DE1623946C3

DE1623946C3 - Impeller knife

Info

Publication number: DE1623946C3
Application number: DE19671623946
Authority: DE
Inventors: Martial Bagneux Hauts-de-Seine Muger (Frankreich)
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1966-02-21
Filing date: 1967-01-20
Publication date: 1976-11-04

Description

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Die Erfindung betrifft einen Flügelradmesser zum Messen des Durchflußstromes eines Strömungsmittels in einem Rohr, mit einer in dem Rohr in Längsrichtung angeordneten Welle, die mit dem Flügelrad fest verbunden ist, das außen mindestens einen Antriebsflügel trägt, der in einem ringförmigen Strömungsmitteldurchlaß angeordnet ist, mit einem Zähler, der mit der Welle zusammenwirkt und die Anzahl ihrer Umdrehungen zählt, mit einem in dem Rohr stromaufwärts des Flügelrads angeordneten Nabengehäuse, das das Strömungsmittel vorzugsweise auf den Antriebsflügel leitet, und mit einer in einer Ringkammer angeordneten Bremsturbine, die aus in bezug auf das Rohr feststehenden Flügeln und mit diesen zusammenwirkenden beweglichen Flügeln besteht, die durch die Welle in Rotation versetzt werden.The invention relates to an impeller meter for measuring the flow rate of a fluid in a tube, with a shaft arranged in the tube in the longitudinal direction, which is firmly connected to the impeller is on the outside carries at least one drive vane which is in an annular fluid passage is arranged, with a counter that cooperates with the shaft and the number of its revolutions counts, with a hub housing located in the tube upstream of the impeller, which carries the fluid preferably directs on the drive vane, and with one arranged in an annular chamber Brake turbine made up of vanes that are fixed with respect to the pipe and that are movable in cooperation with them There are wings that are set in rotation by the shaft.

Bei bekannten Flügelradmessern dieser Art (FR-PS 19 532) hat die Bremsturbine die Aufgabe, den Einfluß der Viskosität auf die Fehlerkurve des betreffenden Flügelradmessers durch ein Gegendrehmoment zu kompensieren. Es bleibt aber der Nachteil bestehen, daß das Meßergebnis bei hohen Drehzahlen durch die von der erzeugten axialen Schubkraft hervorgerufenen Lagerreibungen und bei kleinen Drehzahlen durch die trockenen Lagerreibungen verfälscht wird. Die Meßgenauigkeit wird außerdem durch die Lagerabnutzung beeinträchtigt. Ferner ist bei dem bekannten Flügelradmesser nachteilig, daß für die Bremsturbine eine gesonderte Ringkammer erforderlich ist. Durch diese zusätzliche Ringkammer ergibt sich ein komplizierter Gehäuseaufbau mit großer radialer Abmessung, der die Montage und die Wartung des Flügelradmessers erschwert.In known vane knives of this type (FR-PS 19 532), the brake turbine has the task of influencing the viscosity on the error curve of the relevant impeller blade by a counter torque compensate. But there remains the disadvantage that the measurement result at high speeds by the Bearing friction caused by the generated axial thrust and at low speeds by the dry bearing friction is falsified. The accuracy of the measurement is also affected by bearing wear impaired. Another disadvantage of the known vane knife is that a separate one for the brake turbine Annular chamber is required. This additional annular chamber results in a complicated housing structure with a large radial dimension, which complicates the assembly and maintenance of the impeller blade.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden. einen Flügelradmesser zu schaffen, der einen einfacheren Aufbau und eine größere Meßgenauigkeit hat.The object is to be achieved by the invention. to create a vane knife that is a simpler one Structure and has a greater measurement accuracy.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Flügelradmesser der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved in an impeller knife of the type mentioned by the in the characterizing part of claim 1 specified features solved.

Erfindungsgemäß wird durch die Bremsturbinc ein dem Drehmoment des Flügelrades entgegenwirkendes Bremsmoment mit genau festgelegtem Verlauf und außerdem eine die axiale Schubkraft kompensierende Schubkraft erzeugt. Gleichzeitig wird der Schlupf vergrößert, so daß für eine gegebene Drehzahl des Flügelrades eine größere Strömungsmenge zulässig ist und das Flügelrad mit einer größeren Reynoldschen Zahl arbeitet. Bei dem Flügelradmesser nach der Erfindung bleibt deshalb die Strömungsmenge in einem großen Meßbereich proportional zu der Drehzahl des Flügelrades. Ein solcher Flügelradmesser kann ohne Änderung seiner anfänglichen Eichung entweder mit einem Strömungsmittel anderer Art oder mit dem gleichen Strömungsmittel bei anderen Temperatur- und/oder Druckbedingungen verwendet werden.According to the invention, the brake turbine acts against the torque of the impeller Braking torque with a precisely defined course and also one that compensates for the axial thrust Thrust generated. At the same time, the slip is increased, so that for a given speed of the impeller a larger flow rate is permissible and the impeller with a larger Reynolds number is working. In the impeller knife according to the invention, therefore, the flow rate remains large Measuring range proportional to the speed of the impeller. Such an impeller knife can be used without modification its initial calibration either with a different type of fluid or with the same fluid Fluids can be used at different temperature and / or pressure conditions.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Meßgenauigkeit durch die Abnutzung der Lager nicht beeinträchtigt v.ird, da diese Abnutzung zu dem Anwachsen des Widerstandsmomentes nur zu einem sehr kleinen Bruchteil beiträgt.Another advantage is that the accuracy of the measurement is not affected by wear on the bearings v.will, since this wear only leads to a very small increase in the section modulus Fraction contributes.

Im Gegensatz zu dem bekannten Flügelradmesser befindet sich bei dem Flügelradmesse'- nach der Erfindung die Ringkammer, in der die Bremsturbine angeordnet ist, in dem Raum innerhalb des Flügelrades, d. h. es wird der innerhalb des Flügelrades ohnehin vorhandene tote Raum für die Unterbringung der Bremsturbine ausgenutzt. Es ist deshalb nicht mehr erforderlich, außen an dem Gehäuse eine weitere Ringkammer für die Bremsturbine anzubringen. Dadurch ergibt sich ein kompakterer Aufbau des Flügelradmessers und seine Montage und seine Wartung werden erleichtert.In contrast to the known impeller knife, the impeller measuring device according to the invention is located the annular chamber in which the brake turbine is arranged in the space inside the impeller, d. H. it becomes the dead space, which is already present within the impeller, for accommodating the brake turbine exploited. It is therefore no longer necessary to have another annular chamber on the outside of the housing to attach for the brake turbine. This results in a more compact structure of the impeller knife and its Assembly and its maintenance are made easier.

Weiterbildungen des Flügelradmessers nach der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the impeller knife according to the invention form the subject of the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Flügelradmesser nach der Erfindung,F i g. 1 shows a schematic longitudinal section through the impeller blade according to the invention,

F i g. 2 einen Schnitt auf der Linie x-y (in der durch den Pfeil Fangedeuteten Strömungsrichtung gesehen), undF i g. 2 shows a section on the line xy (seen in the direction of flow indicated by the arrow F), and

Fig.3 eine Ansicht des stromaufwärts gelegenen Nabengehäuses des Flügelradmessers nach der Erfindung (entgegen der Richtung des Pfeils Fgesehen).Figure 3 is a view of the upstream Hub housing of the impeller blade according to the invention (seen against the direction of arrow F).

F i g. 1 zeigt einen Flügelradmesser, der ein stromaufwärts liegendes Nabengehäuse la und ein stromab-F i g. 1 shows an impeller knife, which has an upstream hub housing la and a downstream

wärts liegendes Nabengehäuse \b aufweist, die im Innern eines Rohres 2 befestigt sind, in dem das zu messende Strömungsmittel in der Richtung eines Pfeils F durch einen ringförmigen Durchlaß 3 fließt. Das Durchflußstromzählwerk mit einem Zeiger 4, der von einer Zwischenwelle 5 angetrieben wird, ist in einem Gehäuse 6 untergebracht. Die Drehbewegung einer Antriebswelle 7, welche in Lagern 8 und 9 in dem stromabwärts gelegenen Nabengehäuse \b gelagert i>t. wird über Kegelräder 10 und 11 auf die Zwischenwelle 5 übertragen. Das Kegelrad 10 ist fest mit der Zwischenwelle 5 verbunden, während das Kegelrad 11 fest mit der Antriebswelle 7 verbunden ist, auf der das Flügelrad befestigt ist. Das Rügelrad besteht aus Antriebsflügeln 12, die in dem ringförmigen Durchlaß 3 liegen und mit einer Nabe 13 über ein Zwischenstück 14 verbunden sind, das mit beweglichen Flügeln 15 versehen ist, von denen jeder eine Ausnehmung aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Zwischenstück 14 die Form eines Torus mit offenem ovalem Querschnitt, und die beweglichen Flügel 15 sind im Innern des Zwischenstücks 14 radial rings um die Nabe 13 angeordnet. Das stromaufwärts gelegene Nabengehäuse la enthält ein ringförmiges Teil 16, das der öffnung des Zwischenstücks 14 gegenüberliegt und dessen Profil den ovalen Querschnitt des Zwischenstücks 14 vervollständigt. Das Teil 16 dient als Träger für eine Reihe von feststehenden Flügeln 17, die eine andere Neigung als die beweglichen Flügel 15 haben und deren scheinbarer Umriß der Form der Ausnehmungen der Flügel 15 entspricht. Die beweglichen Flügel 15 wirken somit mit den feststehenden Flügeln 17 zusammen, die mit dem stromaufwärts gelegenen Nabengehäuse la fest verbunden sind. Dadurch ist eine Bremsturbine gebildet, die koaxial zu dem Flügelrad liegt.facing hub shell \ b , which are fixed inside a tube 2, in which the fluid to be measured flows in the direction of an arrow F through an annular passage 3. The flow meter with a pointer 4 which is driven by an intermediate shaft 5 is accommodated in a housing 6. The rotary movement of a drive shaft 7, which is mounted in bearings 8 and 9 in the downstream hub housing \ b. is transmitted to the intermediate shaft 5 via bevel gears 10 and 11. The bevel gear 10 is firmly connected to the intermediate shaft 5, while the bevel gear 11 is firmly connected to the drive shaft 7 on which the impeller is attached. The impeller consists of drive vanes 12 which lie in the annular passage 3 and are connected to a hub 13 via an intermediate piece 14 which is provided with movable vanes 15, each of which has a recess. In the embodiment shown, the intermediate piece 14 has the shape of a torus with an open oval cross-section, and the movable vanes 15 are arranged in the interior of the intermediate piece 14 radially around the hub 13. The hub housing 1 a located upstream contains an annular part 16 which lies opposite the opening of the intermediate piece 14 and the profile of which completes the oval cross section of the intermediate piece 14. The part 16 serves as a support for a series of fixed blades 17 which have a different inclination than the movable blades 15 and whose apparent contour corresponds to the shape of the recesses in the blades 15. The movable blades 15 thus cooperate with the fixed blades 17, which are firmly connected to the hub housing la located upstream. As a result, a brake turbine is formed which is coaxial with the impeller.

F i g. 2 zeigt die Antriebsflügel 12 des Flügelrades, wovon bei dem dargestellten Beispiel sechs vorhanden sind. Diese Antriebsflügel 12 sind mit der Nabe 13 des Flügelrades über das Zwischenstück 14 verbunden, das gleichfalls mit sechs Flügeln 15 versehen ist.F i g. 2 shows the drive vanes 12 of the impeller, six of which are present in the example shown are. These drive blades 12 are connected to the hub 13 of the Impeller connected via the intermediate piece 14, which is also provided with six blades 15.

F i g.3 zeigt das Teil 16, das fest mit dem stromaufwärts gelegenen Nabengehäuse la verbunden ist und an dem die feststehenden Flügel 17 angebracht sind, von denen bei dem dargestellten Beispiel vierzehn vorhanden sind.F i g.3 shows the part 16, which is firmly connected to the upstream hub housing la and on which the fixed wings 17 are attached, of which there are fourteen in the example shown are.

Die feststehenden Flügel 17 können auch radial angeordnet sein. Die beweglichen Flügel 15 sind dann gegen die feststehenden Flügel 17 geneigt.The fixed blades 17 can also be arranged radially. The movable wings 15 are then against the fixed wings 17 inclined.

Die Bremsturbine und das Flügelrad, die mit der gleichen Antriebswelle 7 verbunden sind, erzeugen ein Bremsmoment und ein Antriebsmoment, welche den eingangs angegebenen Anforderungen entsprechen. Die relative Lage der mit dem stromaufwärts gelegenen Nabengehäuse la verbundenen feststehenden Flügel 17 und der mit dem Flügelrad verbundenen beweglichen Flügel 15 ermöglicht die Erzeugung eines Bremsmoments, dessen Wert so groß ist. daß das von den trockenen und von den viskosen Reibungen hervorgerufene Bremsmoment demgegenüber als vernachlässigbar angesehen werden kann. Ferner erfolgt in der Bremsturbine eine Ansaugung von Strömungsmittel aus dem Innern des stromaufwärts gelegenen Nabengehäuse la. Dadurch ergibt sich ein Druckunterschied zwischen der stromaufwärts gelegenen Seite und der stromabwärts gelegenen Seite der Bremsturbine, der eine Schubkraft erzeugt, deren Vor/eichen dem der Schubkraft entgegengesetzt ist, die normalerweise an dem Flügelrad entsteht. Durch eine geeignete Bemessung werden diese Schubkräfte gegenseitig kompensiert und dadurch die resultierende Schubkraft sehr stark verringert.The brake turbine and the impeller, which are connected to the same drive shaft 7, generate a Braking torque and a drive torque that meet the requirements specified at the beginning. The relative position of the fixed blades connected to the upstream hub housing la 17 and the movable wing 15 connected to the impeller enables a braking torque to be generated, whose value is so great. that that caused by dry and viscous friction In contrast, braking torque can be viewed as negligible. Furthermore, in the Brake turbine draws fluid from the interior of the upstream hub shell la. This creates a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the brake turbine, which generates a thrust whose precedence / calibrate that of the Thrust is opposite to that normally applied the impeller arises. These shear forces are mutually compensated by a suitable dimensioning and thereby the resulting thrust is greatly reduced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Impeller meter for measuring the flow rate of a fluid in a pipe, with a shaft arranged in the longitudinal direction of the pipe, which is fixedly connected to the impeller, which carries at least one drive vane on the outside, which is arranged in an annular fluid passage, with a counter, which cooperates with the shaft and counts the number of its revolutions, with a hub housing arranged in the tube upstream of the impeller, which preferably directs the fluid to the drive wing, and with a brake turbine arranged in an annular chamber, which consists of blades fixed with respect to the tube and with these cooperating movable vanes which are set in rotation by the shaft, characterized in that the annular chamber in which the brake turbine (15, 17) is arranged. is located in the space inside the impeller and carries the movable vanes (15) that the fixed vanes (17) are attached to the hub housing (la), which shields the annular chamber and a space upstream thereof from the direct action of the fluid, and that the fixed and movable vanes are inclined relative to one another in such a way that the brake turbine sucks in fluid from the space located upstream of the annular chamber when the impeller rotates.

2. Impeller knife according to claim I, characterized in that an intermediate piece in the annular chamber (14) arranged in the form of a torus with an open oval cross-section, in its interior the movable wings (15) are attached.

3. Impeller knife according to claim 1 or 2, characterized in that the on the brake turbine fixed movable wing (15) are arranged radially and that the fixed wing (17) against the movable wings are inclined.

4. Impeller knife according to claim 1 or 2, characterized in that the fixed blades (17) are arranged radially and that the movable blades (15) are inclined with respect to these.