DE2251517C2

DE2251517C2 - Schaufelrad-Durchflußmesser

Info

Publication number: DE2251517C2
Application number: DE2251517A
Authority: DE
Inventors: Milton H. Monterey Park Calif. November
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1984-05-17
Also published as: NL7214446A; GB1374188A; US3756079A; FR2162351A2; DE2251517A1; CA958249A; GB1374572A; IT1044884B; FR2162351B2

Description

In der Hauptanmeldung P 21 08 410.6 wird ein Schaufelrad-Durchflußmesser beschrieben und beansprucht, mit einem ein axiales Spiel aufweisenden Rotor, je einem Diffusor zu beiden Seiten desselben, deren Außendurchmesser in Strömungsrichtung zu- bzw. abnimmt, und in Nähe des Rotors mindestens so groß ist wie der Durchmesser seiner Nabe und die mit ihrer der Rotornabe zugewendeten Stirnfläche jeweils einen Zwischenraum begrenzen, in denen je eine Leitung mündet zum Beeinflussen des statischen Druckes auf beiden Seiten der Rotornabe. Dabei sind diese Druckausgleictisleitungen von einem die beiden Zwischenräume verbindenden Kanal gebildet, der vollständig innerhalb des Rotors verläuft und innerhalb des Randes der Rotornabe in die Zwischenräume mündet

Der in der Hauptanmeldung P 21 08 410.6 durch die Zeichnungen 1 bis 9 erläuterte Schaufelrad-Durchflußmesser verbessert die Nachteile des Standes der Technik, die darin bestehen, daß beispielsweise bei Verwendung der bekannten Durchflußmesser in einer Flüssig- :s keit mit einer Viskosität von 1 Centipoise dies« einen Fehler in der Durchflußanzeige von ±0,5% über eine« Bereich von 10:1 mit einem Druckabfall von 0,55 bis 1,5 bar aufweisen. Der Fehler ist erheblich, der Bereich ist verhältnismäßig eng und der Druckabfair sehr hoch. Die Fehlerbegrenzung ist natürlich eine Begrenzung der Meßgenauigkeit des Durchflusses. Der enge Bereich vermindert die Einsatzfähigkeit derartiger Instrumente. Der hohe Druckabfall erfordert überdies eine übermäßige Kraft zum Durchpumpen einer Flüssigkeit durch das Meßinstrument. Der Bereich kann nur durch Übersteuerung des Durchflußmessers vergrößert werden, dies bewirkt aber wiederum, daß det Druckabfall noch weiter ansteigt. Ein vergrößerter Bereich kann daher nur durch eine Erhöhung der Kraft zum Durchpumpen einer Flüssigkeit durch das Meßinstrument erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die weitere Ausbildung des in der Hauptanmeldung beschriebenen Gerätes und soll die genannten Nachteile der Gerald te nach dem Stand der Technik weiter verbessern.

Im besonderen geschieht dies mit Hilfe eines Schaufelrad-Durchflußmessers nach der Hauptanirneldung P 21 08 410.8 derart, daß der jeweilige Durchmesser der stumpfen Achsen des Rotors etwas geringer ist als der Durchmesser der Aussparungen in den Diffusoren und daß die stumpfen Achsen eine kerbenförmige Aussparung aufweisen.

In einer möglichen Ausbildungsform weist der eine Diffusor eine Lippe mit kreisförmigem Rand auf, dessen Radius größer ist als der Radius der Nabe, während der zweite Diffusor keine Lippe aufweist und einen der Nabe entsprechenden Radius besitzt.

Eine verbesserte Ausbildungsform läßt sich auch dadurch erreichen, daß nur der eine Diffusor eine Lippe aufweist und daß der Radius der Nabe um eine bestimmte Größe d größer ist als der Maximalradius des zweiten, lippenlosen Diffusors.

Eine andere verbesserte Darstellungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Diffusoren keine Lippen aufweisen, daß ihre Durchmesser gleich und um den Abstand d\ größer sind als der äußere Durchmesser der entsprechenden Nabe.

Eine Verbesserung läßt sich ferner auch dadurch erreichen, daß die Diffusoren keine Lippen aufweisen und daß der eine Diffusor einen Durchmesser besitzt, der dem äußeren Durchmesser der Nabe entspricht und daß der andere Diffusor einen Durchmesser aufweist, der um einen bestimmten Abstand größer ist als die beiden zuvor genannten Durchmesser.

Eine Verbesserung ist schließlich noch dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoren keine Lippen besitzen und daß der eine Diffusor einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der äußere Durchmesser der Nabe.

und daß wiederum der äußere Durchmesser der Nabe um einen Betrag größer ist als der Durchmesser des zweiten Diffusors.

Die Vorteile der Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen besser verstehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und da wiederholt auf sie Bezug genommen wird, werden die Zeichnungen 1 bis 9 aus der Hauptanmeldung P 21 08 410.6 hier nochmals angeführt. In den Zeichnungen stellt dar

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Durchflußmesser nach der Hauptanmeldung P 21 08 410.6,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Lagerträger entlang der Linie2-2 in Fig. 1,

F i g. 3 einen vergrößerten Schnitt des Rotors,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Darstellungsform der Erfindung,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Arbeitscharakteristik des Durchflußmessers,

F i g. 6 eine graphische Darstellung des Reibungsfaktors in Beziehung zur Reynold'schen Zahl,

F i g. 7,8 und 9 graphische Darstellungen von Arbeitscharakieristiken bekannter Durehfiußmesser,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts des röhrenförmigen Gehäuses aus F ig. 1,

F i g. 11 eine Ansicht der Einzelteile aus F i g. 1 ohne Gehäuse,

F i g. 12 einen Querschnitt durch einen Teil des Rotors entlang der Linie 12-12 in F i g. 3,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine Darstellungsform der vorliegenden Erfindung,

F i g. 14 einen Querschnitt durch eine stumpfe Achse entlang der Linie 14-14 in F i g. 13,

Fig. 15, 16, 17, 18 und 19 sind herausgebrochene Längsschnitte, zum Teil im Aufriß von anderen Darstellungsformen der vorliegenden Erfindung und

F i g. 20,21 und 22 sind graphische Darstellungen von Arbeitscharakteristiken der Darstellungsformen der Fig. 1,15 und 16.

F i g. 10 zeigt das Rohr 11 in perspektivischer Ansicht. Man erkennt, daß sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 10 das Rohr ti innenliegende Schultern 66 und 67 aufweist, an die die Zylinder 15 und 17 anstoßen. Vorzugsweise befinden sich die Zylinder 15 und 17 niehl in Druckkontakt mit den Schultern 66 und 67. So berühren die Zylinder 15 und 17 beim Festdrehen der Muttern 21 und 22 nicht eher die Schultern 66 und 67 ehe die anderen Teile in dem Rohr 11 fest werden. Unter dem Begriff »fest werden« ist zu verstehen, daß gegebenenfalls die Teile 19, 16, 23, 25, 27, 26, 24 und 18 relativ starr werden, wenn sie durch das Festdrehen der Muttern 21 und 22 in Kompression gehalten werden.

F i g. 12 zeigt lediglich die äußeren Teile der Nabe 28 ohne die Schaufeln 29, um deutlich die relative Größe und den Sitz der Bohrung 37 zu zeigen.

Eine andere Darstellungsform der Erfindung wird in F i g. 13 gezeigt, bestehend aus einem Durchflußmesserrotor 68 mit den Schaufeln 69 und einer Nabe 70. Die Nabe 70 hat stumpfe Achsen 71 und 72, die drehbar in den zylindrischen Bohrungen 73 und 74 bzw. in Diffusoren 75 und 76 gelagert sind. Die Darstellungsform nach Fig. 13 kann bis auf zwei Ausnahmen als identisch mit der nach F i g. 4 angesehen werden, einschließlich eines Kanals 77. Die erste Ausnahme besteht darin, daß, obgleich die Enden der stumpfen Achsen 53 in F i g. 4 nicht kurzer gezeigt werden als die zylindrischen Vertiefungen 78 und 79 in den Diffusoren 51 und 52, ein gewisser Spielraum erforderlich ist, obgleich er nicht gezeigi wird. Das gleiche trij't für den äußeren Durchmesser der stumpfen Achsen 53 und den inneren Durchmesser der Vertiefungen 78 und 79 zu.

In F i g. 13 sind die stumpfen Achsen 71 und 72 identisch und weisen im Querschnitt eine muschelförmige Aussparung 80 auf, wie F i g. 14 zeigt

Eine andere Darstellungsform nach der Erfindung wird in Fig. 15 gezeigt. Die Darstellung nach Fig. 15 kann mit der nach F i g. 1 identisch sein mit Ausnahme der Diffusoren 81 und 82. Der Diffusor 81 kann mit dem

ίο Diffusor 23 identisch sein. Wie zuvor wird der Flüssigkeitsstrom als nach rechts gerichtet angesehen, angezeigt durch die Pfeile 83 und 84 in F i g. 1 und durch die Pfeile 85 und 86 in F ig. 15.
Wie im folgenden gezeigt wird, ist nicht festgelegt; daß die Lippe 36 des Diffusors 24 in F i g. 1 betätigt werden muß. Darüber hinaus ist nicht festgelegt, daß das Maximum des äußeren Durchmessers des Diffusors 24 größer sein muß als das Maximum des äußeren Durchmessers der Nabe 28. Es liegt nicht nur ein vollständiges Fehlen einer solchen Festlegung vor, man sieht auch, daß nichts zuvor oder- iar.ach dahingehend ausgelegt werden kann, daß die EVFadung auf einen abflußseitigen Diffusor mit einem Maximaldurchrnesser zu begrenzen ist, der größer, gleich oder geringer ist als der Außendurchmesser der Nabe 28.

Aas der Fig. 15 erkennt man, daß der Diffusor 81 eine Lippe 87 aufweist mit einem außen liegenden kreisförmigen Rand 88. Der Radius des äußeren kreisförmigen Randes η ist größer als der Radius r₂ der Nabe 89.

Die Nabe 89 ist die Nabe des Rotors 90 mit den Schaufeln 91. In Fig. 15 erkennt man, daß der Radius der Nabe 89 genau dem Maximaldurchmesser des Diffusors 82 entspricht. Darüber hinaus hat der Diffusor 82 keine Lippe, die der Lippe 87 ähnlich ist

Eine weitere Darstellungsform der Erfindung zeigt F i g. 16 mit den Diffusoren 92 und 93. Es wird auch ein Rotor 94 mit Schaufeln 95 und einer Nabe 96 gezeigt

Die Darstellungsform nach der Fig. 16 kann bis auf den Diffusor 93 mit der Darstellungsform na^h F i g. 1 identisch sein. Der Rotor 94 entspricht dabei dem Rotor 12 und der Diffusor 92 dem Diffusor 23. Man erkennt, djß der Radius der Nabe 96 größer ist als der Maximalradius des Diffusors 93, und zwar um eine bestimmte Größe d. Man erkennt ferner, daß wiederum der Diffusor 92 eine Lippe 97 besitzt und daß der Diffusor 93 keine Lippe aufweist, welche der Lippe 97 ähnelt Man nimmt auch in F i g. 16 an, daß der Flüssigkeitsstrom in Richtung von links nach rechts fließt. Das gleiche gilt für die F ig. 17,18 und 19.

Fig. 17 zeigt eine weitere Darstellungsform mit einem Rotor 98 und Schaufeln 99 und einer Nabe 100. Der Durehfiußmesser schließt die Diffusoren 101 und 102 ein. Bis auf die Diffusoren 101 und 102 kann der Durchflufmesser nach Fig. 17 mit dem nach Fig. 1 identisch sein.

Weder die Difi jsoren 101 noch 102 haben eine Lippe, die in irgendeiner Weise den Lippen 34 und 36 aus F i g. 1 ähnelt. Auf der anderen Seite ist der Maximaldurchmesser des Diffusors 101 dem des Diffusors 102 gleich. Dies wira durch d\ gezeigt. Weiterhin ist d\ größer als der Außendurchmesser der Nabe 100,

Noch eine andere mögliche Darstellungsform der Erfindung zeigt F i g. 18 mit dem Rotor 103 und den Schaufeln 104 und der Nabe 105. Die Darstellungsform nach Fig. 18 schließt auch die Diffusoren 106 und 107 ein. Ebenso wie in Fig. 17 hat weder der Diffusor 106 noch der Diffusor 107 eine Lippe, die in entferntester Weise den Lippen 34 und 36 in Fig. 1 ähnelt. Mit Ausnahme

der Diffusoren 106 und 107 kann die Darstellungsform nach Fig. 18 mit der aus Fig. 1 identisch sein. Der Diffusor 106 hat einen Maximaldurchmesser dj. der größer ist als der Außendurchmesser der Nabe 105 und der Maximaldurchmesser dj des Diffusors 107. Man erkennt, daß di auch dem Außendurchmesser der Nabe 105 entspricht.

Eine weitere Darstellungsform der Erfindung zeigt die Fig. 19 mit dem Rotor 108, den Schaufeln 109 und der Nabe 110. Die Darstellungsform nach Fig. 19 beinhaltet einen Diffusor 111 und einen Diffusor 112. Wiederum besitzt weder der Diffusor 111 noch der Diffusor 112 eine Lippe, die in irgendeiner Weise der Lippe 34 oder der Lippe 36 aus Fig. 1 ähnelt. Der Diffusor 111 hat einen maximalen Außendurchmesser d», der größer ist als der Außendurchmesser der Nabe 110. Der Außenradius der Nabe 110 ist um eine Größe r₀ größer als der Radius des Diffusors 112, wie Fig. 19 zeigt.

Obgleich in vielen Darstellungsformen der ErfindunE der zuflußseitige Diffusor mit einem Maximaldurchmesser gezeigt wird, der gleich oder geringer ist als der des abflußseitigen Diffusors, so ist dies nicht kritisch und stellt keine Einschränkung der Erfindung dar. Im speziellen Fall kann der maximale Außendurchmesser des abflußseitigen Diffusors größer sein als der des zuflußseitigen Diffusors. Zumindest in einigen Fällen läßt sich dadurch eine Verbesserung der Rotortätigkeit erreichen.

Fig. 20,21 und 22 sind graphische Darstellungen der Leistungskennzahlen der Darstellungsformen aus den Fig. t, 15 und 16. In Fig. 20 sind die Punkte A 1, A 2. A 3, A 4, A 5, A 6 und A 7 aufgezeichnet. In F i g. 21 sind die Punkte B1, B 2, B 3. B 4, ß 5, B 6 und B 7 aufgezeichnet. In F i g. 22 sind die Punkte C1. C2, C3, C4. C5, C6 und C7 aufgezeichnet.

Eine Linie A 0 verbindet die Punkte A. Eine Linie ß0 verbindet die Punkte B. Eine Linie CO verbindet die Punkte C. Man sieht, daß die Linien A 0, SO und CO alle exakt horizontal verlaufen. Das bedeutet, daß die Durchflußmesser nach den Fig. 1, 15 und 16 Signale erzeugen, die äußerst genau sind. In anderen Worten, der Proportionalitätsfaktor Ai ändert sich nicht wesentlich im gesamten Bereich der Durchflußmesser nach Fig. 1,15 und 16.

Die Umdrehungszahlen oder die Förderleistung ist nahezu die gleiche bei 113 Liter pro Minute wie auch bei 189,25 Liter oder mehr pro Minute. Die Punkte A, B und Csind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

(Fortsetzung)

Punkt	Liter pro Minute	K Faktor
Ai	13.85	1133.00
Al	!8.62	113325
/43	38.80	1130.00
.4 4	67.14	112958
Λ5	115.21	1130.08
A6	151.40	1131.75
Al	202.76	113133
Sl	13.85	113208
S2	18.62	113158
B3	38.15	1129.83
54	7638	113250
S5	113Jl	1132.08
ß6	151.40	1132.00
B7	204.00	113350
CI	13.85	1133.41
C2	18.62	113425

Punkt

Liter pro Minute

K Faktor

C3
C4
C 5
C 6
C7

38.19

76.08

114.00

152.23

201.85

1130.66
1130.91
1132.33
1138.08
1137.83

Rohr 11 hat eine Reihe von Teilen, die in seinem Innern angebracht sind, wie Fig. 1 zeigt. Rohr 11 kann deshalb als Gehäuse bezeichnet werden.

Der Rotor 12 ist ein echter Rotor. Der Rotor 12 kann deshalb als Rotor beschrieben werden, der einen oder mehrere der Teile 29, 28, 30 und 32 einschließt. Wenn gewünscht, kann das Lager 32 durch die innere zylindrische Ausbohrung 123 der Nabe 28 in die Position, wie sie in F i g. 1 gezeigt wird, festgepreßt werden.

Die Bezeichnung »schwimmend« trifft auf einen

Durchflußmesserrotor zu, der in F i g. 1 und 3 gezeigt wird, und bei dem bei normaler Tätigkeit kein Teil des Rotors den Aufbau berührt mit Ausnahme der zylindrisehen Lagerfläche zwischen Zylinder 27 und Lager 32.

Man ersieht aus F i g. 1, daß die Rotorschaufeln 29 der herkömmlichen Weise entsprechen. Die Schaufeln 29 sind i'i der Nabe 28 so in einer Stellung befestigt, daß sie sich von der geometrischen Achse des Durchflußmessers weg, die senkrecht zur Ebene der Zeichnung 2 im Zentrum des kreisförmigen Querschnitts der Achse 20 liegt, radial nach außen erstrecken.

Den Zylinder 27 kann man auch als Trägervorrichtung bezeichnen. Man erkennt, daß der Zylinder 27 in der Tat relativ zu dem Rohr 11 befestigt ist, das als Gehäuse dient, und daß der Zylinder 27 in dem Gehäuse oder Rohr 11 sitzt.

Der Rotor i2, der ebenso ais RöiörvOrrichiung bezeichnet wird, kann an der Trägervorrichtung befestigt sein, die, wie zuvor dargelegt, den Zylinder 27 einschließen kann.

Mit dem Wort »Bauteil« kann man die Lippe 34 und den Diffusor 23 bezeichnen. Ihre kreisförmige Begrenzungsfläche liegt in einem radialen Abstand von der Mittellinie der Achse 20 und in einem bestimmten Abstand von der äußeren Zylinderfläche 35 der Nabe 28.

Lippe oder Bauteil 24 ist in dem Rohr oder dem Gehäuse 11 angebracht, um den Druck der Flüssigkeit unmittelbar an der Zuflußscite des Rotors 12 unter dem an so der Abflußseitc zu verringern. Wie man in Fi g. 1 nach der Hauptanmeldung P 21 08 410.6 sehen kann, Vann die linke Seite des Rotors 12 die Zuflußseite sein oder auch nicht und die rechte Seite des Rotors 12 kann seine Abflußseite sein oder auch nicht.

Der Ausdruck »Kanal« ist hier so definiert, daß er die Bohrung 37 im Rotor 12 beinhaltet oder nicht, gezeigt in Fig.3, oder den Kanal 77 im Rotor 68, gezeigt in F i g. 13. Das Wort »Kanal« ist hier so definiert, daß es entweder die Bohrung 37 oder den Kanal 77 einschlie-Ben kann. Die Flüssigkeit in den Zwischenräumen 114 und 115 auf beiden Seiten des Rotors 12 in F i g. 3 ist über die Bohrung 37 verbunden. Ähnlich erstreckt sich der Kanal 77 völlig durch den Rotor 68 und ist in Verbindung mit der Flüssigkeit auf beiden Seiten bei 116 und 117. Die besagte Verbindung in beiden Fig.3 und 13 erlaubt deshalb einen Durchfluß durch den verbindenden Kanal 37 und 77 von einer Seite des entsprechenden Rotors zu der anderen Seite desselben. In je-

dem Fall sind die Kanäle 37 und 77 groß genug, um zumindestens einen Teil der Druckdifferenz gegen die entsprechenden Rotoren in einer Weise auszugleichen, daß die Rotoren in verschiedenen stationären axialen Stellungen bleiben, wenn sie aufgrund unterschiedlicher entsprechender konstanter Durchflußraten innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Durchflußrate rotieren.

Z)nr\der oder Stützvorrichtung 27 besitzt zylindrische Lauflageroberflächen 38 und 39, gezeigt in Fig. 3, die zur Mittellinie der Achse 20 konzentrisch liegen. Der Rotor oder die Rotorvorrichtung 12 ist räumlich getrennt und außerhalb jeden Kontaktes mit allen Bauteilen darum herum einschließlich des Raumes U. Achse 20, Drucklager 25, 26 und Diffusoren 23 und 24, mit Ausnahme der Lauflagerflächen 38 und 39 des Zylinders oder der Trägervorrichtung 27, wenn der Rotor oder die Rotorvorrichtung 12 sich in jeder der besagten stationären axialen Stellungen befindet. Der Rotor oder die Rotorvorrichtung 12 ist räumlich getrennt und vollständig außer Kontakt mit der Lippe oder dem Bauteil 34 und dem Gehäuse oder dem Rohr 11.

Der Ausdruck »Trägervorrichtung« kann sowohl den Zylinder 27 als auch beide Diffusoren 23 und 24 aus F i g. 1 einschließen oder auch nicht.

Die Diffusoren 23 und 24 können identisch sein. Es ist jedoch so zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung keinesfalls auf eine derartige Konstruktion beschränkt ist

Wenn es jedoch gewünscht wird, können die Diffusoren 73 und 24 die äußeren Oberflächen 118 und 119 besiezen, die wenn gewünscht identisch sein können. Die Oberflächen 118 und 119 sind die Drehflächen um eine gewöhnliche Achse, die die Mittellinie der Achse 20 ist.

Die Diffusoren 23 und 24 sitzen auf entgegengesetzten Seiten des Rotors 12. Die Oberflächen 118 und 119 nehmen im Durchmesser auf den gegenüberliegenden Seiten, gegen den Rötöf 12 hin zu. Der Diffusor 23 hai eine Lippe 34, die unmittelbar neben dem Rotor 12 sitzt, sich radial nach außen erstreckend von der Mittellinie der Achse 20 weg. Der Diffusor 24 hat eine Lippe 36, die unmittelbar neben dem Rotor 12 auf der entgegengesetzten Seite sitzt und die sich radial von der besagten Mittellinie weg erstreckt.

Beide Lippen 34 und 36 enden in den kreisförmigen Kanten 120 und 121, wie Fig. ti zeigt. Das Wort »Diffusor« ist hier so definiert, daß es jeden Diffusor einschließt und jegliche anderen benutzbaren Diffusoren.

Die Bezeichnung »Diffusor« ist ferner hier so definiert, daß sie die Lippe 34 einschließt, aber sich nicht auf sie beschränkt, oder daß sie sich nur auf den Teil des Diffusors, ohne der darauf befindlichen Lippe, bezieht. Zum Beispiel ist das Wort »Diffusor« hier so definiert, daß es entweder den Teil vom Diffusor 24 einschließt, der innerhalb des Radius /■«> liegt, oder alles vom Diffusor, d. h. den Teil, der innerhalb des Radius Λχ» liegt, wie in F i g. 3 gezeigt wird.

Ein wichtiges Konstruktionsmerkmal aus den F i g. 1 und 3 besteht darin, daß die Lippen 34 und 36 einen maximalen Außendurchmesser 2 r«» besitzen, der größer ist als der Außendurchmesser der Nabe 28. Die Nabe 28 kann so beschrieben werden, als hätte sie eine zylindrische durchgehende Hauptbohrung. Diese Hauptbohrung wird unter 123 in F i g. 11 gezeigt. Die Oberfläche 123 ist konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20. Die Nabe 28 hat an jeder Seite zylindrische Vorsprünge 30 und 30' um die Hauptbohrung, wie F i g. 1 zeigt Die Vorsprünge 30 und 30' dehnen sich in entgegengesetzter Richtung von der Nabe 28 aus. Beide Vorsprunginnenflächen sind identisch, nur eine wird unter 122 in F i g. 11 gezeigt. Die Flachen 122 sind tatsächlich Verlängerungen der Fläche 123 aus Fig. II, d.h. die Flächen 122 und 123 sind zylindrisch, von gleichem Durchmesser und bilden eine gemeinsame Fläche.

Die Vorsprünge haben parallele Endflächen 124, gezeigt in Fig. 11. Die Endflächen 124 liegen in entsprechenden parallelen Ebenen, senkrecht zur Mittellinie

ίο der Achse 20. Die Nabe hat besagte zylindrische Außenfläche 35. Die Außenfläche 35 liegt konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20. Die Vorsprünge haben zylindrische Außenflächen 125, gezeigt in Fig. II. Der Außendurchmesser jeder der Flächen 125 entspricht dem Durchmesser der anderen. Beide Außenflächen 125 liegen konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20. Die Nabe 28 hat eine flache ringförmige Endfläche 126, gezeigt in Fig. II. Die Flächen 126 liegen in parallelen Ebenen senkrecht zur Mittellinie der Achse 20.

Die Außenflächen 125 haben den gleichen Abstand von der entsprechenden Nabenendfläche 126. Jeder der Diffusoren 23 und 24 aus F i g. 1 besitzt eine Aussparung. Beide Aussparungen sind identisch. Deshalb wird nur eine Aussparung 127 in Fig. 11 gezeigt. Die Aus sparung 127 hat im wesentlichen flache Endflächen 128 in einer Ebene senkrecht zu der Mittellinie der Achse 20. Die Endfläche 128 umgibt eine innere zylindrische Fläche 129 senkrecht zur Endfläche 128 und konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20. Die Aussparung 127 hat eine zylindrische Oberfläche 130. Der Durchmesser der Oberfläche 130 ist ganz gering größer als der Durchmesser der Vorsprungaußenfläche 125, so daß die entsprechenden Vorsprünge sich in die entsprechenden Aussparungen 127 der Diffusoren 23 und 24 hinein und heraus bewegen können, ohne dieselben zu berühren. Die Aussparungen 127 liegen jeweils unmittelbar an den entgegengesetzten Seiten der Nabe 28. Die Aussparungsendfiächen 125 Hegen unmittelbar an den entgegengesetzten Seiten der Nabe 28. Die Aussparungsend- flächen 128 liegen in einem axialen Abstand auseinander, der größer ist als die maximale axiale Weite der Nabe 28, die das Lager 32 enthalten kann oder auch nicht. Die Auflagefläche 25 und 26 kann man auch als »Drucklager« beschreiben. Die Lager 25 und 26 weisen zylindrische innere und äußere Begrenzungsflächen 131 und 132 auf. Die Begrenzungsflächen 131 und 132 sind konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20.

Das Lager 32 kann als »hohles radiales Lager« mit

so zylindrischen inneren und äußeren Begrenzungsflächen beschrieben werden. Die innere Begrenzungsfläche wird in Fi g. 11 als 133 bezeichnet. Die äußere Begrenzungsfläche wird in F i g. 11 als 134 bezeichnet Die Begrenzungsflächen 133 und 134 sind konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20. Das Lager 32 hat eine bestimmte Länge und wird fest in die zentrale Ausbohrung 135 der Nabe 28 eingepreßt, wie in F i g. 11 gezeigt wird. Es wird derart in eine bestimmte Position gepreßt, daß ein entsprechender Teil davon über das Ende von den entsprechenden Nabenvorsprüngen 30 und 30' hinausragt wie F i g. 1 zeigt Das Lager 32 hat flache Endflächen 136 in parallelen Ebenen senkrecht zu der Mittellinie der Achse 20.

Der Zylinder 27 kann als »Hohlachse« beschrieben

werden. Er hat zylindrische äußere Oberflächen 38 und 39. Er hat ferner eine zylindrische innenfläche 137. Die Oberflächen 38,39 und die Innenfläche 137 sind konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20. Der Zylinder 27 er-

ίο

streckt sich durch das Innere des Lagers 32. Das Lager 32 ist drehbar um und gleitend auf den Zylinderoberflächen 38 und 39 angebracht.

Die Vertiefungen 138 und 139 sitzen in den Aussparungen 127 der Diffusoren 23 und 24. Die Vertiefungen 138 und 139 sind Gegenausbohrungen in der Aussparung 127, eine davon wird in F i g. 11 gezeigt. Die Vertiefung 139 hat eine zylindrische Oberfläche 129, die konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20 liegt. Die Vertiefung 139 hat eine flache Endfläche 140, die in einer Ebe- to ne senkrecht zur Mittellinie der Achse 20 liegt. Der Innendurchmesser jeder der Oberflächen 129 ist geringer als der der entsprechenden Oberfläche 130.

Jedes der Drucklager 25 und 26 hat flache und parallele Seitenflächen 141, wie in Fig. 11 gezeigt wird. Die Seitenflächen 141 liegen in Ebenen senkrecht zur Mittellinie der Achse 20 Der Zylinder 27 ist länger als das Lager 32.

Die Diffusoren 23 und 24 haben zylindrischen Ausbohrungen 142. gezeigt in Fig. i'i. Die Ausbohrungen ja 142 und die Innenfläche der Lager 25 und 26 haben ungefähr den gleichen Innendurchmesser.

Der Ausdruck »fester Stab« kann auch zur Beschreibung der Achse 20 benutzt werden. Die Achse 20 hat eine zylindrische Außenfläche 143, gezeigt in F i g. 1. Die Außenfläche 143 hat einen Durchmesser, der so angepaßt ist, daß er durch die Teile 19,16, 23, 25, 27, 26,24 und 18 durchgleitet, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Die Achsoberfläche 143 liegt somit an den zuvor aufgeführten Teilen und an den Innenflächen der Drucklager und jo des Zylinders 27 an.

Die Oberflächen 118 und 119 der Diffusoren 23 und 24 in F i g. 1 können als Rotationsflächen um eine gemeinsame Mittellinie beschrieben werden. Die Oberfläche 143 der Achse 20 ist somit konzentrisch mit der gemeinsamen Mittellinie.

Die Muttern 21 und 22 und die mit Gewinde versehenen Enden der Achse 20 können als »verschraubte Vorrichtungen« angesehen werden. Diese Vorrichtungen 37 und dem kreisförmigen Abstand. Die Diffusoren 23 und 24 liegen υ·η einen kleinen kreisförmigen Abstand weiter auseinander als die minimale axiale Weite der Nabe 28.

Das Gehäuse oder das Rohr 11 ist im wesentlichen zylindrisch und hat bis auf die Schultern 66 und 67 eine weitgehend einheitliche zylindrische Ausbohrung, wie in Fig. 1 gezeigt. Das Rohr 11 kann deshalb als »hohl« bezeichnet werden.

Wie Fig. 1 zeigt,besitzt das Rohr 11 die Flächen 146, 147 und 148. Alle diese Flächen 146,147,148 sind zylindrisch und konzentrisch zur Mittellinie der Achse 20. Der Durchmesser der Fläche 146 entspricht dem Durchmesser der Fläche 148. Infolge der Schultern 66 und 67 ist der Durchmesser der Fläche 147 etwas geringer als der Durchmesser der Flächen 146 und 148, wie gezeigt wird. Die innere Bohrung der Röhre 11 kann einfach ".Is »Bohrung« bezeichnet werden. Der Innendurchmesser des Gehäuses 11 entspricht dem Durchmesser D der Bühiung. Der nominelle oder Bchriingsdurchmesser D kann dein Durchmesser der Flächen 146 und 148 entsprechen sowie dem Durchmesser der Fläche 147 oder irgendeinem Durchmesser, der größer ist als der der Fläche 147 und geringer als der der Flächen 146 und 148. Die Bohrung des Rohres 11 kann so dargestellt werden, als hätte sie eine »Mittellinie«, die mit der der Achse 20 identisch ist.

Die Schaufeln 29 des Rotors 12 können ganz normal ausgebildet sein, wenn es gewünscht wird. Das gleiche trifft auf die zylindrische Form der äußeren Zylinderfläche 35 der Nabe 28 zu. Man erkennt, daß die Schaufeln 29 Windmühlenflügeln ähneln. Sie sind an der Nabe 28 in einer Stellung fixiert, in der sie sich radial nach außen erstrecken und somit in eine Richtung weg von der Mittellinie der Achse 20.

Der Ausdruck »Lagerträger« kann einen der Zylinder 15 oder 17 mit dem entsprechenden Zylinder 16 oder 18 einschließen. Wie gerade festgelegt, können die »Lagerträger« jeden beliebigen Lagerträger einschließen. Die

sind so in einer Stellung an der Achse 20 befestigt, daß 40 besagten Lagerträger können herkömmliche Lagerträ-

die Diffusoren 23 und 24 festgehalten und die Lager 25 ger sein, die nicht im entferntesten denen ähneln, die

und 26 gegen die entgegengesetzten Enden des Zylin- hier beschrieben sind.

ders 27 gepreßt werden. Wie es bei solchen Lagerträgern üblich ist, ist es er-Die Bohrung 37 in der Nabe 28 kann als »Hilfsboh- wünscht, soweit es möglich ist, den Durchflußmesserrorung« bezeichnet werden. Die Bohrung 37 erstreckt sich 45 tor und sämtliche Bauteile, die unterstützt werden solvollständig durch die Nabe 28. Die Bohrung 37 ist durch len, zu unterstützen, ohne daß dabei der Durchfluß

eine zylindrische Oberfläche 144 begrenzt. Die Oberfläche 144 hat eine Mittellinie parallel zu der Mittellinie der Achse 20, jedoch ist dies zur praktischen Anwendung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Die Fläche 144 ist räumlich von den Nabenflächen 123 und 35 getrennt.

Jeder der Ansätze 30 und 30' weist eine konkave Fläche 145 auf, gezeigt in den Fig.3 und 11. Die Flächen 145 sind Teile einer Drehfläche um die Mittellinie der Bohrung 37. Der Radius jeder der Flächen 145 entspricht dem Radius der Fläche 144. Die Flächen 125 auf der entgegengesetzten Seite der Nabe 28 schneiden die entsprechenden konkaven Flächen 145 in geraden Kanten ab, die in einer Ebene liegen, die als »einfache vorbestimmte Ebene bezeichnet wird. Eine zweite vorbestimmte Ebene, die Fläche 144 berührend und parallel zu der ersten Ebene, liegt von der ersten Ebene in einem radialen Abstand auseinander, gemessen vom Schnitt merklich behindert wird und ohne daß ein unerwünschter hoher Druck auf den Durchflußmesser ausgeübt wird. So können zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung jede beliebigen herkömmlichen Lagerträger ins Auge gefaßt werden, die an dem Rohr 11 durch Vorrichtungen befestigt sind, welche die Muttern 21 und 22 und die Schultern 66 und 67 einschließen, aber nicht auf diese beschränkt sind. Ein solcher Lagerträger ist auf diese Weise innen in dem Rohr 11 befestigt Der Lagerträger hat auch einen maximalen Querschnittsbereich, der alle gestrichelten Bereiche in F i g. 2 umfaßt, die in einer Ebene senkrecht zur Mittellinie der Achse

20 liegen, welche klein ist im Vergleich zu .

Man kann eine oder mehrere der Stützvorrichtungen verwenden und an besagtem Lagerträger auf der Innenseite der Bohrung des Rohres 11 befestigen. Der Rotor 12 ist dann an der Stützvorrichtung oder dem Zylinder

des Ausschnitts der geraden Linie mit der dazu senk- 65 27 befestigt und ist drehbar um die Mittellinie der Achse rechten ersten und der zweiten Ebene. Der besagte 20, die ebenso die Mittellinie der inneren Ausbohrung kreisförmige Abstand ist im wesentlichen größer als der der Röhre des Rohres 11 ist Der Rotor 12 ist auch vor Unterschied zwischen dem Durchmesser der Bohrung und zurück in entgegengesetzten Richtungen entlang

11

der N'3tte!linie der Achse 20 verschiebbar, wobei dafür gesorgt wird, daß das Lager 32 mit dem Zylinder 27 verschiebbar in Kontakt kommt, um eine derartige Verschiebung ausführen zu können.

Der Ausdruck »Durchflußkontrollvorrichtiir.g* ist hier so definiert, daß er einen oder beide der Diifusoren 21 und 24 einschließen kann oder auch nicht. Der Ausdruck »Durchflußkontrollvorrichtung« ist auf der anderen Seite auch so definiert, daß er einen oder mehrere Diffusoren oder andere Bauteile einschließen kann. So ist ein Diffusor oder eine Durchflußkontrollvorrichtung an der Trägervorrichtung oder dem Zylinder 27 befestigt. Die Durchflußkontrollvorrichtung kann so einen Diffusor einschließen, der in bezug auf die Trägervorrichtung befestigt ist und der axial vom Rotor, an jeder Seite desselben, getrennt ist.

Man erkennt, daß die Durchflußkontrolle so konstruiert ist und so eingebaut ist, daß verhindert wird, daß der Flüssigkeitsstrom axial in der Bohrung des Rohres 11 den Rotor i2 erreicht, es sei denn, er fließt über die äußere Fläche von einem der Diffusoren zu dem Rotor. In dem Beispiel nach F i g. 1 muß zuerst der Flüssigkeitsstrom über den zuflußseitigen Diffusor 23, wenn er in Richtung der Pfeile 83 und 84 fließt Sonst fließt er zuerst über den Diffusor 24.

Man erkennt auch, daß die Lippen 34 und 36 tatsächlich Vorsprünge auf einer sonst vollkommen glatten kurvenförmigen oder konvexen Oberfläche sind. Jede hier eingeschlossene Lippe ist deshalb so definiert, daß sie einen Vorsprung einschließt jnd umgekehrt.

Gemäß der Tatsache, daß das Lager 32 mehr oder weniger an den Rotor 12 fixiert ist, kann man es als einen Teil der Nabe 28 betrachten. In einem solchen Fall kann man die Ausbohrung 133 des Lagers 32 aus F i g. 11 als »Ausbohrung« der Nabe 28 betrachten. Unabhängig vom vorher Gesagten sind alle Darstellungsformen der Erfindung nach beiden Seiten gerichtet. Das heißt, auf Wunsch kann der Durchfluß von rechts nach, links in allen F i g. 1,3,4, t3,15,16,17,18 und 19 laufen. In jedem Fall muß jedoch zumindest eine der zuflußseitigen und abflußseitigen Diffusoren einen Durchmesser haben, der größer ist als der der Nabe. In den F i g. 1 und 15 z. B. bewirkt ein Fluß gegen die Pfeilrichtungen 83, 84,85 und 86, daß die Diffusoren 23 und 81 als abflußseitige Diffusoren wirken.

Die Mittellinie der Bohrung 37 muß nicht unbedingt gerade durchgehen oder an der gleichen radialen oder Umkreisstellung auf entgegengesetzten Seiten der Nabe 28 offen sein. Die Mittellinie der Bonrung 37 muß z. B. nicht mit deren Länge übereinstimmen.

Um den Rotor auszugleichen, können eine oder mehrere Bohrungen 37, 54 und 78 vorgesehen und angebracht sein.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

eo

65

Claims

Patentansprüche:

1. Schaufelrad-Durchflußmesser, mit einem ein axiales Spiel aufweisenden Rotor, je einem Diffusor zu beiden Seiten desselben, deren Außendurchmesser in Strömungsrichtung zu- bzw. abnimmt, und in Nähe des Rotors mindestens so groß ist wie der Durchmesser seiner Nabe und die mit ihrer der Rotornabe zugewendeten Stirnfläche jeweils einen Zwischenraum begrenzen, in denen je eine Leitung mündet zum Beeinflussen des statischen Druckes auf beiden Seiten der Rotornabe, bei dem nach der Hauptanmeldung P 2108 410.6 diese Druckausgleichsleitungen von einem die beiden Zwischenräume verbindenden Kanal gebildet sind, der vollständig innerhalb des Rotors verläuft und innerhalb des Randes der Rotornabe in die Zwischenräume mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Durchmesser der stumpfen Achsen (71, 72) des Roig?s etwas geringer ist als der Durchmesser der Aussparungen (78,79) in den Diffusoren und daß die stumpfen Achsen (7t, 72) eine kerbenförmige Aussparung (80) aufweisen.

2. Schaufelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Diffusor (81) eine Lippe (87) aufweist, die einen kreisförmigen Rand (88) besitzt, daß der Radius (r 1) des kreisförmigen Randes (88) größer ist als der Radius (V2) der Nabe (89), daß der andere Diffusor (82) keine Lippe aufweist und einen Radius besitzt, der dem der Nabe (89) entspricht.

3. Schaufelrad-DarchfluH'/nesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Diffusor (92) eine Lippe (97) aufweist, diw der Kadius der Nabe (96) um den Betrag dgrößer ist als der Maximalradius des keine Lippe besitzenden anderen Diffusors (90).

4. Schaufelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoren (101, 102) keine Lippen aufweisen und ihre Durchmesser d 1 einander gleich und größer sind als der äußere Durchmesser der Nabe (100).

5. Schaufelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoren (106, 107) keine Lippen aufweisen, daß der eine Diffusor (107) einen Durchmesser (d3) hat, der den äußeren Durchmesser der Nabe (105) entspricht und daß der andere Diffusor (106) einen Durchmesser (d 2) besitzt, der größer ist als die beiden genannten Durchmesser.

6. Schaufelrad-Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoren (111, 112) keine Lippen aufweisen, daß der eine Diffusor (111) einen Durchmesser (d4) besitzt, der größer ist als der äußere Durchmesser der Nabe (110), der wiederum um den Betrag r0 größer ist als der Durchmesser des anderen Diffusors (112).