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Messeinsatz für Flüssigkeits-
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Durchflussmengenzähler, insbesondere Hauswasserzähler Die Erfindung
betrifft einen Messeinsatz zum Einbau in ein einen Sitz für den Messeinsatz sowie
eine Zulauf- und eine Ablauföffnung aufweisendes Aussengehäuse eines Flüssigkeits-Durchflussmengenzählers,
insbesondere eines Hauswasserzählers.
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Herkömliche Hauswasserzähler besitzen ein oben durch einen Verschlussring
verschlossenes Aussengehäuse, das ebenso wie der Verschlussring aus Messing besteht;
diese Messingteile weisen nicht nur die grösste Lebensdauer auf, sondern stellen
hinsichtlich der Herstellungskosten über 50 % des Wertes eines solchen Wasserzählers
dar. Aus diesem Grunde sind die Wasserversorgungsunternehmen bestrebt, die Gehäuse
der im Betrieb befindlichen Wasserzähler möglichst lange zu verwenden und nur die
einem Verschleiss unterworfenen Baugruppen wie Zählwerk, Flügelrad und Flügelradgehäuse
von Zeit zu Zeit auszutauschen. Dieses Bestreben scheitert jedoch in der Praxis
häufig an folgenden Problemen: Die modernen, auf dem Markt befindlichen Messeinsätze
sind in der Regel mit den Aussengehäusen älterer Wasserzähler nicht kompatibel.
In neuerer Zeit bevorzugt man die kostengünstigen und robusten Flügelradzähler (Geschwindigkeits-Messprinzip),
jedoch ist es bisher nicht möglich gewesen,
andere Wasserzähler-Bauarten,
insbesondere die sog.
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Ringkolbenzähler (volumetrisches Messprinzip)mit einem Flügelrad-Messeinsatz
umzurüsten, und zwar selbst dann nicht, wenn der Flügelrad-Messeinsatz einigermassen
passend in das Aussengehäuse des vorhandenen Wasserzählers eingesetzt werden könnte;
dies beruht darauf, daß sich ein solcher, aus bekannten Baugruppen zusammengesetzter
Wasserzähler dann nicht justieren liesse. Bei älteren Wasserzählern lassen sich
häufig Ersatz-Messeinsätze von den ursprünglichen Herstellern nicht mehr beschaffen
oder ist der Austausch wegen der hohen Kosten unwirtschaftlich; der ursprüngliche
Hersteller ist aber oft nicht bereit, seinen Nettbewerbern Ersatzteile zu liefern.
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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einen universell verwendbaren
Flügelrad-Messeinsatz zu schaffen, der sich auf billigste Art und Weise an die Innenabmessungen
der Aussengehäuse der sich auf dem Markt befindlichen Flüssigkeits-Durchfluss-.,engenzähler
anpassen lässt und vorzugsweise als sog. Volltrockenläufer ausgebildet ist, bei
dem zwar Flügelrad mit Flügelradgehäuse in den Flüssigkeitsstrom eingesetzt sind,
das Zählwerk jedoch völlig im Trockenen liegt -derartige Messeinsätze sind an sich
bekannt und besitzen ein ein Flügelrad aufnehmendes Flüoelradgehäuse und ein auf
dem letzteren angeordnetes, vo Flügelrad über eine Magnetkupplung antreibbares Zählwerk.
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Ausgehend von einem Messeinsatz mit einem ein Flügelrad aufnehmenden
Flügelradgehäuse und einem auf diesem angeordneten, vom Flügelrad über eine Magnetkupplung
antreibbaren Zählwerk zum Einbau in ein einen Sitz für den Messeinsatz sowie eine
Zulauf-und eine Ablauföffnung aufweisendes Aussengehäuse eines Flüssigkeits-Durchflussmengenzählers,
insbesondere eines Hauswasserzählers, lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss
dadurch lösen, daß man einen Anpassungsring vorsieht, in den sich das Flügelradgehäuse
einsetzen lässt und der aussen einen in den Aussengehäusesitz einsetzbaren Gegensitz
und innen einen Sitz für einen am Flügelradgehäuse vorgesehenen Gegensitz aufweist.
Durch die radiale Dimensionierung des aussen am Anpassungsring vorgesehenen Gegensitzes
sowie durch die axiale Anordnung dieses Gegensitzes relativ zu dem innen am Anpassungsring
vorgesehenen Sitz für das Flügelradgehäuse lässt sich nicht nur gewährleisten, daß
der Messeinsatz in dem Sitz des Aussengehäuses eingesetzt werden kann, sondern auch
die richtige axiale Position des Messeinsatzes im Aussengehäuse herbeiführen. Der
Anpassungsring lässt sich ausserdem ausserordentlich billig fertigen, insbesondere
als Kunststoff-Spritzgussteil, da die für die Gestaltung der Innenseite des Anpassungsrings
verantwortlichen Werkzeuge oder Werkzeugteile wegen des Standard-Flügelradgehäuses
stets gleichbleiben können und man unterschiedliche Werkzeuge oder Werkzeugteile
nur für die Gestaltung der Aussenseite des Anpassungsrings benötigt, da ja nur diese
an die im Einsatz befindlichen Aussengehäuse angepasst-werden muss.
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Da die Messeigenschaften eines Flügelrad-Zählers ausserordentlich
stark von der Art und Weise abhängen, wie die Einlauföffnungen des Flügelradgehäuses
angeströmt werden, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen
Messeinsatzes der Anpassungsring hülsenförmig ausgebildet und umgibt die am Umfang
des Flügelradgehäuses angeordneten Einlauföffnungen mit radialem Abstand, so daß
unterschiedliche Innenabmessungen der verschiedenen Aussengehäuse nur noch einen
vernachlässigbaren Einfluss auf die Messeigenschaften haben. Der Anpassungsring
bildet dann also eine Art Schürze, die sich in axialer Richtung zumindest über denjenigen
Bereich des Flügelradgehäuses erstreckt, in dem sich dessen Einlauföffnungen befinden.
Da einen, wenn auch wesentlich geringeren, Einfluss auf die Messeigenschaften auch
die Gestaltung der Strömungspfade zwischen den Auslassöffnun gen des Flügelradgehäuses
und der Ablauföffnung des Aussengehäuses hat, empfiehlt es sich des weiteren, den
Anpassungsring so zu gestalten, daß er auch die Auslassöffnungen des Flügelradgehäuses
mit radialem Abstand umgibt. Springt ein auf dem Flügelradgehäuse angeordnetes Teil
des Messeinsatzes in axialer Richtuna über die Umfangswand des Flügelradgehäuses
vor, so ist dafür zu sorgen, daß der Anpassungsring zusammen mit den anderen Teilen
des Messeinsatzes eine Ablauföffnung bildet, so daß die das Flügelradgehäuse verlassende
Flüssigkeit aus dem Spalt zwischen Flügelradgehäuse und Anpassungsring abströmen
kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Messeinsatzes
ist das Flügelradgehäuse becherförmig ausgebildet und
durch einen
Deckel verschlossen; in diesem Fall empfiehlt es sich, zur Bildung der erwähnten
Ablauföffnung den Anpassungsring so zu gestalten, daß er in axialer Richtung im
Abstand von dem erwähnten Deckel endet.
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Bevorzugt wird eine Konstruktion, bei der das becherförmige Flügelradgehäuse
oben durch den Boden eines Werkbechers verschlossen ist, in den das Zählwerk eingesetzt
wird. Zu beiden Seiten dieses z.B. aus Kunststoff oder Messing bestehenden Werkbecherbodens
liegen dann die beiden Teile der das Zählwerk antreibenden Magnetkupplung. Dieser
Werkbecher kann am Flügelradgehäuse zentriert werden; alternativ oder zusätzlich
kann der Werkbecher aber auch am Aussengehause zentriert werden, und um in diesem
Falle eine einfache Anpassung des Messeinsatzes an die verschiedenen Aussengehäuse
zu erreichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein den Werkbecher umgebender
Zentrierring vorgesehen, welcher gegen die Innenseite des Aussengehäuses anliegt.
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Die Anpassung erfolgt also ausschliesslich über den als ausserordentlich
einfaches Teil ausbildbaren Zentrierring, der in axialer Richtung durch eine Schulter
an der Aussenseite des Werkbechers gesichert sein kann.
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Um den Messeinsatz am Ort des Einbaus in einfacher Weise justieren
zu können, wird für eine Konstruktion, deren Flügelradgehäuse eine sich in Umfangsrichtung
erstreckende Reihe von Einlauföffnungen sowie in axialer Richtung im Abstand hiervon
eine sich ebenfalls in Umfangsrichtung erstreckende Reihe von Auslassöffnungen aufweist,
errpfohlen, zwischen Flügelradgehäuse
und Anpassungsring sowie
in axialer Richtung zwischen Einlauf- und Auslassöffnungen des Flügelradgehäuses
Aidichtelemente vorzusehen, welche eine durch Verdrehen des Anpassungsrings relativ
zum Flügelradgehäuse hinsichtlich ihres Durchlassquerschnitts veränderbare Bypass-Offnung
bilden, wobei es ohne weiteres möglich ist, die Abdichtelemente so zu gestalten,
daß sich die Bypass-öffnung auch ganz verschliessen lässt.
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Eine besonders einfache Realisierung sieht vor, daß der Sitz auf der
Innenseite des Anpassungsrings und der Gegensitz auf der Aussenseite des Flügelradgehäuses
gegeneinander anliegende Ringschultern aufweisen, in denen jeweils mindestens eine
Durchlassöffnung vorgesehen ist, die durch Drehen des Anpassungsrings relativ zum
Flügelradgehäuse mehr oder minder weitgehend zur Deckung miteinander gebracht werden
können. Wird die erfindungsgemäss gestaltete und veränderliche Bypass-Öffnung mit
der Massnahme kombiniert, daß der Anpassungsring eine Schürze zur Abschirmung der
Einlauf öffnungen und gegebenenfalls auch noch der Auslassöffnungen des Flügelradgehäuses
bildet, so ergibt sich ein Messeinsatz, der sich schon vom Hersteller einregulieren
lässt, so daß er dann später nur noch in das Aussengehäuse des bereits eingebauten
Durchflussmengenzählers eingesetzt werden muss.
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Damit sich Anpassungsring und Flügelradgehäuse relativ zueinander
nicht unbeabsichtigt verdrehen und so der lichte Querschnitt der Bpass-Öffnung verändert
wird, wird eine Brems- oder Blockiervorrichtung zwischen
Anpassungsring
und Flügelradgehäuse empfohlen. Eine solche Vorrichtung lässt sich am einfachsten
dadurch verwirklichen, daß an einer der Ringschultern eine Verzahnung und an der
anderen Ringschulter eine Rastnase zum Eingreifen in die Verzahnung vorgesehen wird,
wobei zumindest eines der beiden Rastelemente elastisch ausgelenkt werden kann,
was dann ohne weiteres möglich ist, wenn Anpassungsring und/oder Flügelradgehäuse
als Kunststoffteil ausgebildet ist bzw. sind.
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Schliesslich empfiehlt es sich, den Anpassungsring als Becher mit
einem ein Sieb bildenden Boden zu gestalten, um groben Schmutz vom Flügelrad abzuhalten;
damit das an die verschiedenen Aussengehäuse anzupassende Teil möglichst einfach
gestaltet ist, bildet bei einer bevorzugten Ausführungsform der Siebboden ein separtes,
am Boden des Flügelradgehäuses befestigbares Teil.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Messeinsatzes;
in der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen axialen Schnitt durch eines der bekannten
Aussengehäuse, in das der Messeinsatz eingesetzt ist, und Figur 2 einen Schnitt
nach der Linie 2-2 in Figur 1.
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Die Figur 1 zeigt strichpunktiert ein Aussengehäuse 10 mit aufgeschraubten
Verschlussring 12 und schwenkbarem Deckel 14 eines herkömmlichen, auf dem Markt
befindlichen Hauswasserzählers; das Aussengehäuse 10 besteht aus Messing und besitzt
zwei eine Zulauföffnung 16 sowle eine Ablauföffnung 18 bildende Anschluss-Gewindestutzen
20 bzw. 22, eine eine Einbauöffnung 24 aufweisende Trennwand 26, die den Innenraum
des Aussengehäuses 10 in eine Zulaufkammer 28 und eine Ablaufkammer 30 unterteilt,
sowie einen Hals 32 mit zylindrischer Innenwand 34 und einem Aussengewinde 36 zum
Aufschrauben des Verschlussrings 12.
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Die Einbauöffnung 24 bildet zusammen mit einem oberen, sie umgebenden
Randbereich 40 einen mit 42 bezeichneten Sitz für den erfindungsgemässen Messeinsatz
44.
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Die wesentlichsten Bestandteile des Messeinsatzes 44 sind ein Flügelradgehäuse
46, ein in diesem drehbar gelagertes Flügelrad 48, ein das Flügelradgehäuse umgebender
Anpassungsring 50, ein das Flügelradgehäuse oben verschliessender Werkbecher 52
aus Messing und ein in diesen eingesetztes Zählwerk 54. Bei dem Anpassungsring 50
handelt es sich um ein Kunststoff-Spritzgussteil mit einer einen Gegensitz 56 bildenden
Ringschulter auf der Aussenseite, einem einen Sitz 58 bildenden Bund 60 auf der
Innenseite, sowie einer unteren und einer oberen Schürze 62 bzw. 64, zwischen denen
sich der Gegensitz 56 befindet. Vorzugsweise sind diese beiden Schürzen auf der
Innenseite streng kreiszylindrisch.
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Das ebenfalls als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildete Flügelradgehäuse
46 besitzt in seiner Umfangswand 66 unten einen Kranz von Einlauföffnungen 68 und
oben einen Kranz von Auslassöffnungen 70. An den Boden 72 des becherförmig ausgebildeten
Flügelradgehäuses ist ein Zapfen 74 angeformt, auf den ein als Sieb ausgebildeter
Boden 76 des insgesamt becherförmigen Anpassungsrings 50 aufgesteckt ist; wie später
noch erläutert werden wird, ist dies ein besonderer Vorteil, da für verschiedene
Aussengehäuse 10 unterschiedliche Anpassungsringe 50 erforderlich sind, während
der gleichfalls als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellte Boden 76 stets gleichbleiben
kann. An die Umfangswand 66 des Flügelradgehäuses ist aussen ein umlaufender Bund
80 angeformt, welcher einen Gegensitz 82 bildet, mit dem das Flügelradgehäuse in
den Sitz 58 des Anpassungsrings 50 eingesetzt wird. Die untere Schürze 62 erstreckt
sich zweckmässigerweise nach unten über das Flügelradgehäuse 46 hinaus, damit sich
ein hinreichender axialer Abstand des Badens 76 vom Boden 72 des Flügelradgehäuses
ergibt. Der Innendurchmesser der unteren Schürze 62 wird um ein solches Mass grösser
gewählt als der Aussendurchmesser des Flügelradgehäuses 46 im Bereich der Einlauföffnungen
68, daß sich optimale Anströmungsverhältnisse am Flügelrad 48 ergeben; in gleicher
Weise wird der Innendurchmesser der oberen Schürze 64 um ein solches Mass grösser
gewählt als der Aussendurchmesser des Flügelradgehäuses 46 im Bereich der Auslassöffnungen
70, daß sich im Hinblick auf den Umstand, daß die obere Schürze 64 sich nach oben
geringfügig über die Oberkanten der Auslassöffnungen 70 hinauserstreckt, optimale
Abströmverhältnisse ergeben.
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Der Bund 60 zwingt im Zusammenwirken mit den Bund 80 des Flügelradgehäuses
das durch den siebförmigen Boden 76 einströmende Wasser dazu, vollständig die das
Flügelrad 48 aufnehmende Kammer zu durchströmen, wenn eine Bypass-Offnung 90 geschlossen
ist. Diese wird von einer Aussparung 92 im Bund 60 und einer Aussparung 94 im Bund
80 gebildet, die sich durch Verdrehen des Anpassungsrings 50 relativ zum Flügelradgehäuse
46 mehr oder minder weitgehend zur Deckung bringen oder sich so gegeneinander versetzen
lassen, daß die Bypass-öffnung 90 ganz geschlossen ist (s.
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Figur 2). Damit sich Anpassungsring 50 und Flügelradgehäuse 46 nicht
unbeabsichtigt gegeneinander verdrehen, besitzt der Bund 80 über einen Teil seines
Umfangs eine Verzahnung 96, die mit einer Rastnase 98 zusammenwirkt, welche oberhalb
der radial ausgerichteten Fläche des Sitzes 58 an die Innenwand des Anpassungsrings
50 angeformt ist. Da es sich sowohl beim Anpassungsring 50 als auch beim Flügelradgehäuse
46 um Kunststoffteile handelt, die geringfügig elastisch nachgeben können, lasst
sich der Anpassungsring 50 dennoch gewollt gegenüber dem Flügelradgehäuse 46 verdrehen,
so daß die Grösse der Bypass-öffnung 90 eingestellt werden kann.
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Der aus Messing bestehende Werkbecher 52 ist passend auf das Flügelradgehäuse
46 aufgesetzt und greift mit seinem Boden 100 etwas in das Flügelradgehäuse 46 ein,
um die beiden Teile gegeneinander zu zentrieren. Am Boden 100 ist ferner ein in
das Flügelradgehäuse 46 hinein vorspringender Lagerzapfen 102 befestigt, auf dem
das
Flügelrad 48 drehbar gelagert ist. Das letztere besteht aus
einem verhältnismässig leichtgewichtigen Kunststoff, so daß es im Stillstand und
beirr Anlaufen hochschwimmt und mit einer entsprechend gestalteten Lagerfläche auf
der Spitze des Lagerzapgens 102 läuft. Bei stärkerer Strömung durch das Flügelradgehäuse
46 führen Turbulenzerscheinungen dann dazu, daß das Flügelrad 48 mit einer Sitz
104 auf einer entsprechend gestalteten Lagerfläche des Bodens 72 des Flügelradgehäuses
läuft.
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Schliesslich hält das Flügelrad 48 nch a eine Hälfte einer Magnetkupplung
106, deren andere Hälfte innerhalb des Kunststoffgehäuses des Zählwerks 54 liegt
und nicht dargestellt wurde. Bei diesem Zählwerk Handelt es sich um eine bekannte
Baueinheit, z.B. ein sog.
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Rollenzählwerk, so daß es nicht weiter beschrieben zu werden braucht.
Selbstverständlich kann es sich auch um ein Zählwerk handelt, das sich für die elektrische
bzw. elektronische Erfaseung der Messewerte und die Datenübertragung eignet. Der
Zentrierung des Zählwerks 54 i Werkbecher 52 diene ei an das Zählwerk angeformter
Ansatz 108 sowie eine entsprechend gestaltete Ausnehmung 110 im Boden 100 des Werkbechers
52.
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Der letztere weist an seinem Umfang eine Ringschulter 112 auf, die
als Sitz für einen Zentrierring 114 dient, mit dem der Werbecher 52 im Hals 3@ des
Aussengehäuses 10 zentriert wird; bei diesem Zentrierring handelt es sich um ein
billiges Kunststoffteil, durch das vermieden wird, daß der Werkbecher 52 an das
Aussengechäuse 10 angepasst
werden muss, da es ja gen igt, den
Aussendurchmesser des Betrierrings 114 an den Innendurchmesser des Halses 32 des
Aussengehäuses anzupassen-Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwistnen
einen Haltering 116 und die oberen Stirnflächen de@ Halses 32, des Zentrierrings
114 und Werkbechers 5 ine Lichtung 1@8 eingelegt, und der Aussendurchmesser sowie
die Höhe des Halterings 116 sind sc an cle Ge-Gestaltung des Aussengehäuses 10 und
des Verschlassrings 12 angepasst, daß beim Aufschrauben des Verschlussrings 12 auf
das Aussengehäuse 10 dessen Ablaufkammer 30 nach @ben zuverlässig abgedichtet wird.
Eine weitere Dichtung 120 liegt zwischen dem Zählwerk 54 und einem Ringbund 122
des Halterungs 16.
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Durch die vorliegende Erfindung wurde also die gestell-Aufgabe in
einfachster Weise gelöst, da nur die Aussenseite des Anpassungsrings 50, der Aussendurchresser
und die Höhe des zentrierrings 114, der Aussendurchmesser der Dichtung 118 sowie
Aussendurchmesser und Höhe dies Halterings 116 an das jeweilige Aussengehäuse 'O
bzw. den geweiligen Verschlussring 12 angepasst werden müssen, was jedoch keiner
Einfluss auf die wesentlicher Bauteile des Messeinsatzes 44 und die An- und Abströmverhältnisse
an Flücelra@gehäuse 46 hat.
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L e e r s e i t e