DE19727150B4 - Einstrahlflügelradzähler - Google Patents

Abstract

Einstrahlflügelradzähler, der einen tangential in einer Meßkammer (4) einmündenden Eintrittskanal (2) für die Anströmung eines in der Meßkammer umlaufenden Flügelrades (3) und gegenüberliegend einen tangential ausmündenden Austrittskanal (5) besitzt, wobei eine relativ zum Flügelrad (3) verdrehbare Platte (4) des Zählers 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.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Einstrahlflügelradzähler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Einstrahlflügelradzähler sind allgemein bekannt, wie zum Beispiel aus der Europäischen Patentanmeldung EP0718602 A1 sowie der Deutschen Patentschrift DE437987 hervorgeht.
• Bei einer anderen Bauart von Flügelradzählern, nämlich einem Mehrstrahlflügelradzähler, sind auch verdrehbare Platten bekannt. Ein Beispiel hierfür ist der Europäischen Patentanmeldung EP0154657 A1 zu entnehmen, bei welcher der Flügelbecher einlaufseitig eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Staurippe aufweist, die bezüglich des Flügelbechers zwecks Veränderung der wirksamen Einlauföffnung drehbar gelagert ist.
• Eine weitere drehbare Platte ist aus der Deutschen Patentschrift DE41606 bekannt geworden, bei der durch eine drehbar gelagerte Platte, die als Trennwand ausgestaltet ist, der Querschnitt von Austrittsöffnungen des Ausflusskastens durch an der Trennungswand angebrachte Deckklappen mehr oder weniger vereng- oder vergrößerbar sind, so dass auf diese Weise eine Regulierung des betreffenden Querschnittes ermöglicht ist.
• Bei einem weiteren 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 Rippen 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 übernimmt eine nahezu konstante Bremswirkung, die sich durch das Verdrehen der Platte nur schwach ändert. Der Grund dafür ist die gleichmäßig verlaufende Geschwindigkeitsverteilung 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 diesem 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 nimm 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 Unstetigeitsstelle 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 Regulierverhalten 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 hakenförmige Auskragung der Staurippe ausgebildet, die sich ein vorgebbares Maß entlang der Peripherie der Platte erstreckt.
• Das Strömungsunterstützungselement kann auch als Kreisabschnitt oder Kreisringsegment 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 besitz 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 1 bis 7 wird die erfindugnsgemäße Plattenausbildung eines Einstrahlflügelradzählers beschrieben. Dabei zeigt
• 1 einen Schnitt durch ein Gehäuse eines Einstrahlflügelradzählers mit Platte und Flügelrad,
• 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der 1 unter Weglassung des Flügelrades,
• 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der 1 unter Weglassung des Flügelrades,
• 4, 4a eine Platte mit Staurippe und Strömungsunterstützungselement gemäß 1 bis 3,
• 5, 5a eine Platte mit kreisringförmigem Strömungsunterstützungselement,
• 6, 6a eine Platte mit einem als Kreisabschnitt ausgebildeten Strömungsunterstützungselement und
• 7, 7a eine Platte mit einem als Kreisringsegment ausgebildeten Strömungsunterstützungselement.
• Die 1 bis 3 zeigen ein Gehäuse 1 eines Einstrahlflügelradzählers. Durch einen Eintrittskanal 2 gelangt die zu messende Flüssigkeit in eine ein Flügelrad 3 aufnehmende 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 Stirnseite mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Staurippen 10, 10a (siehe auch 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 Aussparung 12 zur Aufnahme des Flügelrades 3 auf.
• Wie insbesondere aus 1 und 2 erkennbar ist, weist die Platte 7 eine hakenförmig ausgebildetes Strömungsunterstützungselement 13, 13a auf, das sich parallel zur Peripherie der Platte 7 erstreckt. In dem Ausführungsbeispiel nach 2, 4 grenzt das Strömungsunterstützungselement 13, 13a unmittelbar an die Straurippe 10, 10a. Falls fertigungstechnisch sinnvoll, können die Staurippen 10, 10a mit ihren jeweils angrenzenden Strömungsunterstützungselementen 13, 13a als einteiliger Bauteil ausgebildet sein. Die 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 3 ist die Position des Strömungsunterstützungselementes 13 zum Eintrittskanal 2 zu erkennen.
• Gemäß 5 und 5a ist ein Strömungsunterstützungselement 13b als Kreising ausgebildet. Der Kreisring grenzt dabei an die nach außen gerichteten Enden der Staurippe 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 6 und 6a bzw. 7 und 7a. Dort sind der Platte 7 als Kreisabschnitt bzw. Kreisringsegement ausgebildete Strömungsunterstützungselemente 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) einmündenden Eintrittskanal (2) für die Anströmung eines in der Meßkammer umlaufenden Flügelrades (3) und gegenüberliegend einen tangential ausmündenden Austrittskanal (5) besitzt, wobei eine relativ zum Flügelrad (3) verdrehbare Platte (4) des Zählers 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 Staurippen (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 Staurippe 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 aufweisen.
6. Einstrahlflügelradzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsunterstützungselement ein vorgebbares Maß von einer Stirnseite der Platte (7) auskragt.