DE19727150A1 - Einstrahlflügelradzähler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einstrahlflügelradzähler nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Bei einem derartigen allgemein bekannten Zähler erfolgt durch das relative Verdrehen der mit einem gegenüberliegenden Staurippenpaar versehenen Platte eine Regulierung der Flügelraddrehzahl relativ zur durchflossenen Menge.

Da beide Staurippen sich gegenüberliegen, ergibt sich zwangsläufig, daß eine der Rip­ pen direkt vom Durchfluß beeinflußt wird, während sich die andere im sogenannten "Schatten" des Durchflusses befindet. Daraus ist ersichtlich, daß sich die Aufgaben der Rippen voneinander unterscheiden. Die Rippe im "Schatten" des Durchflusses über­ nimmt eine nahezu konstante Bremswirkung, die sich durch das Verdrehen der Platte nur schwach ändert. Der Grund dafür ist die gleichmäßig verlaufende Geschwindig­ keitsverteilung am Flügel des Flügelrades zur projizierten Fläche der Rippe.

Die direkt vom Durchfluß beeinflußte Staurippe befindet sich unmittelbar hinter dem Eintrittskanal. Durch das Verdrehen der Platte, welches eine Lageänderung dieser Staurippe relativ zum Eintrittskanal bewirkt verlaufen die Strömungsverhältnisse in die­ sem Bereich sehr unkontrolliert. Bei der Betrachtung des Meßfehlers bei einem bestimmten Durchfluß in Abhängigkeit des Drehwinkels zur Durchflußachse ist zu beobachten, daß kein linearer Zusammenhang besteht. Die Stauwirkung nimmt kurz vor Eintritt der Rippe in den Bereich des Eintrittskanals zu, beim Durchlaufen dieses Bereichs nimmt diese Wirkung ab und erst gegen Ende dieses kritischen Bereichs, der als Unstetigkeitsstelle im Regulierverhalten bezeichnet wird, ist wieder eine stetige Zunahme der Stauwirkung zu erkennen. Liegt diese Unstetigkeitsstelle z. B. bedingt durch die Fertigungstoleranzen, innerhalb oder in der Nähe des erwünschten Regulierbereichs, so kann es dazu führen, daß der Zähler an mehreren Drehwinkeln auf den gleichen Wert reguliert werden kann. Jeder einzelne Drehwinkel kann den gleichen Meßfehler bei diesem Durchfluß besitzen, zieht jedoch eine andere Meßfehlerkurve nach sich, die im weiteren Verlauf zum Überschreiten der zulässigen Eichfehlergrenzen führen kann. Dieses negative Verhalten ist in der Serienproduktion nicht zu kontrollieren und trägt damit zu einer wesentlichen Erhöhung der Ausfallrate bei späteren Prüfungen bei. Je nach Lage der Fertigungstoleranzen kann diese Unstetigkeitsstelle zu einer Ausfallrate von bis zu 80% betragen.

Es stellt sich die Aufgabe, einen Einstrahlflügelradzähler der eingangsgenannten Art anzugeben, mit dem die negativen Auswirkungen der Unstetigkeitsstelle auf das Regu­ lierverhalten vermieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Mit dem Strömungsunterstützungselement erfolgt eine Unterstützung der Strömung am Ende des Eintrittskanals bis hin zum Flügel. Eine unkontrollierte störende Wirbelbildung zwischen Flügel und Einlaufkanal im Bereich der Staurippe wird verhindert. Somit wird auf einfache Weise das Regulierverhalten linearisiert und die Unstetigkeitsstelle entfällt. Durch den Wegfall der Unstetigkeitsstelle kann der Zähler nur an einer Drehwinkelstelle auf einen bestimmten Wert reguliert werden. Diese nun feste Regulierstelle zieht im weiteren Verlauf auch ein kontrolliertes Meßfehlerverhalten nach sich und kann die Ausfallrate in der Serienproduktion sehr stark reduzieren.

Das Strömungsunterstützungselement kann als Kreisring ausgebildet sein, wobei die Staurippen mit ihren nach außen gerichteten Enden an den Kreisring grenzen. Diese Ausbildung führt zu einer Reduzierung der Stauwirkung der Staurippen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Strömungsunterstützungselement als ha­ kenförmige Auskragung der Staurippe ausgebildet, die sich ein vorgebbares Maß ent­ lang der Peripherie der Platte erstreckt.

Das Strömungsunterstützungselement kann auch als Kreisabschnitt oder Kreis­ ringsegment ausgebildet sein, der bzw. das keine Verbindung zur Staurippe aufweist. In Abhängigkeit des Abstandes zur Staurippe wird durch diese Bauweise das Bremsmoment der Staurippe vergrößert.

Im Gegenstand zum Stand der Technik besitzt die erfindungsgemäß ausgebildete Platte Eigenschaften, die ein Entstehen der Unstetigkeitsstelle verhindert, ohne dabei die Bremswirkung der Staurippe über den gesamten Drehzahlbereich wesentlich zu beeinflussen.

Anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und der schematischen Zeichnungen Fig. 1 bis 7 wird die erfindungsgemäße Plattenausbildung eines Einstrahlflügelradzählers beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gehäuse eines Einstrahlflügelradzählers mit Platte und Flügelrad,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 unter Weglassung des Flügelrades,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1 unter Weglassung des Flügelrades,

Fig. 4, 4a eine Platte mit Staurippe und Strömungsunterstützungselement gemäß Fig. 1 bis 3,

Fig. 5, 5a eine Platte mit kreisringförmigem Strömungsunterstützungselement,

Fig. 6, 6a eine Platte mit einem als Kreisabschnitt ausgebildeten Strömungs­ unterstützungselement und

Fig. 7, 7a eine Platte mit einem als Kreisringsegment ausgebildeten Strömungs­ unterstützungselement.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Gehäuse 1 eines Einstrahlflügelradzählers. Durch einen Eintrittskanal 2 gelangt die zu messende Flüssigkeit in eine ein Flügelrad 3 aufneh­ mende Meßkammer 4 und verläßt das Gehäuse 1 über einen Austrittskanal 5. Eine mit einem Rundschnurring 6 versehene Platte ist in einem Flansch 8 des Gehäuses 1 angeordnet und gelangt dort an einem Absatz 9 zur Anlage. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Zählwerkaufnahme, die mit dem Flansch 8 verbindbar ist, wird die Platte 7 in ihre Position gehalten. Die Platte 7 ist an ihrer dem Flügelrad 3 zugewandten Stirn­ seite mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Staurippen 10, 10a (siehe auch Fig. 4, 4a) versehen. Sie sind starr mit der Platte verbunden und entlang einer Symmetrieachse 11 der Platte 7 erstreckt. Das Zentrum der Platte weist eine Ausspa­ rung 12 zur Aufnahme des Flügelrades 3 auf.

Wie insbesondere aus Fig. 1 und 2 erkennbar ist, weist die Platte 7 eine hakenförmig ausgebildetes Strömungsunterstützungselement 13, 13a auf, das sich parallel zur Peri­ pherie der Platte 7 erstreckt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, 4 grenzt das Strömungsunterstützungselement 13, 13a unmittelbar an die Straurippe 10, 10a. Falls fertigungstechnisch sinnvoll, können die Staurippen 10, 10a mit ihren jeweils angren­ zenden Strömungsunterstützungselementen 13, 13a als einteiliger Bauteil ausgebildet sein. Die Fig. 4a zeigt in einem Querschnitt durch eine Platte, daß die Staurippe und das Strömungsunterstützungselement gleich hoch ausgebildet sind. Zur Steuerung der Strömungsunterstützung kann das Strömungsunterstützungselement auch niedriger oder höher als die Staurippe sein.

Aus der Fig. 3 ist die Position des Strömungsunterstützungselementes 13 zum Ein­ trittskanal 2 zu erkennen.

Gemäß Fig. 5 und 5a ist ein Strömungsunterstützungselement 13b als Kreisring aus­ gebildet. Der Kreisring grenzt dabei an die nach außen gerichteten Enden der Stau­ rippe 10, 10a und kann aus fertigungstechnischen Gründen mit den Staurippen ein einstückiges Bauteil bilden. Die Staurippen und das Strömungsunterstützungselement 13b stehen bei diesem Ausführungsbeispiel das gleiche Maß von der Stirnseite der Platte 7 vor.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 6 und 6a bzw. 7 und 7a. Dort sind der Platte 7 als Kreisabschnitt bzw. Kreisringsegment ausgebildete Strömungsunterstüt­ zungselemente 13c, 13d zugeordnet. Hier besteht keine Verbindung zwischen den Staurippen 10, 10a und den Strömungsunterstützungselementen 13c bzw. 13d. Diese getrennte Anordnung führt zur einer Erhöhung des Bremsmomentes der Staurippen.

Claims (6)

1. Einstrahlflügelradzähler, der einen tangential in einer Meßkammer (4) ein­ mündenden Eintrittskanal (2) für die Anströmung eines in der Meßkammer umlaufen­ den Flügelrades (3) und gegenüberliegend einen tangential ausmündenden Austritts­ kanal (5) besitzt wobei eine relativ zum Flügelrad (3) verdrehbare Platte (4) des Zäh­ lers zwei diametral gegenüberliegend angeordnete und entlang einer Symmetrieachse (11) der Platte (7) erstreckte Staurippen (10, 10a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Platte (7) mindestens ein Strömungsunterstützungselement (13, 13a, 13b, 13c, 13d) zugeordnet ist, das parallel zu wenigstens einem Teilbereich der Peripherie der Platte (7) erstreckt ist.

2. Einstrahlflügelradzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsunterstützungselement (13b) als Kreisring ausgebildet ist, wobei die Staurip­ pen (10, 10a) mit ihrem jeweils nach außen gerichteten Ende an den Kreisring grenzen.

3. Einstrahlflügelradzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsunterstützungselement (13, 13a) eine hakenförmige Auskragung der Stau­ rippe ist, die sich ein vorgebbares Maß entlang der Peripherie der Platte (7) erstreckt.

4. Einstrahlflügelradzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsunterstützungselement (13c, 13d) als Kreisabschnitt oder Kreisringsegment ausgebildet ist.

5. Einstrahlflügelradzähler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kreisabschnitt oder Kreisringsegment einen vorgebbaren Abstand zur Staurippe auf­ weisen.

6. Einstrahlflügelradzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Strömungsunterstützungselement ein vorgebbares Maß von einer Stirnseite der Platte (7) auskragt.