DE2513194A1

DE2513194A1 - Turbinenanordnung fuer turbinenzaehler

Info

Publication number: DE2513194A1
Application number: DE19752513194
Authority: DE
Inventors: Jean Serge Bonjour
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1974-03-26
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1975-10-09
Also published as: NL7503590A; BE826222A; FR2270564B1; GB1505536A; FR2270564A1

Description

Dipl..Ing. Egon Prinz
Dr. Gertrud Hauser D - βοοο Monch.n 6o, ²^- März 1975

Dipl.-Ing. GoUfried Leiser Er.»b.i₉.„t,ae. 19

Patentanwälte

niMi labyrinth München

TtMoni 8315 10

T«kxi 5212226 pjhl d

PortsdieddEonto: München 117078-800

Bank: Dmisdi· Bank, Mündwn 66/05000

COMPTEURS SCHLUMBERGER

10, Place des Etats-Unis

92120 HONTROUGE / Frankreich

Unser Zeichen: C 5038

Turbinenanordnung für Turbinenzähler

Die Erfindung betrifft eine Turbinenanordnung für. Turbinenzähler zum Messen von Strömungsmittelgeschwindigkeiten oder -durchsätzen, die insbesondere zum Einbau in Wasserzähler bestimmt ist, in denen diese Geschwindigkeits- oder Durchsatzinformation zur Errechnung des Volumens benutzt wird.

Es sind bereits verschiedene Turbinenanordnungen mit freilaufender Turbine bekannt, d.h. für Turbinenzähler, bei denen die von der Turbine aufgenommene Leistung im Verhältnis zu der verfügbaren Leistung praktisch Null ist. Bei einer ersten Ausführungsform kann sich die Turbine um eine Achse mit großem Durch-

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messer drehen, die ausladend montiert ist. Bei einer zweiten Ausführungsform dreht sich die Turbine um eine Achse, die aus zwei fluchtenden Achshälften besteht, die kurz sind, einen kleinen Durchmesser haben und ausladend montiert sind. Bei einer dritten Ausführungsform kann sich die Turbine um eine Achse mit kleinem Durchmesser drehen, deren Lagerzapfen zwischen zwei Pfannen-Drucklagern gehalten werden.

Die erste Ausführungsform gestattet ein bequemes Ausfluchten der beiden Lager der Turbine, besitzt jedoch infolge des großen Durchmessers der ausladenden Achse den Nachteil, daß durch die Reibungen auf der Achse ein hohes Widerstandsmoment auftritt.

Bei der zweiten Ausführungsform besteht der Nachteil eines hohen Widerstandsmoments nicht, dagegen ist die Ausfluchtung der Lager auf den beiden Achshälften sehr schwierig.

Die dritte Ausführungsform kann wegen ihrer geringen Festigkeit und wegen des Verschleißes der Lager infolge ihrer Reibung auf den Pfannen-Drucklagern nur für leichte und wenig beanspruchte Turbinenanordnungen benutzt werden.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen.

Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Turbinenanordnung für Turbinenzähler, die aus einer sich frei um eine Achse drehenden Turbine und einem unverformbaren, ein Profil aufweisenden Körper besteht, der einen die Turbine umgebenden Käfig bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse im Vergleich zu ihrer Länge einen sehr geringen Durchmesser hat und zwischen zwei

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Querschnitten des Käfigs gespannt wird, der Verankerungseinrichtungen zur Erzeugung der Spannung besitzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Turbinenanordnung und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Wasserzähler mit einer erfindungsgemäßen Turbinenanordnung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besitzt die Turbinenanordnung einen unverformbaren Körper 41, der die Form eines Rotationskörpers hat und aus einem Mantel 1 und einem Eintrittsstutzen 2 besteht, wobei der Mantel und der Eintrittsstutzen durch Befestigungsschrauben 3 miteinander verbunden sind. Der Eintrittsstutzen 2 besitzt eine Wand 42 in Form eines Rotationskörpers und einen ogivalen Verdrängungskörper 43 zur Verteilung des Stromes eines in Richtung des Pfeils 45 fließenden Strömungsmittels. Der Verdrängungskörper 43 wird durch Rippen 44 an seinem Platz gehalten, die an der Wand 42 vorgesehen sind. Der Mantel 1 und der Verdrängungskörper 43 des Eintrittsstutzens 2 besitzen Einrichtungen zur Aufnahme der mit Gewinde versehenen Enden einer Achse 4. Diese Einrichtungen bestehen an dem Mantel 1 aus einer Erhebung 46, in die ein mit Gewinde versehenes Uhde der Achse 4 eingeschraubt wird, und an dem Verdrängungskörper 43 aus einer Bohrung 47, die in eine in der

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Spitze des Verdrängungskorpers 4-3 vorgesehene Aussparung 48 mündet. Die Achse 4, die einen im Vergleich zu ihrer Länge kleinen Durchmesser von beispielsweise zwei Millimetern besitzt, wird durch eine Mutter 5 gespannt, die auf das andere Ende der Achse aufgeschraubt ist und sich an dem Boden der Aussparung abstützt. Eine Turbine 6 ist so montiert, daß sie sich auf der Achse 4- über lange Lager 7 und 8 frei dreht, die zur Aufnahme der axialen Kräfte mit Anschlägen 9 und 10 zusammenwirken. Diese beiden Anschläge bestehen aus Scheiben aus einem Werkstoff hoher Härte und sind in die Erhebung 46 bzw. in die Basis des Verdrängungskorpers 4J eingelassen.

Zur Messung der Drehgeschwindigkeit der Turbine 6 kann diese mit einem magnetischen Körper versehen sein, der in ihrer Nabe oder am Schaufelende angeordnet ist und mit einem magnetischen Fühler zusammenwirkt, der an dem unverformbaren Körper 41 vorgesehen ist..

Der unverformbare Körper 41 dient als Montagestruktur für die aus der gespannten Achse 4 und der sich frei drehenden Turbine 6 bestehende Einheit. Er bildet ferner einen Verteilungs- und Meßkanal für den Turbinenzähler. Er kann direkt in der Leitung installiert werden, in der Messungen vorgenommen werden sollen, oder kann einer Zähleranordnung zugeordnet werden. Da die Achse 4 zwischen zwei Querschnitten des unverformbaren Körpers 41 gespannt ist, verschwinden die Probleme der Ausfluchtung der beiden Lager 7 und 8. Ferner können die Lager in Vergleich zu der axialen Länge der Turbine eine ziemlich große Länge besitzen, so daß eine gute Führung gewährleistet wird, wobei das Reibungsmoment jedoch wegen des sehr geringen Durchmessers der gespannten Achse 4 äußerst gering bleibt.

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Die auf diese Weise erreichte gute Führung gestattet die Schaffung einer dünnwandigen Turbine mit einem großen Durchmesser am Schaufelfuß, wodurch durch Erhöhung des Antriebsmoments eine höhere Genauigkeit erzielt wird. Die die Anschläge bildenden Scheiben, die aus einem Werkstoff mit hoher Härte und geringem Reibungskoeffizient bestehen, gewährleisten eine wesentlich längere Lebensdauer der Turbinenanordnung, als mit den punktförmigen Anschlägen erzielt wird, wie sie bei den bekannten Turbinenanordnungen benutzt werden. Die oben beschriebene Turbinenanordnung hat keine bevorzugte Betriebsstellung und kann deshalb in jeder beliebigen Stellung (vertikal, horizontal oder schräg) arbeiten.

Die im Vorstehenden an Hand von Fig. 1 beschriebene Ausführungsform eignet sich insbesondere für die Messung von örtlichen Geschwindigkeiten in einem Strömungsmittel mit turbulenter Strömung.

Sie eignet sich auch zur Messung von Strömungsmittelvolumen. Fig.2 zeigt einen Schnitt durch einen Wasserzähler, in den eine erfindungsgemäße Turbinenanordnung eingebaut ist. Hierbei besitzt ein Hauptkörper 11 Flansche 34 zum Anschluß an den Wasserkreis, eine obere öffnung 35, die die Aufnahme eines eine Turbine tragenden Körpers 13 gestattet, einen Sitz zur Positionierung des Körpers 13 und Einrichtungen zur Befestigung eines Deckels 38.

Der Körper 13 besteht aus einem Mantel 14, einem Eintrittsstutzen 15 und einer Kappe 16, die miteinander verbunden sind. Der Körper 13 ist an dem Deckel durch Schrauben 12 befestigt.

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Der Körper 13 wird auf dem Sitz 36 zentriert, der außerdem eine Dichtungsebene bildet. Eine Dichtung wird zwischen zwei Nuthälften gehalten, deren eine in dem Mantel 14 und deren andere in dem Sitz 36 vorgesehen ist. Die zu dem Mantel 14 gehörende Nutwand besitzt eine Abschrägung, sodaß die aus dem Deckel 38 und dem Körper 13 bestehende Einheit auch bei einer" Verschmutzung der Dichtung 17 leicht und ohne Beschädigung der Dichtung herausgenommen werden kann.

In den von dem Körper 13 gebildeten Käfig ist eine Achse 18, die im Vergleich zu ihrer Länge einen geringen Durchmesser hat und zwei mit Gewinde versehene Enden besitzt, in eine Erhebung 19 der Kappe 16 eingeschraubt. Diese Achse wird in Höhe des Verdrängungskörpers 39 des Eintrittsstutzens 15 durch eine Mutter 20 gespannt gehalten. Diese Achse besteht aus einem Werkstoff, der eine hohe Härte besitzt und an das zu messende Strömungsmittel angepaßt ist, im Fall eines Wasserzählers beispielsweise aus rostfreiem Stahl.

Auf dieser Achse ist eine Turbine 21 positioniert, die sich um diese Achse über Lager 22 und 23 frei dreht, die mit Anschlägen 24· und 25 zusammenwirken, die in die Erhebung 19 bzw. in die Basis des Verdrängungskörpers 39 des Eintrittsstutzens 15 eingelassen sind.

Das auf der Seite der Kappe 16 gelegene Ende der Nabe der Turbine 21 trägt ein magnetisches Element 26, das eine Achse 40 in Drehung versetzt, die mechanische Anzeigeelemente, die in einem Skalengehäuse 27 angeordnet sind, antreibt.

Die Turbine, die einen großen Durchmesser am Schaufelfuß besitzt, erfordert die Verwendung eines Verdrängungskörpers mit demselben Durchmesser. Man kann

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deshalb auf diesem Verdrängungskörper 39 eine zur Regulierung dienende Leitschaufel 28 anordnen. Diese ist um einen Zapfen 29 drehbar, der die Wand des Verdrängungskörpers 39 durchquert, und wird in ihrer Winkelstellung durch eine elastische Scheibe 30 gehalten, die mit einer Mutter 31 zusammenwirkt. Eine in dem Hauptkörper 11 vorgesehene Aussparung 32, die durch einen Stopfen 33 verschließbar ist, gestattet die Einstellung der Leitschaufel 28.

Eine derartige Montage der Leitschaufel 28 besitzt den Vorteil, daß alle für eine Präzisionszählung erforderlichen, beweglichen Elemente mit dem die Turbine tragenden Körper 13 verbunden sind. Ferner sind alle Meß-, Zähl- und Anzeigeelemente in einem abnehmbaren Block zusammengefaßt, der besonders einfach in den Hauptkörper 11 eingebaut und ausgebaut werden kann.

Durch die Erfindung wird ein Wasserzähler mit einer sich frei drehenden Turbine geschaffen, der bessere Leistungen und eine höhere Lebensdauer besitzt, einfach iniandgehalten werden kann und unter niedrigen Kosten herstellbar ist.

Ein derartiger Wasserzähler kann ohne Unterschied in horizontaler, vertikaler oder schräger Stellung arbeiten.

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Claims

Patentanspruch, e

1J Turbinenanordnung für Turbinenzähler, die aus einer sich frei um eine Achse drehenden Turbine und einem unverformbaren, ein Profil aufweisenden Körper besteht, der einen die Turbine umgebenden Käfig bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse im Vergleich zu ihrer Länge einen sehr geringen Durchmesser hat und zwischen zwei Querschnitten des Käfigs gespannt wird, der Verankerungseinrichtungen zur Erzeugung der Spannung besitzt.
2. Turbinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Turbine sich frei auf der Achse über glatte Lager dreht, die an der Turbine befestigt sind.
3. Turbinenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die glatten Lager mit Anschlägen zur Aufnahme der axialen Kräfte zusammenwirken, die mit Einrichtungen zur Verankerung der Achse an dem unverformbaren Körper fest verbunden sind.
4. Turbinenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Turbine einstückig ist und eine dünnwandige, die Schaufeln tragende Nabe und ein die Lager tragendes Achsrohr besitzt, das Rippen aufweist und dessen Durchmesser im Vergleich zu seiner Länge gering ist.
5. Turbinenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß eines der Enden des Achsrohrs Einrichtungen zur Aufnahme eines magnetischen Körpers besitzt.

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6. Turbinenanordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die die Schaufeln tragende Nabe Einrichtungen zur Aufnahme eines magnetischen Körpers besitzt.
7. Turbinenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der Schaufeln der Turbine Einrichtungen zur Aufnahme eines magnetischen Körpers besitzt.
8. Turbinenanordnung nach den Ansprüchen 5> δ oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Käfig bildende, unverformbare Körper Einrichtungen zur Aufnahme eines magnetischen Fühlers besitzt.

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