10-29
Also published as: DE1548907B2

Description

Sch. NS.

Turbinenzähler Die Erfindung bezieht sich auf Turbinenzähler mit zwei auf f einer gemeinsamen Welle fest angeordneten Rädern, von denen eines als Meßrad dient. Bei bekannten derartigen Geräten regelt ein vom Differenzdruck am Meßrad betätigtes Steuerorgan den Flüssigkeitsstrom. Das andere als Antrieb wirkende und die Me#flüssigkeit transportierende Rad ist häufig so ausgelegt, daß sein Fördervolumen geringer ist als das Fördervolumen des messenden Rades. Das Meßrad arbeitet dadurch als Pumpe und saugt die zu messende Flüssigkeit hinter dem ersten Rad soweit ab, bis vom oben erwähnten Ventil zwischen den Stellen vor und hinter dem Zweiten Rad Druckausgleich hergestellt ist. Dies ist möglich, so lange die Fördermenge des als Motor tätigen Flügelrades plus den Verlustmengen kleiner oder gleich dem Volumen ist, das der als Pumpe arbeitende Zihler fördern kann. Daraus geht hervor, daß die untere MeBbereichsgrenze durch das Verhältnis von Verlusten am Motor zur Fördervolumendifferenz zwischen Zdhler und Motor bestimmt wird, also der Pumpenleistung. Turbine meter The invention relates to turbine meter with two fixedly arranged wheels on a common shaft, one of which is a Measuring wheel is used. In known devices of this type, a regulates the differential pressure on Measuring wheel actuated control element the liquid flow. The other acting as a drive and the measuring fluid transporting wheel is often designed so that its delivery volume is less than the delivery volume of the measuring wheel. The measuring wheel works through it as a pump and sucks the liquid to be measured behind the first wheel so far, to from the valve mentioned above between the places in front of and behind the second wheel Pressure equalization is established. This is possible as long as the delivery rate of the as Motor operate impeller plus the loss amounts less than or equal to the volume that the meter working as a pump can deliver. It follows that the Lower measurement range limit through the ratio of losses at the engine to the difference in delivery volume between counter and motor is determined, i.e. the pump output.

Volumenzähler, beispielsweise Ovalradzähler, arbeiten günstiger als Turbinenzähler. Jedoch schon bei kleinen Zählern dieser Gattung wird das vorerwähnte Verhältnis sehr ungünstig, weil die eine Größe, der Spalt als Fläche, quadratisch, ja beinahe linear, weil die Spaltbreite bei kleineren und gröBeren Zählern nur unwesentlich verschieden ist, die andere Größe dagegen, die Meßkammervolumendifferenz, in der dritten Potenz abnimmt.Volume meters, for example oval gear meters, work cheaper than Turbine meter. However, this is already mentioned in the case of small meters of this type Ratio very unfavorable, because one size, the gap as an area, square, yes, almost linear, because the gap width is only insignificant for smaller and larger meters is different, the other size on the other hand, the measuring chamber volume difference in which third power decreases.

Ungünstiger noch liefen aber die Verhaltnisse bei Turbinenzählern der eingangs genannten Art, weil bei ici-en eine absperrende bewegliche Trennwand fehlt.The situation with turbine meters was even more unfavorable of the type mentioned at the beginning, because ici-en has a locking movable partition is missing.

Aufgabe der Erfindung ist es, den bei urbinenzählern mit zwei auf einer Welle angeordneten Rädern vorhandenen, nach unten ungünstigen Meßbereich bedeutend zu erweitern. Diese tießbereichserweiterung wird dadurch erreicht, daB vor dem treibenden Rad eine örtlich eine Druckdifferenz erzeugende Vorrichtung angeordnet ist, deren Seite niedrigeren Druckes mit dem Raum zwischen den beiden Rädern in Verbindung steht. Die den genannten Differenzdruck erzeugende Vorrichtung ka eine Meßblende, eine Venturidüse od. dgl. sein. Sie kann aber auch als ein in Durchflußrichtung in einem sich verjüngenden Teil des Strömungskanals beweglicher, unter der Wirkung einer Rückstellkraft stehender Drosselkörper ausgebildet sein. Als letztgenannte Vorrichtung wird zweckmäßig ein sogenannter Durchflußbegrenzer verwendet. Eine solche Anordnung wirkt sich insofern günstig aus, als bei geringen Druckdifferenzen die Durchflußleitung vollkommen geschlossen wird, so daß keine Schleichmengen fließen können. Ferner braucht das als Pumpe fungierende Rad nicht mehr pumpen. Der Motor und der Zähler können gleich gro# sein, wodurch das notwendige, vom Motor aufzubringende Drehmoment mit geringerem Differenzdruck erzeugt wird, und die spezifische Belastung geringer ist.The object of the invention is to improve the urbine meters with two A shaft arranged wheels existing, downwardly unfavorable measuring range significant to expand. This expansion of the flow range is achieved by the fact that in front of the driving Wheel a locally generating a pressure difference device is arranged, the Side of lower pressure in connection with the space between the two wheels stands. The device generating the said differential pressure ka a measuring orifice, a Venturi nozzle or the like. But it can also be used as a flow direction more mobile in a tapered part of the flow channel, under the action a restoring force standing throttle body be formed. As the latter A so-called flow limiter is expediently used. Such The arrangement has a beneficial effect, as the Flow line is completely closed so that no creeping amounts flow can. Furthermore, the wheel functioning as a pump no longer needs to pump. The motor and the counter can be the same size, whereby the necessary, to be generated by the engine Torque is generated with lower differential pressure, and the specific load is less.

Die untere Meßbereichagrenze wird durch die erfindungsgemäBe Ausbildung des Meßgerätes allein von den mechanischen Widerständen und Reibungsverlusten im Gerät bestimmt.The lower limit of the measuring range is achieved by the design according to the invention of the measuring device solely from the mechanical resistances and frictional losses determined in the device.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsmöglichkeiten der Brfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen : Figo 1 schematisch eine Bauart im senkrechten Schnitt, bei der die eine Druckdifferenz erzeugende Vorrichtung aus einem Durchflußbegrenzer besteht, Figc 2 eine weitere Gestaltungsmöglichkeit, vonach die Einschnürung des Durchflu#kanals eine venturiartige Düse ist und Fig. 3 die Anwendung des Prinzips bei einem Volumenzähler.The drawing shows several possible ways of creating the invention for example shown. They show: FIG. 1 schematically, a vertical type of construction Section in which the device generating a pressure difference consists of a flow limiter there is, Figc 2 a further design option, of which the constriction of the The flow channel is a venturi-like nozzle and FIG. 3 shows the application of the principle with a volume counter.

Die in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsmöglichkeit besitzt zwei auf einer Welle 1 angeordnete gleich gro#e Turbinenräder 2 und 3. In Strumungsrichtung ist vor den beiden Radern ein als Trennwandüimulator dienender Körper 4 in Gestalt eines trol) fenförmig-n Verschlußstückes angeordnet. Das letztere ist auf einer Welle 5 axial verschiebbar gelagert. Eine Feder 6 drückt es in der Ruhelage gegen eine Einschnürung 7. An der zwischen der Einschnürung 7 und dem tropfenförmigen Körper 4 befindlichen engsten Stelle sind über den Umfang verteilt eine Anzahl Bohrungen 8 vorgesehen. Weiterliin befinden sich hinter dem Turbinenrad 2 mehrere Bohrungen 9. Beide Bohrungsgruppen 8 und 9 rnünden jeweils in Ringkanäle 10 bzw. 11, die durch eine Leitung 12 miteinander verbunden sind.The embodiment shown in FIG. 1 has two options Turbine wheels 2 and 3 of the same size arranged on a shaft 1. In the direction of flow a body 4 serving as a partition wall simulator is in shape in front of the two wheels a trol) fen-like-n locking piece arranged. The latter is on one Shaft 5 is axially displaceable. A spring 6 presses it against in the rest position a constriction 7. At the between the constriction 7 and the teardrop-shaped Body 4 located narrowest point are distributed over the circumference a number of holes 8 provided. There are also several bores behind the turbine wheel 2 9. Both groups of holes 8 and 9 run into annular channels 10 and 11, respectively, which pass through a line 12 are connected to one another.

Zu Beginn einer Messung wird vom DurchfluBmedium der Körper 4 mit Druck beaufschlagt. Gegen den Druck der Feder 6 gibt er einen entsprechenden Querschnitt im Binlaufstutzen frei, so daß das Durchflußmedium in das Zählergehause strömen kann, woben reich der engsten Stelle der Einschnürung 7 ein Unterdruck besteht. Durch die Bohrungen p, die Leitung 12 und die Bohrumgen 8 findet ein Rückstrom vom Raum zwischen den beiden Rader zur eingeengten Stelle bei 7 statt. Infolgedessen ist bis hinter dem in Strömungsrichtung vorne liegenden Turbinenrad 2 ein Druckgefälle vorhanden, durch welches es in Drehung versetzt wird. Auf Grund der starren Verbindung des Rades 2 durch die Welle 1 mit dem Turbinenrad 3 dreht auch dieses mit. Durch Regelung des Rückstromes ist es möglich, vor dem messenden Turbinenrad 3 den Druck so weit abzubauen, wie dies zum Druckausgleich zur Stelle hinter dem Rad 3 erforderlich ist.At the beginning of a measurement, the body 4 with Pressure applied. Against the pressure of the spring 6 it gives a corresponding cross section in the inlet connection free so that the flow medium flows into the meter housing can, wherein the narrowest point of the constriction 7 is rich in a negative pressure. Through the holes p, the line 12 and the Bohrumgen 8 there is a backflow from Space between the two wheels to the narrowed point at 7 instead. Consequently is a pressure gradient up to the turbine wheel 2 at the front in the direction of flow present, by which it is set in rotation. Because of the rigid connection of the wheel 2 through the shaft 1 with the turbine wheel 3 also rotates this with. By It is possible to regulate the return flow, in front of the measuring turbine wheel 3, the pressure to reduce as much as necessary to equalize the pressure at the point behind the wheel 3 is.

Der als Trennwandsimulator dienende Körper 4 ist sowohl zur Erzeugung des Differenzdruckes in der Höhe als auch zum Ausgleich der Antriebsenergie des gesamten Gerätes erforderlich.The body 4 serving as a partition wall simulator is both for generation the differential pressure in height as well as to compensate for the drive energy of the entire device is required.

Die Regelung des Rückstromes erfolgt über ein Ventil 13. Dieses öffnet infolge des Differenzdruckes, der zwischen der Drosselstelle bei 7 und dem Eingang der Leitung 12 bzw. an den Bohrungen 9 herrscht. Vor und hinter dem Turbinenrad 3 wird dber Druckabgriffsstellen 14 und 15 der Druck in einer durch eine hochflexible Membran 16 geteilten Druckausgleichskammer 17 verglichen und damit ein schon auf geringste Druckunterschiede ansprechender und mit der Membran 16 verbundener Schieber 18 bewegt. Dieser Schieber ist druckentlastet, so daß keine Rückwirkungen auftreten können. Je nachdem, mit welchem Querschnitt ein Durchlaß 19 durch den Schieber 18 freigegeben wird, öffnet ein Ventilkegel 20 des Ventils 13 mehr oder weniger. Der Durchfluß durch die Leitung 12 wird dadurch geregelt, daß sich vor und hinter dem messenden Turbinenrad 3 gleicher Druck einstellt. Es ist damit eine vollkommene Viskosi-tätsunabhängigkeit und hohe Meßgenauigke. it über einen sehr weiten Meßbereich gegeben.The return flow is regulated via a valve 13. This opens due to the differential pressure between the throttle point at 7 and the inlet the line 12 or the bores 9 prevails. In front of and behind the turbine wheel 3, the pressure is applied in a highly flexible manner via pressure tapping points 14 and 15 Diaphragm 16 divided pressure equalization chamber 17 compared and thus an already on smallest pressure differences appealing and connected to the membrane 16 slide 18 moves. This slide is relieved of pressure so that there are no repercussions may occur. Depending on the cross section with a passage 19 through the Slide 18 is released, a valve cone 20 of valve 13 opens more or more fewer. The flow through the line 12 is regulated by the fact that before and sets the same pressure behind the measuring turbine wheel 3. So it is one complete independence of viscosity and high measuring accuracy. it about a very wide measuring range given.

In der Fige 2 ist eine Bauart veranschaulicht, bei der auf einen Trennwandsimulator verzichtet ist. Zur Erzeugung des notwendigen Differenzdruckes ist eine Einschnürung 21 vorgesehen. In einer Rückstromleitung 22 ist ein von Hand einstellbares Drosselorgan 23 eingebaut. Da der Druckverlust eines Turbinenzählers etwa dem Durchfluß proportional verläuft, kann über einen Differenzdruck nahe Null am messenden Turbinenrad 3 durch einmaliges Einstellen von Hand deu Drosselorgans 23 einreguliert werden. Erforderlichenfalls kann der Durchfluß durch die Rückstromleitung 22 nach zusätzllch mittels eines federbelastenden, bei steigendem Durchfluß durch eine Einrichtung 24 so korrigiert werden, daß der Differenzdruck Null am Meßrad 3 tuber einen weiten Bereich nahezu erhalten bleibt. Der Meßbereich kann, bedingt durch den fehlenden Trennwandsimulator und einer Druckvergleichskammer, naturgemäß nicht so groß sein als bei der Bauart nach der Fig. l, dafür ist aber der Aufbau einfacher und dementsprechend billiger.In FIG. 2, a design is illustrated in which a partition wall simulator is waived. A constriction is used to generate the necessary differential pressure 21 provided. A manually adjustable throttle element is located in a return flow line 22 23 installed. Since the pressure loss of a turbine meter is roughly proportional to the flow runs, can through a differential pressure close to zero at the measuring turbine wheel 3 one time setting by hand the throttle member 23 can be adjusted. If necessary can the flow through the return flow line 22 after additional means of a spring-loaded, be corrected with increasing flow through a device 24 so that the Differential pressure zero at the measuring wheel 3 is almost maintained over a wide range. The measuring range can, due to the missing partition wall simulator and a pressure comparison chamber, naturally not be as large as in the case of the design according to FIG. 1, but it is the structure is simpler and accordingly cheaper.

Die Figo 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Volunenzähler (Ovalradzähler). Die beiden in Meßkammern 25 und 26 lagegleich eingesetzten Ovalradpaare 27 und 28 sind über Zahnräder 29 so miteinander verbunden, daß sie synchron laufen.3 shows the application of the invention to a volume counter (Oval gear meter). The two oval gear pairs inserted in the measuring chambers 25 and 26 in the same position 27 and 28 are connected to one another via gears 29 so that they run synchronously.

Die Inhalte beider Meßkammern sind gleich. In Strömungarichtung vor ihnen ist ein federbelastates Sperrglied 30 angeordnet. O. ffnungen 31 sind an der für den Kinus-Druckabgriff günstigsten Stelle angeordnet. Sie munden in einen Ringkanal 32, der über eine Leitung 33 Verbindung mit einem Ratel 34 zwischen den Ovalradpaaran 27 und 28 hat. Die Leitung 33 wird durch ein Ventil 35 abgesperrt, welches durch eine Membran 36 verstellbar ist. Die Membran 36 teilt eine Kammer in zwei Räume 37 und 38 die ihrerseits mit den iäwnen vor und hinter dem Ovalradpaar 28 entsprechend Verbindung haben, daß sich der in ihnen herrschende Druck übertragen kann. Bei auftretender Druckdifferenz wird das Ventil 35 durch Verschieben der Membran 36 derart verstellt, bis sieh der Druck ausgleicht und der Zähler bzw. das Ovalradpaar 28 angetrieben wird und ohne Differenzdruck läuft.The contents of both measuring chambers are the same. Forward in the direction of flow a spring-loaded locking member 30 is arranged on them. O. openings 31 are at the for the Kinus pressure tap the most favorable position is arranged. They mouth into a ring canal 32, which is connected via a line 33 to a ratchet 34 between the pair of oval gears 27 and 28 has. The line 33 is blocked by a valve 35, which through a membrane 36 is adjustable. The membrane 36 divides a chamber into two spaces 37 and 38 which in turn with the iäwnen in front of and behind the pair of oval gears 28 accordingly Have a connection so that the pressure prevailing in them can be transferred. When Pressure difference, the valve 35 is adjusted by moving the membrane 36 in such a way that until the pressure equalizes and the counter or the pair of oval gears 28 is driven and runs without differential pressure.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Turbine meter with two on one common shaft fixed wheels, one of which is the other as a measuring wheel serving drives and a control element regulates the flow of liquid, characterized in that that in front of the driving wheel (2 or 27) a locally generating a pressure difference Device (4, 7 or 21 or 30, 32) is arranged, the side of which is lower pressure with the space between the two wheels (2, 3 or pairs of wheels 27, 28) in connection stands.

2.) Turbine meter according to claim 1, characterized in that the a differential pressure generating device od a measuring orifice, venturi nozzle. Like. (7, 21, 32) is.

3.) turbine meter according to claim 1, characterized in that # as Differential pressure generating device a in the flow direction in a tapering Part of the flow channel more mobile, under the action of a restoring force Throttle body (4, 30) is used.

4.) Turbine meter according to claim 1 and / or one of the following, characterized characterized in that the connection between the low pressure side and the space between the two counters regulating or. is lockable.

5.) Device according to claim 1 and one or more of the following, characterized by its use in volume counters (Cval wheel meters).