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Einrichtung zur Erzeugung eines radiärsymmetrischen Strömungsprofils
des Mediums in Flüssigkeitszählern mit sonkrecht zur Rohrachse stehendem Flügelrad
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines radiärsymmetrischen
Strömungsprofils des Mediums in Flüssigkeitszählern mit senkrecht zur Rohrachse
stehendem Flügelrad.
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Bei Flüssigkeitszählern, die nach dem Gewischwindigkeitsprinzip arbeiten,
vor allem bei solchem mit zur Rohrachse senkrecht stehendem flügelrad wie z.B. bei
Woltmanzählern dieser Bauart, wird das an der Einflußseite des Flüssigkeitstählers
zentralsymmetrische Strömungsprofil des Mediums durch die notwendige Umlenkung des
Flüssigkeitsstromes im Gehäuse, dessen Einflußseite aus zwei Abschnitten besteht,
die ählich Krümmern gestaltet sind, stark verändert. Als Folge der entstandenen
Unsymmetrie des Strömungsprofils tritt einerseits eine starke einseitige Belastung
der Flügelradlager auf.
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Andererseit werden die Flügel des Flügelrades durch die unterschiedliche
Strömungsgewindigkeit während einer Undrehung des Flügelrades hochdynamisch belastet.
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Die Reproduzierbarkeit des Meßfehlers ist im Vergleich mit Flügelradzählern,
deren Flügeradachse parallel zur Rohrachse angeordnet ist, schlecht. Der zum Zweck
der Gleichrichtung des Strömungsprofils in Flügelradzählern der beschriebenen Bauart
verwendete Strahlrichter kann aufgrund der begrenzten Bauhöhe der Flügelradzähler
nicht so wirkungsvoll dimensioniert werden.
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daß damit aufgezählten Nängel ih vollen Umfang heseitigt werden können.
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@s wurde im BP 1 033 428 bereits vorgeschlagen, den Strhlrichter vor
dem Flügerad in der Weise unsymmetrisch zu gestalten, daß die Flügelradagerbelastung
genügent gesenkt wird. Mit dieser Maßnahme wird jedoch die starke dynamische Belastung
der Flügel des Flügelrades noch vergrößert, der Druckverlust wird größer, wenn nicht
gleichzeitig das Bauvolumen der Zähler vergrößert wird. Diese Maßnahme führt ebenfalls
nicht zur Verbesserung der Meßeigenschaften, insbesondere der Reproduzierbarkeit
der Meßwerte.
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Dem gleichen Zweck, die Lagerbelastung der Flügelradlager zu mindern.
dient auch der Vorschlag in GM 1 832 615, an der Ausflußseite der Leiteinrichtung
im Woltmanzähler eine Palette anzubringen, um damit einem am gesamten Umfang der
Leiteinrichtung gleichen Strömungswiderstand zu erhalten. Auch hier wird die von
der Einflußseite des Flügelradzählers hervorgerufene Strönunsymmetrie nicht beseitigt.
Durch diese Maßnahme können die bereits genannten Hängel nicht abgestellt werden.
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Ferner wurde im Gi -1 8,4 424 vorgeschlagen, den Strhlrichter vor
dem Flügelrad sehr tier bis auf ein im Gehäuseboden angeordnetes Rippenkreuz abzusenken.
Dabei bildet das Rippenkreuz zusammen mit der Strahlrichterwandung vier Stromröhren,
durch die zwangsweise das Medium strömen muir, bevor es in den Strahirichter eine
laufen kann. Dadurch ist die Wirkung des Strhlrichters zweifellos vergrößert, es
werden Drallströmungen durch labile Strömungssymmetrie vermieden. Da das Medium
von Gehäuse in den Strahlrichter um eine Kante mit seir kleinem Radius fließen muß,
reißt hier die Strömung bei hoher Strömungsgeschwindigkeit ab. Daraus folgen stark
unsymmetrische Strömungsverhältnisse, die zu erhöhter Belastung der Flügel an den
Flügelrädern führen.
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Nachteilig ist weiterhin der starke Anstieg des Druckverlustes bzw.
die zur Vermeidung hoher Druckverluste notwendige Vergrößerung des Bauvolumens.
Durch die Einführung der Rippen wird das Gebäuseinnere kompliziert.
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Außer erhöhten Gußteilherstellungs- und Bearheitungskosten treten
beim Korrosionsschutz durch Lackieren, Plasttbeschichten und Auskleiden mit korrosionsbeständigen
Werkstoffen, z.B. Hartgummi, große Schwierigkeiten auf. Bekannt ist das Auftreten
von Sekundärströmungen bei Rohrkrümmern, die u.a. Ursache für hgohe Druckverluste
sind. Der Druckverlust an Rohrkrümmern kann mit Hilfe einer Anordnung von mehreren
Umlenkschaufeln, einen Umlenkgitter hedeutend gesenkt werden.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Hängel an
Flüssigkeitszählern mit senkrecht zur Rohrachse stehendem Flügelrad, insbesondere
an Woltmanzählern dieser Bauart, zu beseitigen. Dabei soll die durch die notwendige
Formgebung der krümmerähnlich gestalteten Einflußseite der Gehäuse verursachte ungünstige
Veränderung des Strömungsprofils des Mediums verhindert werden, so daß sich weder
in größerem Umfang Sekundärströmungen ausbilden, noch an besonders stark gekrümmten
Flächen Abreißerscheinungen auftreten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu
schaffen, durch die das Strömungsprofil im Strahrichter frei von Rückstromgebilden
ist, ohne daß die Einflußeseite des Gehäuses des Flüssigkeitszählers vom konstruktiven
Aufbau her kompliziert wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufaabe dadurch gelöst,"daß in dem zur Umleitung
des strömenden Mediums von der Einflußseite des Flüssigkeitgehäuses in die Achrichtung
des Strhlrichters dienenden Gehäuseabschnitt eine Umlenkschaufel
angeordnet
ist, die in ihrer Forr in der durch die Mittelachse des krümmerartigen Gehäuseabschimittes
aufgespannten ihene im wesentlichen mit der Mittelachse übereinstimmt und ihre Ausdehnung
in der dazu senkrecet stehenden Ebene den Abstand zwischen den Wandungen des Gehäuseahschnittes
entspricht. Die Umlenkschaufel ist so ausgehildet, daß sie nach der Krümmung bis
zum Strahlrichter verlängert ist. Da für die Ausbildung von Sekundärströmungen,
Stromungsablösungen und Rückstromgebieten das Verhältnis vom inneren Radius und
Durchmesser des krümmerartinen Gehäuseabri schnittes maßgebend ist, ist der innere
Radius D so zu dimesionieren, daß das Verhältnis mindestens Werte von 0,15 annimmt.
Die Umlenlschaufel ist an einem Haltering befostigt, der in einer entsprechenden
Bohrung im Flüssigkeitszählernehäuse eingepreßt ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, im zweiten
krümmerartigen Gehäuseabschnitt eine weitere Umlenkschaufel anzuordnen. Durch Verwendung
der erfindungsgemäßen Umlenkschaufel werden die Gehäuseabschnitte in zwei etwa gleichgroße
Stromröhren geteilt. Dadurch verdoppelt sich das Verhältnis ri.
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LJ Es wird umso größer, je größer der innere Radius gewählt werden
kann. Bei den die Erfindung betreffenden Flüssigkeitszählern üblichen maximalen
Strömungsgeschwindigkeit treten damit Strömungsablösung und Rückstromgebiete nicht
mehr auf. Sekundärströmungen werden auf ein Minimum beschränkt. Durch die Teilunn
der Gehäuseabschnitte vor dem Strahlrichter in zwei Stromröhren werden Drallströmungen
irn wesentlichen verhindert. Dadurch wird eine bessere Peproduzierbarkeit der Meßeigenschaften
und Erhöhung der Meßgenauigkeit erreicht. Weiterhin wird die Empfindlichkeit gegenüber
Störungen durch vor dem Flüssigkeitszähler in die Rohrleitung eingebaute Armaturen
herabgesetzt; die
Beruhigungsstreckte vor den Flüssigkeitszähler
kann verkürzt bzw. sonst nowendire Strömungscleichrichter @reuchen nicht mehr eingesetzt
zu werden. Zur erhöhnung der Stabilität der Verbindung Umlenkschaufel - Haltering
ist ein senkrecht zur Umlenkschaufel stehendes ebenes Teil, das ebenfalls as der
Umlenkschaufel und am Haltering befestigt ist, angeordnet. Bei großflächiger Ausbildung
dieses Toiles erreicht man eine Erhöhung der gleichrichtenden Wirkung der Umlenkschaufel.
Vor des Strahlrichter bildet sich dann ein nahezu radiärsymmetrisches Strömungsprofil
aus.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs Beispiel näher
erläutert werden.
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In der zungchörigen Zeichnung zeigt: Fig.1: Eine Schnittdarstellung
durch das Meßwerk eines Flüssigkeitszählers mit senkrecht zur Kohrachse stehenden
Flägelrad mit einer Umlenkschaufel - Halterise - und Stützblech.
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Fig.2: @@@ Draufsicht der Haufruppe Umlenkschaufel - Halterine - Stützblech.
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Das Flüssigkeitszählergehäuse (1) setzt sich an der Einflußeaite
aus zwei krümmeratigen Abschnitten (2;3= zusammen. Im krämmerartagen Abschnitt (3)
befindet sich eine Umlenkschaufel )4), die an dem Haltering (@) zusammen mit dem
Stützblech (6) befestigt ist. Der Haltering (@) ist du Flüssigkeitszählergehäuse
(1) eingepreßt. Die Umlenkschaufel (4) ist bis an den Strahlrichter (7) heranreführt.
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Durch diese Anordnung entstehen im Bereich des krügmeratigen Abschnittes
(3) im Flüssigkeitszählergehäuse (1) zwei Strorröhren (8;9). Hiedurch sowie durch
die Ausbildung eines möglichst großen inneren Radius (10) werden hein Flüssigkeitsdurchlauf
die zuvor beschriebenen vorteilhaften Eingenschaften erreicht.