DE2951186A1

DE2951186A1 - Stroemungsmesser des stroemungstau- typs

Info

Publication number: DE2951186A1
Application number: DE19792951186
Authority: DE
Inventors: George E Sgourakes
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE2951186C2; US4220046A; FR2444928B1; FR2444928A1; GB2037985B; IT7951113A0; NL7909101A; NL181049C; IT1120224B; NL181049B; GB2037985A

Description

Henkel, Kern, Feiler £r Hfinz*l Patentanwalt·

Registered Representatives before the _ 4 _ European Patent Office

Möhlstraße 37

D-8000 München 80 The Foxboro Company

Tel.: 089/982085-87 Foxboro, Mass., V.St.A. Telex:0529802hnkld

Telegramme: ellipsoid

19. Dez. 1979

821.102

Strömungsmesser des Strömungstau-Typs

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Strömungsmesser und betrifft insbesondere einen verbesserten Strömungsmesser des Strömungstau-Typs (flow obstruction type) für Sanitäranlagen.

Für Sanitäranlagen sind bereits verschiedene Strömungsmesserkonstruktionen entwickelt worden. Beispielsweise wird hierfür ein hindernisfreier bzw. stauloser Strömungsmesser, z.B. ein magnetischer Strömungsmesser eingesetzt. Größere Schwierigkeiten ergeben sich dagegen bei Verwendung von Strömungsmessern des Stau-Typs, z.B. solchen des Wirbelabreiß-Typs.

Strömungsmesser mit einem Element, das in das zu messende Strömungsmittel hineinragt, müssen strengen Anforderungen

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bezüglich der Verhinderung eines Einschlusses oder Absetzens des betreffenden Strömungsmittel bzw. der darin enthaltenen Stoffe genügen. Die derzeitigen Vorschriften verlangen zumindest eine Maschinenglätte Nr. 4 (No. 4 mill finish) an Blechen aus rostfreiem Stahl der AISI 300-Reihe, so daß der vorgeschriebene Glättegrad stets erhalten bleibt. Außerdem müssen alle innenseitigen Winkel der Strömungs-Kontaktflachen größer sein als 135° oder mit einem Krümmungsradius von mindestens 6,35 mm abgerundet sein, während alle Ubergangsflächen an den Strömungs-Kontaktflachen ebenso glatte Oberflächen besitzen müssen wie die angrenzenden Flächen.

Um diesen strengen Anforderungen für Sanitärzwecke genügen zu können, erfordern die üblichen Fertigungsverfahren häufig viel Handarbeit. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf für einen Stautyp-Strömungsmesser für Sanitärzwecke, der einfach und kostensparend herzustellen ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Wirbelschleppen-Strömungsmessers für Sanitärzwecke mit Strömungs-Kontaktflächen mit niedrigem Auffang- oder Absetzvermögen für das Strömungsmittel (low fluid collectibility), so daß sich das zu behandelnde Strömungsmittel an diesen Flächen nicht abzusetzen vermag. Außerdem soll sich dieser Strömungsmesser einfacher und billiger herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Strömungsmesser weist ein rundes Rohr aus rostfreiem Stahl (AISI 300-Reihe), dessen Innenwandfläche eine Maschinenglätte entsprechend zumindest dem Glättegrad Nr. 4 besitzt, und ein Wirbel(abreiß)element aus

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demselben rostfreien Stahl auf, dessen mit dem Strömungsmittel in Berührung stehenden Flächen denselben Glättegrad besitzen wie die Innenflächen des Rohrs. Das Wirbelelement ist in spezieller Weise im Rohr befestigt. In der Rohrwandung sind zwei parallele, plane (co-planar) Abschnitte mit jeweils einer gleich großen, kreisförmigen Bohrung konstanten Durchmessers ausgebildet. Das Wirbelelement, das ein längliches Profil mit einem flachen Vorderteil zur Erzeugung von auf Abstand stehenden Wirbelsätzen oder -zöpfen aufweist, ist durch die eine Bohrung in das Innere des Rohrs eingesetzt und so ausgerichtet, daß der flache Vorderteil (flat front-member) senkrecht zur Fluidumströmung steht. Das längliche Profil weist weiterhin ein einen Meßfühler tragendes, stabförmiges Meßfühlerelement zur Messung der abreißenden Wirbel auf, wobei dieses Meßfühlerelement eine vorbestimmte Querschnittsfläche besitzt, sich vom Vorderteil aus stromab erstreckt und fest mit letzterem verbunden ist. Die Verbindungsflächen dieser beiden Teile bilden strömungsgünstige Auskehlungsflächen mit geringem Haftvermögen für das Strömungsmittel, so daß ein Absetzen bzw. Anhaften des Strömungsmittels an diesen Flächen sicher verhindert wird.

An beiden Enden des Wirbelelementes ist je ein erweiterter, scheibenförmiger Kopfteil angeformt, der eine flache Außenfläche und eine Strömungs(kontakt)fläche besitzt, die im umfangsnahen Bereich flach ausgebildet ist. Die Umfangsränder von Außen- und Strömungskontaktflächen jedes Kopfes sind im wesentlichen mit den Umfangsflachen der kreisförmigen Bohrungen kongruent. Weiterhin besitzt jeder Kopfteil eine gleichmäßige, der Dicke der planen Abschnitte der Rohrwandung entsprechende Dicke. Die Verbindungsflächen zwischen den scheibenförmigen Kopfteilen und dem länglichen Profil bilden strömungsgünstige Auskehlungen bzw. Kehlnahtbereiche,

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an denen sich praktisch kein Strömungsmittel absetzen kann. Zudem ist jeder Kopfteil so angeordnet, daß der umfangsnahe Bereich seiner Strömungskontaktfläche in einer Ebene mit der Innenfläche des betreffenden planen Rohrwandungsteils liegt. Eine vollständig durchdringende,durch Autogenschweißung mittels eines Elektronenstrahls hergestellte, Schmelzschweißnaht verbindet die Seitenfläche jedes Kopfteils mit der Bohrungsfläche im betreffenden planen Rohrwandungsabschnitt. Da infolge der Ausbildung jeder Bohrung in einer planen Fläche jede Elektronenstrahlschweißung in einer einzigen Ebene erfolgen kann, stellen die fertigen Schweißnähte Strömungsflächen dar, die nur einer geringen manuellen Nachbearbeitung bedürfen, um einen Glättegrad zu erhalten, welcher demjenigen der angrenzenden Flächen vergleichbar ist.

Alle Strömungs(kontakt)flächen dieses Strömungsmessers besitzen somit einen so hohen Glättegrad bzw. eine derart strömungsgünstige Form, daß sich das zu behandelnde bzw. zu messende Strömungsmittel an keiner Stelle absetzen kann.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine zur Veranschaulichung des Wirbel(abreiß)elements teilweise aufgeschnittene perspektivische Darstellung eines Strömungsmessers mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des aus der Rohrleitung ausgebauten Wirbelelements,

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Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen waagerechten Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1 zur Veranschaulichung des Querschnitts bzw. Profils des Wirbelelements im Bereich der ölgefüllten Kapsel und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Wirbelelements in seinem an den um die jeweiligen Bohrungen herum liegenden Rohrwandungsflächen angeschweißten Zustand.

Der in Fig. 1 dargestellte Strömungsmesser für Sanitärzwecke weist an seinen Innenflächen zur Verhinderung eines Absetzens des Strömungsmittels o.dgl. jeweils Winkel von mehr als 135° oder Auskehlungsflächen mit einem Krümmungsradius von mindestens 6,35 mm auf. Der Strömungsmesser umfaßt ein einen runden Querschnitt besitzendes Rohr 9 aus rostfreiem Stahl der vorher genannten Sorte und mit dem angegebenen Glättegrad seiner Innenflächen. Das Rohr ist mittels Endflanschen 12 und 14 in eine nicht dargestellte Sanitärrohrleitungsanlage einschaltbar.

Gemäß Fig. 2 sind in der Rohrwandung 10 zwei parallele, jeweils eine einzige Ebene festlegende bzw. plane Abschnitte 16 und 18 ausgebildet, in denen jeweils gleich große, kreisförmige Bohrungen 20 bzw. 22 mit konstantem Durchmesser vorgesehen sind. Ein Wirbel(abreiß)element 24 aus rostfreiem Stahl der vorher angegebenen Sorte, dessen Strömungs(kontakt)-flächen denselben Glättegrad wie die Innenflächen des Rohrs besitzen, ist auf spezielle Weise in der Rohrwandung befestigt. Gemäß Fig. 3 ist das Wirbelelement, das einen länglichen Abschnitt bzw. Profil 26 mit einem flachen Vorderteil (Platte) 28 zur Erzeugung von gegenseitigen Abstand besitzenden Wirbelsätzen bzw. -zöpfen längs scharfer Seitenkanten 30

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aufweist, durch die eine Bohrung hindurch in das Innere des Rohrs eingesetzt und so ausgerichtet, daß der flache Vorderteil senkrecht zur Strömungsrichtung des Strömungsini ttels steht. Das längliche Profil 32 trägt weiterhin ein stab- oder bolzenförmiges Meßfühlerelement 36 zum Messen bzw. Abgreifen der abreißenden Wirbel. Das Meßfühlerelement, das eine vorbestimmte Querschnittsfläche besitzt, ist stromab des Vorderteils 28 angeordnet und starr mit dem Profil 32 verbunden. Die Ubergangsflache zwischen dem Vorderteil und dem Meßfühlerelement bildet strömungsgünstige Auskehlungsflächen 51 und 52, an denen sich praktisch kein Strömungsmittel absetzen kann. Das Meßfühlerelement 32 trägt eine ölgefüllte Kapsel 34, deren Seitenwände durch zwei flexible Membranen 36 und 38 aus rostfreiem Stahl gebildet werden, so daß sie jeweils einen der beiden Wirbelzöpfe bzw. -schleppen abzugreifen vermögen. Weitere Konstruktionseinzelheiten der ölgefüllten Kapsel und des Meßfühlerelements finden sich in der US-PS 3 972 232, auf welche hiermit Bezug genommen wird.

Gemäß Fig. 1 enthält ein mittels eines Tragelements 43 mit dem Wirbelelement 24 verbundenes Instrumentengehäuse 40 die elektronische Schaltung zur Umwandlung der Bildungsfrequenz der beiden Wirbelzöpfe in ein die Strömungsgeschwindigkeit oder -menge angegebenes Analogsignal. Die Einzelheiten dieser elektronischen Schaltung finden sich in der US-PS 3 978 098, auf welche hiermit Bezug genommen wird.

Gemäß Fig. 2 sind an den jeweiligen Enden der Wirbelelemente 24 erweiterte, scheibenförmige Kopfteile 44 und 46 angeformt, die plane Außenflächen 41 bzw. 42 6owie Strömungs(kontakt)-flächen 47 bzw. 49 aufweisen, die im umfangsnahmen Bereich flach bzw. plan sind. Diese Flächen 41, 47 und 42, 49 sind

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in ihren ümfangsbereichen im wesentlichen mit den Umfangsbereichen (perimeters) der Bohrungen 20 bzw. 22 kongruent. Außerdem besitzen die Kopfteile 44 und 46 jeweils eine
konstante Dicke, welche der Dicke der planen Abschnitte
16 bzw. 18 der Rohrwandung 10 entspricht. Die Verbindungsoder Übergangsflächen zwischen den Kopfteilen und dem
länglichen Profil 26 bilden strömungsgünstige Auskehlungsflächen 53 und 54 zur Verhinderung eines Absetzens des
Strömungsmittels. Weiterhin sind die Kopfteile 44 und 46
so angeordnet, daß die umfangsnahen Bereiche der Strömungsikontakt) flächen 47 bzw. 49 in einer Ebene mit den Innenflächen 17 bzw. 19 der flachen Rohrwandungs-Abschnitte 16 bzw. 18 liegen.

Gemäß Fig. 4 sind die Kopfteil-Seiten- bzw. Umfangsflächen 48 und 50 (Fig. 2) mittels vollständig durchdringender autogener Elektronenstrahl-Schmelzschweißnähte 60 bzw. 62 mit den betreffenden Innenflächen 57 bzw. 58 (Fig. 2) der Bohrungen 20 bzw. 22 verbunden. Aufgrund der planen Ausbildung der Bereiche, in denen die Bohrungen 20 und 22 liegen,
können diese Schweißnähte 60, 62 in einer einzigen Ebene
gezogen werden, so daß die Schweißnähte 60, 62 Strömungsflächen 64 bzw. 66 aufweisen, die nur einer geringen manuellen Nachbearbeitung zur Gewährleistung eines den angrenzenden Flächen vergleichbaren Glättegrads bedürfen.

Da also alle Strömungs(kontakt)flächen stufenlos und strömungsgünstig geformt sind, kann sich das Strömungsmittel
bzw. können sich die in ihm enthaltenen Stoffe an keiner
Stelle absetzen.

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Selbstverständlich sind dem Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen der dargestellten und beschriebenen AusfUhrungsform möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler Cr Hänzei Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Möhlstraße 37 The Foxboro Company D-βΟΟΟ München 80

Foxboro, Mass., V. St. A. Tel.: 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

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Strömungsmesser des Strömungstau-Typs

Patentansprüche

Strömungsmesser vom Strömungstau-Typ (flow obstruction type) zur Verwendung in Sanitäranlagen, bestehend aus einem ein Strömungsmittel führenden Rohr mit einer Wandung, die mindestens einen in einer einzigen Ebene liegenden bzw. planen Abschnitt mit Innen- und Außenflächen und einer Bohrung aufweist, und einem Strömungsstau-Element, das durch die Bohrung in das Rohrinnere einsetzbar ist, das ein die Strömung teilweise stauendes bzw. behinderndes längliches Profil zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit oder -menge durch das Rohr aufweist und das weiterhin an einem Ende mit einem erweiterten Kopfteil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (46) eine stufenfreie, strömungsgünstige und ein

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ORIGINAL INSPECTED

Absetzen von Strömungsmittel und dgl. weitgehend verhindernde Strömungs(kontakt)fläche aufweist, die zumindest in ihrem umfangsnahen Bereich in einer Ebene mit der Innenfläche des planen Abschnitts (17) liegt, daß der Kopfteil eine Seiten- bzw. Umfangsflache (48) aufweist, daß ein Mittel (60) zur Verbindung der Kopfteil-Umfangsflache mit der Rohrwandung (10) an der Innenfläche der Bohrung (16) vorgesehen ist und daß das Strömungstau-Element (24) und die Rohr(innen)wand strömungsgünstige, hindernisfreie Strömungsmittel-Berührungsflächen aufweisen, so daß ein Absetzen bzw. Anstauen von Strömungsmittel oder von in diesem enthaltenen Stoffen verhindert wird.
2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrwandung ein zweiter, gleichartiger planer Abschnitt (19) mit einer Bohrung (18) vorgesehen ist, daß das Strömungstau-Element am anderen Ende einen zweiten erweiterten Kopfteil (48) aufweist, der (ebenfalls) zumindest im umfangsnahen Bereich seiner Strömungs(kontakt) ■ fläche in einer Ebene mit der Innenfläche des zweiten planen Abschnitts liegt und der eine Seiten- bzw. Umfangsflache besitzt, und daß ein zweites Mittel (60) zur Verbindung der Kopfteil-Umfangsfläche mit der Innenfläche der Bohrung (18) im planen Abschnitt (19) vorgesehen ist.
3. Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden planen Abschnitte parallel zueinander angeordnet sind.

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4. Strömungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungstau-Element ein wirbelerzeugendes bzw. Wirbelabreißelement ist, daß die Bohrungen kreisförmig sind und daß die erweiterten Kopfteile eine scheibenförmige Gestalt besitzen.
Strömungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs-Mittel vollständig durchdringende autogene Schmelzschweißnähte sind.
6. Strömungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnähte mittels eines Elektronenstrahls hergestellt sind.

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