DE4028780C2 - Strömungsanzeige- oder Strömungsmeßgerät - Google Patents
Strömungsanzeige- oder StrömungsmeßgerätInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungsanzeige- oder
Strömungsmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 88 13 764 U1 ist ein Wasserzähler mit einem in
einem Meßwerksgehäuse abgestützten Meßbecher bekannt, in dem
ein Flügelrad gelagert ist, sowie mit einer Anströmöffnung und
einer Abströmöffnung, bei dem mit geringem Aufwand eine
Mehrzahl von Meßbereichen dadurch abgedeckt werden soll, daß
die Anströmöffnung für das Flügelrad in einem Einsatz
ausgebildet ist, der im Verlauf der Wandung des Meßbechers
angeordnet ist. Durch die Ausbildung des Einsatzes im Verlauf
der Wandung des Meßbechers soll sichergestellt sein, daß keine
Kanten oder dgl. auf das Flügelrad wirkende Wirbel erzeugen.
In den Meßbecher kann der jeweilige Einsatz dem gewünschten
Meßbereich entsprechend eingesetzt werden. Durch entsprechende
Ausbildung der Flügelrad-Anströmöffnung in dem Einsatz kann
unter Zugrundelegung der geforderten Linearität der Meßbereich
in weiten Grenzen beeinflußt werden. Hierfür wird es für
ausreichend gehalten, daß die stromab angeordnete Flügelrad-
Abströmöffnung einen solchen Querschnitt aufweist, daß der
Durchsatz in diesem Bereich nicht mehr beeinflußt wird.
Derartige Wasserwächter benötigen für jeden Meßbereich eine
eigene, aufwendige Kalibrierung.
Strömungsanzeige- bzw. -meßgeräte der eingangs genannten Art
sind aus der DE 37 33 862 A1 bekannt. Sie liefern entweder
eine unmittelbare Strömungsanzeige dadurch, daß das sich bei
Strömung drehende Flügelrad von außen sichtbar ist, oder sie
dienen als Strömungsmeß-, Zähl- oder Dosiergerät, indem das
Flügelrad an den Enden der Flügel mit abwechselnd gepolten
Magneten ausgerüstet ist, welche in einer ortsfesten Auf
nahmespule Spannungsimpulse auslösen. Diese elektrischen
Impulse können in einer elektronischen Schaltung verstärkt und
gezählt werden, woraus sich die Durchflußmenge bzw. der Durch
fluß ermitteln und an einer Anzeige in Liter bzw. Liter/Minute
mittels Leuchtdioden anzeigen läßt. Derartige Flügelrad-
Strömungsanzeige- bzw. -meßgeräte haben bspw. gegenüber
einigen Schwebekörper-Durchflußmessern den Vorteil eines
nahezu viskositätsunabhängigen Anzeige- bzw. Meßergebnisses.
Die bekannten Geräte dieser Art sind jedoch jeweils nur für
einen bestimmten Durchflußmengenbereich ausgelegt und müssen
bei Änderung des Meßbereichs vollständig ausgetauscht und/oder
ebenfalls neu kalibriert werden, was mit Zeit- und Arbeitsauf
wand verbunden ist und zudem eine die Meßgenauigkeit negativ
beeinflussende Fehlerquelle darstellt.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Strömungsanzeige- oder -meßgerät der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß es ohne Kalibrierung mit hoher Meßge
nauigkeit für mindestens einen weiteren Meßbereich einsetzbar
ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Strömungsanzeige- oder Strömungs
meßgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß im wesent
lichen mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des An
spruchs 1 gelöst. Die Düsenscheibe ist damit auf einfache
Weise gegen eine andere Düsenscheibe mit einem passenden
Düsenbohrungsdurchmesser austauschbar, wodurch das Gerät auf
unterschiedliche Meßbereiche mit hoher Meßgenauigkeit
ausgelegt werden kann.
Eine besondere hohe Meßgenauigkeit für weitere Meßbereiche
wird bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
dadurch erzielt, daß der Düsenbohrungsdurchmesser der Düsen
scheiben in Abhängigkeit von dem Verhältnis V = R₁/D in feinen
Stufen gestaffelt ist, wie im Kennzeichenteil von Anspruch 2
angegeben.
Bei den bekannten Geräten, welche mit Magneten wechselnder
Polarität in den Flügeln des Flügelrades ausgestattet sind,
ist eine gerade Anzahl von Flügeln erforderlich. Dies kann
jedoch zu unerwünschten Resonanzen und Anlaufschwierigkeiten
des Flügelrades führen. Die Resonanzen führen zu einer erheb
lichen Beanspruchung der Lagerung des Flügelrades, welche noch
dadurch erhöht wird, daß die durch die Magneten bedingte träge
Masse des Flügelrades in verhältnismäßig großem radialem
Abstand von der Drehachse liegt. Bei einer vorteilhafte Wei
terbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß das Flügel
rad eine ungerade Anzahl von Flügeln hat.
Um ferner den Strömungswiderstand des neuen Gerätes zu ver
ringern, liegen die Mittelpunkte der Einlaßöffnung des Ein
laßkanals der Strömungskammer und Auslaßöffnung des Auslaß
kanals der Strömungskammer vorzugsweise in einem Umfangs
abstand von nur etwa 180° oder weniger, vorzugsweise in einem
Umfangsabstand zwischen 180° und 160°.
Dabei stehen bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
Einlaßkanal und Auslaßkanal vorzugsweise mit auf einander
gegenüberliegenden Stirnseiten des Strömungsgehäuses liegenden
Gehäuseöffnungen in Strömungsverbindung.
Anlaufschwierigkeiten des Flügelrades können mit Sicherheit
dann vermieden werden, wenn wenigstens der Einlaßkanal schräg
zur Radialrichtung, vorzugsweise unter einem Winkel zwischen
10° und 80° zur Radialrichtung, in die Mantelfläche der Strö
mungskammer mündet. Dadurch wird nämlich trotz kompakter
Bauweise gewährleistet, daß die Strömung mit Sicherheit mit
einer Komponente senkrecht zu einem Flügel des Flügelrades auf
diesen Flügel auftrifft.
Auch der Auslaßkanal kann schräg zur Radialrichtung, vorzugs
weise unter einem Winkel zwischen 10° und 80° zur Radial
richtung, aus der Mantelfläche der Strömungskammer wegführen.
Bei einem so ausgestatteten Gerät kann das zu messende Fluid
je nach den Platzverhältnissen entweder von der einen oder der
anderen Seite aus durch die Strömungskammer geführt werden.
Um günstige Strömungsverhältnisse zu erzielen, wird weiterhin
vorgeschlagen, die Gehäuseöffnungen für
Einlaßkanal und/oder Auslaßkanal mittig in den einander gegen
überliegenden Stirnseiten des Strömungsgehäuses vorzusehen.
Dabei führt vorzugsweise die durch die Mittellängsachse der
Düsenbohrung bestimmte Strömungsrichtung in der eingesetzten,
z. B. eingeschraubten Lage der Düsenscheibe unabhängig von der
Richtung des Einlaßkanals schräg zur Radialrichtung, vorzugs
weise unter einem Winkel zwischen 10° und 80° zur Radial
richtung, in die Mantelfläche der Strömungskammer,
so daß ein Anlaufen des Flügelrades stets sicher gewährleistet
ist.
Es wird ferner vorgeschlagen, bei einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung die Mittellängsachse des Einlaßkanals bzw. der
Düsenbohrung auf die radial äußeren Endabschnitte der vorbei
laufenden Flügel des Flügelrades zu richten, um ein großes
Drehmoment auf das Flügelrad auszuüben.
Radial innerhalb der radial äußeren Endabschnitte der Flügel
können die Flügel des Flügelrades durchbrochen sein, wodurch
die Masse des Flügelrades und der Widerstand beim Verdrehen
innerhalb der gefüllten Strömungskammer verringert werden.
Die radial äußeren Endabschnitte der Flügel des Flügelrades
haben einen möglichst geringen Abstand von jedenfalls unter
einem Millimeter, vorzugsweise unter 0,5 mm von der Mantel
fläche der Strömungskammer, so daß sie fast abdichten. Hier
durch wird die Zähl- bzw. Meßgenauigkeit wegen geringer
Leckage erhöht.
Damit das Gerät nicht nur als Strömungsanzeige-, sondern auch
als Strömungsmeßgerät eingesetzt werden kann, weist das Flügel
rad eine Anzahl von im Unfangsabstand voneinander angeordneten
Magneten, Ferritkernen od. dgl. impulsgebenden Elementen auf.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchen die Magnete an
den radial äußeren Enden der Flügel vorgesehen sind, befinden
sich erfindungsgemäß die impulsgebenden Elemente vorzugsweise
in Nachbarschaft zur Achse des Flügelrades. Hierdurch wird das
Trägheitsmoment des Flügelrades erheblich verringert. Die
Lager werden dadurch weniger belastet. Außerdem sind die
Magnete nicht in den Flügeln oder gar deren Enden vorgesehen,
so daß trotz der ungeraden Anzahl von Flügeln eine gerade
Anzahl von Magneten mit wechselnder Polarität für das Zusammen
wirken mit einem ortsfesten Hall-Sensor oder von Ferritkernen
für das Zusammenwirken mit einer ortsfesten Spule vorgesehen
werden können.
Die impulsgebenden Elemente sind dabei vorzugsweise in einer
Sektorscheibe zusammengefaßt, wobei in jedem Sektor ein impuls
gebendes Element angeordnet ist.
Die Sektorscheibe kann ein Teil der Nabe des Flügelrades bzw.
mit dieser drehfest verbunden sein.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die impulsgebenden Elemente
benachbart einer flachseitigen Seitenwand des Strömungsge
häuses angeordnet sind, nämlich benachbart derjenigen Seiten
wand, hinter welcher der Hall-Sensor, die Spule oder ein Nähe
rungssensor zur Erzeugung der elektrischen Impulse vorgesehen
ist. Auf diese Weise erhält man verhältnismäßig große elek
trische Impulse.
Das Flügelrad kann zwar auf einer drehfesten Achse angeordnet
sein. Hierfür bedarf es jedoch einer hinreichenden Schmierung.
Vorteilhafter ist es, wenn das Flügelrad
drehfest auf einer Welle aufgenommen ist, welche in den beiden
einander gegenüberliegenden flachseitigen Seitenwänden des
Strömungsgehäuses drehbar gelagert ist.
Die Lagerung für die Welle wird
von einem in einer Seitenwand axial festliegenden
und einem in der anderen Seitenwand, vorzugsweise von außen,
axial verstellbaren Lagerelement gebildet. Auf diese Weise ist
eine schnelle und sichere Montage des Flügelrades bei lang
dauernder Funktionsfähigkeit gewährleistet.
Der einfachen Montage dient es auch, wenn wenigstens eine der
flachseitigen Seitenwände des Strömungsgehäuses wenigstens
teilweise von einem abnehmbar befestigten Gehäusedeckel ge
bildet ist, wie dies an sich bekannt ist.
Wenigstens eine der flachseitigen Seitenwände, die parallel zu
dem Flügelrad liegen und vorzugsweise die Lagerelemente für
das Flügelrad aufnehmen, bzw. wenigstens einer der Gehäu
sedeckel, welche die gleiche Lage und Funktion haben, besteht
aus durchsichtigem Material, so daß das sich bei Vorliegen
einer Strömung drehende Flügelrad von außen sichtbar ist und
damit eine Strömungsanzeige ohne elektronische Schaltung
gegeben wird. Sind beide Seitenwände bzw. Gehäusedeckel durch
sichtig, kann von beiden Seiten aus optisch festgestellt
werden, ob in der Leitung, in welche das Strömungsgehäuse
eingeschaltet ist, eine Strömung herrscht oder nicht.
Eine zuverlässige Abdichtung des Strömungsgehäuses erhält man
bei einfacher Montage dann, wenn die Gehäusedeckel mit einem
Ansatz in eine Aussparung der Seitenwände hineinragen und dort
mittels eines Dichtungsringes radial abgedichtet sind.
Das erfindungsgemäße Strömungsgehäuse kann Anschlußmuffen für
den Einlaßkanal bzw. den Auslaßkanal aufweisen, die entweder
einen Rohranschluß über Gewinde oder über Flansch zulassen. Um
einen einfachen Einbau eines Rohranschlusses über Gewinde
zuzulassen, sind die an ihrem äußeren Ende bspw. mit einem
Innengewinde ausgestatteten Anschlußmuffen mit einem Muffen
abschnitt mittels Dichtungsring in eine gewindelose Bohrung
des Einlaßkanals bzw. Auslaßkanals dichtend eingesetzt und der
Muffenabschnitt hat einen Einstich mit rundem Nutgrund, dem
ein entsprechender von einem Abschnitt wenigstens einer von
außen zugänglichen Gehäusebohrung gebildeter Einstich der
gewindelosen Bohrung gegenüberliegt. In die jeweilige Ge
häusebohrung ist dann ein z. B. als Gewindestift ausgebildeter
Sicherungsstift eingesetzt. Auf diese Weise werden die An
schlußmuffen axial unverrückbar, jedoch drehbar an dem Strö
mungsgehäuse gehalten, wodurch auf einfache Weise eine Schraub
verbindung zu der Anschlußleitung hergestellt werden kann.
Auch während des Betriebes des Gerätes können die Anschluß
muffen relativ zu dem Strömungsgehäuse bewegt werden, ohne daß
die Dichtigkeit der Anschlußmuffen beeinträchtigt wird. Hier
mit wird ein weiterer konstruktiver und funktioneller Vorteil
erreicht.
Um ein möglichst kompaktes Gerät zu erhalten, ist in weiterer
Ausgestaltung das Strömungsgehäuse in einer Aussparung eines
Gerätegehäuses eingepaßt, welches für die Aufnahme der elek
tronischen Schaltung bestimmt ist.
Die äußere Gestalt des Strömungsgehäuses ist dabei vorzugs
weise im wesentlichen quaderförmig ausgebildet und in der in
das Gerätegehäuse eingesetzten Lage des Strömungsgehäuses
fluchten vorzugsweise die freiliegenden Außenflächen des
Strömungsgehäuses mit den angrenzenden Außenflächen des Geräte
gehäuses. Dadurch wird ein kompaktes Gesamtgerät mit ineinan
der übergehenden Außenflächen geschaffen. Soll lediglich eine
Strömungsanzeige erfolgen, kann das Strömungsgehäuse mit
Flügelrad und Anschlußmuffen selbständig verwendet werden.
Soll das Gerät aber (auch) als Strömungsmeßgerät dienen, wird
es somit in das Gerätegehäuse des Gesamtgehäuses integriert.
Diese Integration ist auch nachträglich möglich, wenn von
einer rein visuellen Anzeige einer Strömung eine Messung der
Durchflußmenge bzw. des Durchflusses mittels der Magnete,
Ferrite od. dgl. impulsgebenden Elemente und einer elektroni
schen Schaltung erfolgen und eine Anzeige über Leuchtdioden
und/oder Digitalsignale erfolgen soll.
Bei der Integration des Strömungsgehäuses in das Gerätegehäuse
wird insbesondere vorgeschlagen, daß die Außenfläche der einen
flächenseitigen Seitenwand des Strömungsgehäuses mit der
frontalen Außenfläche des Gerätegehäuses fluchtet. Die betref
fende flächenseitige Seitenwand des Strömungsgehäuses bzw. der
sie bildende Gehäusedeckel sind dabei vorzugsweise aus durch
sichtigem Material, so daß das Gerät nicht nur zur Durchfluß
mengenmessung bzw. Durchflußmessung, sondern auch zur bloßen
visuellen Strömungsanzeige verwendet werden kann.
Da die elektronische Schaltung Temperaturen über 100°C nicht
ausgesetzt werden sollte, die zu messenden Fluide aber z. T.
höhere Temperaturen haben können, wird bei einer Integration
des Strömungsgehäuses in das Gerätegehäuse weiterhin vorge
schlagen, daß das Strömungsgehäuse in der in das Gerätegehäuse
eingesetzten Lage gegen das Gerätegehäuse thermisch isoliert
ist, bspw. durch Zwischenlage von thermisch isolierenden
Platten.
Um das erfindungsgemäße Gerät einfach auf unterschiedliche
Meßbereiche umstellen zu können, kann die frontale Außenfläche
des Gerätegehäuses mit einer auswechselbaren Skalenfeldplatte
ausgestattet sein.
Eine einfache Herstellung und Montage des Gerätes wird dadurch
gewährleistet, daß das Gerätegehäuse als Abschnitt eines
Stranghohlprofils ausgebildet ist.
Damit ein Überschreiten der maximalen Temperatur in dem Geräte
gehäuse möglichst verhindert wird, können die Außenflächen des
Gerätegehäuses profiliert, z. B. mit Rippen oder Nuten ausge
staltet sein, welche in Strangprofillängsrichtung verlaufen,
so daß die einzelnen Gerätegehäuse einfach von dem fortlaufen
den Hohlprofilstrang abgeschnitten werden können.
Weitere Ziele, Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden
Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes
im Vertikalschnitt A-B von Fig. 3,
Fig. 2 das Gerät gemäß Fig. 1 in einem Horizontalschnitt
C-D von Fig. 3,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt E-F des erfindungsgemäßen
Gerätes gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 1 einer
anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Gerätes (Schnitt A-B von Fig. 6),
Fig. 5 einen Horizontalschnitt C-D gemäß Fig. 6 des er
findungsgemäßen Gerätes von Fig. 4,
Fig. 6 einen Vertikalschnitt C-D von Fig. 5 des erfin
dungsgemäßen Gerätes gemäß Fig. 4,
Fig. 7 ein als Strömungsmeßgerät ausgebildetes Gerät im
Vertikalschnitt A-B von Fig. 9,
Fig. 8 einen Horizontalschnitt E-F von Fig. 8 des erfin
dungsgemäßen Gerätes gemäß Fig. 7,
Fig. 9 einen Vertikalschnitt E-F von Fig. 8 des erfin
dungsgemäßen Gerätes von Fig. 7,
Fig. 10 einen Vertikalschnitt A-B entsprechend Fig. 7 für
eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen,
als Strömungsmeßgerät ausgebildeten Gerätes,
Fig. 11 einen Horizontalschnitt C-D von Fig. 12 eines er
findungsgemäßen Gerätes von Fig. 10,
Fig. 12 einen Vertikalschnitt E-F von Fig. 11 eines erfin
dungsgemäßen Gerätes nach Fig. 10, und
Fig. 13 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Strö
mungsanzeige- und -meßgerätes, bei welchem das
Strömungsgehäuse in eine Aussparung des Gerätege
häuses zur Schaffung eines Kompaktgerätes eingesetzt
ist.
Die Fig. 1-3 veranschaulichen ein erfindungsgemäßes Strö
mungsanzeigegerät, bestehend aus einem Strömungsgehäuse 4 mit
einer im wesentlichen kreiszylindrischen Strömungskammer 3, in
welcher ein Flügelrad 5 drehbar gelagert ist. Die Strömungs
kammer 3 ist mit einem Einlaßkanal 1 und einem Auslaßkanal 2
ausgestattet. Die Mittelpunkte der Einlaßöffnung 7 des Einlaß
kanals 1 der Strömungskammer 3 der und Auslaßöffnung 8 des
Auslaßkanals 2 der Strömungskammer 3, liegen in einem Umfangs
abstand voneinander, welcher kleiner als 180° ist. Einlaßkanal
und Auslaßkanal 2 stehen mit auf einander gegenüberliegenden
Stirnseiten 12, 13 des Strömungsgehäuses 4 liegenden Gehäuse
öffnungen 9, 10 in Strömungsverbindung. Die Gehäuseöffnungen
9, 10 für Einlaßkanal 1 und Auslaßkanal 2 liegen mittig in den
einander gegenüberliegenden Stirnseiten 12, 13 des Strömungs
gehäuses 4. Von der Gehäuseöffnung 9 führt der Einlaßkanal 1
schräg zur Radialrichtung mittels der Einlaßöffnung 7 in die
Mantelfläche 11 des Strömungskanals 3. Der Auslaßkanal 2 führt
schräg zur Radialrichtung von der Auslaßöffnung 8 aus der
Mantelfläche 11 der Strömungskammer 3 weg. In den mit einem
Innengewinde ausgestatteten Einlaßkanal 1 ist eine mit einem
Außengewinde ausgestattete Düsenscheibe 14 eingeschraubt,
welche eine Düsenbohrung 15 vorbestimmten Querschnitts auf
weist. Die Düsenscheibe 14 hat außenseitig zwei Eingriffsöff
nungen für ein Drehwerkzeug. Dabei ist die Mittellängsachse 16
der Düsenbohrung 15 wie die des Einlaßkanals 1 selbst auf die
radial äußeren Endabschnitte 17 der an der Einlaßöffnung 7
vorbeilaufenden Flügel 6 des Flügelrades 5 gerichtet. Dabei
können die Flügel 6 des Flügelrades 5, wie in Fig. 1 ange
deutet, auch durchbrochen sein. Die radial äußeren Endab
schnitte 17 der Flügel 6 des Flügelrades 5 halten einen mög
lichst geringen Abstand von der Mantelfläche 11 der Strömungs
kammer 3, so daß eine möglichst geringe Fluidleckage an der
Mantelfläche 11 stattfindet.
Das Flügelrad 5 ist drehfest auf einer Welle 23 aufgenommen,
welche in den beiden einander gegenüberliegenden flachseitigen
Seitenwänden 22, 24 des Strömungsgehäuses 4 drehbar gelagert
ist. Die Lagerung für die Welle 23 ist von einem in einer
Seitenwand 22 axial festliegenden und einer in der anderen
Seitenwand 24 von außen axial verstellbaren Lagerelement 25, 26
gebildet. Beide flachseitigen Seitenwände 22, 24 des Strö
mungsgehäuses 4 sind je von einem abnehmbar mittels Schrauben
55 befestigten Gehäusedeckel 27, 28 gebildet. Die Gehäuse
deckel 27, 28 können aus durchsichtigem Material bestehen. Die
Gehäusedeckel 27, 28 ragen mit einem Ansatz 51, 52, welche die
Lagerelemente 25, 26 für die Welle 23 des Flügelrades 5 auf
nehmen, in eine Aussparung der Seitenwände 22, 24 hinein. Dort
sind die Ansätze 51, 52 mittels eines Dichtungsringes 53, 54
radial gegen das Strömungsgehäuse 4 abgedichtet.
Einlaßkanal 1 und Auslaßkanal 2 sind mit Anschlußmuffen 29, 30
versehen. Die Anschlußmuffen 29, 30 sind mit einem Muffen
abschnitt 31, 32 mittels Dichtungsring 33 in eine gewindelose
Bohrung des Einlaßkanals 1 bzw. Auslaßkanals 2 dichtend einge
setzt. Der jeweilige Muffenabschnitt 31, 32 weist einen Ein
stich 34 mit rundem Nutgrund auf, dem zwei entsprechende, von
je einem Abschnitt zweier von außen zugänglichen Gehäuseboh
rungen 35 gebildete Einstiche 36 der gewindelosen Bohrung des
Einlaßkanals 1 bzw. des Auslaßkanals 2 gegenüberliegt. In die
Gehäusebohrungen 35 ist je ein als Gewindestift ausgebildeter
Sicherungsstift 37 eingesetzt. Auf diese Weise sind die An
schlußmuffen 29, 30 axial festgelegt, jedoch gegenüber dem
Strömungsgehäuse 4 drehbar.
Das erfindungsgemäße Strömungsanzeigegerät gemäß Fig. 4-6
unterscheidet sich von dem in den Fig. 1-3 im wesentlichen
nur dadurch, daß die Anschlußmuffen 29′, 30′ für Einlaßkanal 1
und Auslaßkanal 2 kein Innengewinde 56 für eine Rohrverschrau
bung aufweisen, sondern einen Flansch 57, 58 für eine Flansch
verbindung. Außerdem sind die Anschlußmuffen 29′, 30′ in
diesem Fall mit dem Strömungsgehäuse 4 verschweißt.
Die Ausführungsform des Gerätes gemäß den Fig. 7-9 ähnelt
derjenigen aus den Fig. 1-3. In den Fig. 7-9 ist das Gerät
jedoch als Durchflußmeßgerät ausgestattet, welches nicht nur
eine optische Strömungsanzeige aufgrund des durchsichtigen
Materials des einen Gehäusedeckels 27 bietet (ein Gehäuse
deckel 28 fehlt hier), sondern auch noch eine elektrische
Meßanzeige für die Durchflußmenge bzw. den Durchfluß. Zu
diesem Zweck weist das Flügelrad 5 eine Anzahl von im Um
fangsabstand voneinander angeordneten Magneten, Ferritkernen
od. dgl. impulsgebenden Elementen 18 auf, welche in unmit
telbarer Nachbarschaft zur Achse 19 des Flügelrades 5 in einer
z. B. aus Kunststoff bestehenden Sektorscheibe 20 zusammenge
faßt und eingeschlossen sind, wobei in jedem Sektor ein impuls
gebendes Element 18 angeordnet ist. Die Sektorscheibe 20
bildet einen Teil der Nabe 21 des Flügelrades 5. Die impuls
gebenden Elemente 18 sind unmittelbar benachbart der flachsei
tigen Seitenwand 22 des Strömungsgehäuses 4 angeordnet, an
dessen Außenseite sich ein nicht dargestellter Hall-Generator,
eine nicht dargestellte Spule oder ein nicht dargestelltes
Näherungsschaltelement für die Erzeugung eines elektrischen
Spannungs- oder Stromsignals angeordnet ist. Das Strömungsge
häuse 4 kann, wie aus den Fig. 8 und 13 ersichtlich, mittels
Schrauben 59 in der Aussparung 38 eines Gerätegehäuses 39
festgelegt sein.
Die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes gemäß den
Fig. 10-12 entspricht im wesentlichen derjenigen nach den
Fig. 7-9. Hierbei sind jedoch wieder die für eine Gewinde
verbindung vorgesehenen Anschlußmuffen 29, 30 durch Anschluß
muffen 29′ und 30′ mit Flanschen ersetzt, die mit dem Strö
mungsgehäuse 4 verschweißt sind, ähnlich der Ausführungsform
der Fig. 4-6. Im übrigen ist der Aufbau identisch.
Fig. 13 zeigt in Schrägansicht ein Gesamtgerät mit Strömungsge
häuse 4, welches in die Aussparung 38 des Gerätegehäuses 39
eingepaßt und mit diesem zu einer kompakten Gesamtform inte
griert ist. Die Anschlußmuffen 29, 30 bzw. 29′, 30′ sind nicht
dargestellt. Der Gehäusedeckel 27 besteht aus durchsichtigem
Material, so daß das Gerät sowohl als Strömungsanzeigegerät
als auch als Strömungsmeßgerät eingesetzt werden kann mit
Hilfe der elektronischen Schaltung, die in dem Gerätegehäuse
39 untergebracht ist. Die Aussparung 38 des Gerätegehäuses 39
ist entsprechend der Außenform des Strömungsgehäuses 4 quader
förmig derart ausgebildet, daß die freiliegenden Außenflächen
40-43 des Strömungsgehäuses 4 mit den angrenzenden Außen
flächen 44-47 des Gerätegehäuses 39 fluchten. Die Außen
fläche 40 der einen flachseitigen Seitenwand 22 des Strömungs
gehäuses 4 fluchtet insbesondere mit der frontalen Außenfläche
44 des Gerätegehäuses 39. Das Strömungsgehäuse 4 ist ferner
gegenüber dem Gerätegehäuse 39 thermisch isoliert, indem
wärmeisolierende Platten zwischen das Strömungsgehäuse 4 und
das Gerätegehäuse 39 gelegt sind. Die frontale Außenfläche 44
des Gerätegehäuses 39 ist mit einer auswechselbaren Skalenfeld
platte 50 ausgestattet, von welcher aus die analoge oder
digitale Anzeige der Durchflußmenge bzw. des Durchflusses z. B.
mittels Leuchtdioden erfolgt. Hierbei können bspw. auch Zusatz
funktionen, wie Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgegebe
nen Grenzwertes, der Betriebszustand (Ein/Aus) des Gerätes,
der Signalbereich (in mA) angezeigt werden, sowie Betätigungs
organe für die Einstellung des Meßbereiches u. dgl. vorgesehen
sein.
Das Gerätegehäuse 39 ist als Abschnitt eines Stranghohlprofils
ausgebildet und seine Außenflächen 40-49 sind profiliert,
z. B. mit Rippen oder Nuten, welche in Hohlprofilstranglängs
richtung verlaufen.
Bezugszeichenliste
1 Einlaßkanal
2 Auslaßkanal
3 Strömungskammer
4 Strömungsgehäuse
5 Flügelrad
6 Flügel
7 Einlaßöffnung
8 Auslaßöffnung
9 Gehäuseöffnung
10 Gehäuseöffnung
11 Mantelfläche
12 Stirnseite
13 Stirnseite
14 Düsenscheibe
15 Düsenbohrung
16 Mittellängsachse
17 Endabschnitte
18 inpulsgebende Elemente
19 Achse
20 Sektorscheibe
21 Nabe
22 Seitenwand
23 Welle
24 Seitenwand
25 Lagerelement
26 Lagerelement
27 Gehäusedeckel
28 Gehäusedeckel
29,
29′ Anschlußmuffen
30,
30′ Anschlußmuffen
31 Muffenabschnitt
32 Muffenabschnitt
33 Dichtungsring
34 Einstich
35 Gehäusebohrung
36 Einstich
37 Sicherungsstift
38 Aussparung
39 Gerätegehäuse
40 Außenfläche
41 Außenfläche
42 Außenfläche
43 Außenfläche
44 Außenfläche
45 Außenfläche
46 Außenfläche
47 Außenfläche
48 Außenfläche
49 Außenfläche
50 Skalenfeldplatte
51 Ansatz
52 Ansatz
53 Dichtungsring
54 Dichtungsring
55 Schrauben
56 Innengewinde
57 Flansch
58 Flansch
59 Schrauben
2 Auslaßkanal
3 Strömungskammer
4 Strömungsgehäuse
5 Flügelrad
6 Flügel
7 Einlaßöffnung
8 Auslaßöffnung
9 Gehäuseöffnung
10 Gehäuseöffnung
11 Mantelfläche
12 Stirnseite
13 Stirnseite
14 Düsenscheibe
15 Düsenbohrung
16 Mittellängsachse
17 Endabschnitte
18 inpulsgebende Elemente
19 Achse
20 Sektorscheibe
21 Nabe
22 Seitenwand
23 Welle
24 Seitenwand
25 Lagerelement
26 Lagerelement
27 Gehäusedeckel
28 Gehäusedeckel
29,
29′ Anschlußmuffen
30,
30′ Anschlußmuffen
31 Muffenabschnitt
32 Muffenabschnitt
33 Dichtungsring
34 Einstich
35 Gehäusebohrung
36 Einstich
37 Sicherungsstift
38 Aussparung
39 Gerätegehäuse
40 Außenfläche
41 Außenfläche
42 Außenfläche
43 Außenfläche
44 Außenfläche
45 Außenfläche
46 Außenfläche
47 Außenfläche
48 Außenfläche
49 Außenfläche
50 Skalenfeldplatte
51 Ansatz
52 Ansatz
53 Dichtungsring
54 Dichtungsring
55 Schrauben
56 Innengewinde
57 Flansch
58 Flansch
59 Schrauben
Claims (30)
1. Strömungsanzeige- oder Strömungsmeßgerät mit einem in einer im
wesentlichen kreiszylindrischen, einen Einlaßkanal (1) und
einen Auslaßkanal (2) aufweisenden Strömungskammer (3) eines
Strömungsgehäuses (4) drehbar gelagerten Flügelrad (5), bei
welchem in den Einlaßkanal (1) und/oder den Auslaßkanal (2)
eine Düsenscheibe (14) mit einer Düsenbohrung oder -mündung
(15) vorbestimmten Querschnitts austauschbar einsetzbar, z. B.
einschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser
D der Düsenbohrung oder -mündung (15) in Abhängigkeit von der
unteren Grenze R₁ des Anzeige- oder Meßbereiches derart
vorgesehen ist, daß der Durchmesser D mit Zunahme des Verhältnisses
V=R₁/D zunimmt, d. h. bei Zunahme der unteren
Grenze R₁ der Durchmesser D weniger stark zunimmt als die
untere Grenze R₁, wobei V, wenn der Durchmesser D etwa 1,25 mm
beträgt, einen Wert von etwa 0,075 Liter Wasser/mm·min und,
wenn der Durchmesser etwa 20 mm beträgt, einen Wert von etwa
0,3 Liter Wasser/mm·min annimmt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchmesser D in Abhängigkeit von der unteren Grenze R₁ des
Meßbereichs derart vorgesehen ist, daß zwischen dem Durch
messer D und dem Verhältnis V folgende Beziehung besteht:
D (mm)
V (Liter Wasser/mm·min)
1,25
∼0,075
1,90 ∼0,090
2,55 ∼0,15
7,60 ∼0,20
12,70 ∼0,22
15,25 ∼0,25
19,05 ∼0,30
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Flügelrad (5) eine ungerade Anzahl von Flügeln (6) hat.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mittelpunkte der Einlaßöffnung (7) des
Einlaßkanals (1) der Strömungskammer (3) und der Auslaßöffnung
(8) des Auslaßkanals (2) der Strömungskammer (3) in einem
Umfangsabstand von etwa 180° oder weniger, vorzugsweise in
einem Umfangsabstand zwischen 180° und 160° liegen.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß Einlaßkanal (1) und Auslaßkanal (2) mit auf
einander gegenüberliegenden Stirnseiten (12, 13) des Strömungs
gehäuses (4) liegenden Gehäuseöffnungen (9, 10) in Strömungs
verbindung stehen.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens der Einlaßkanal (1) schräg zur Radial
richtung, vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 10° und 80°
zur Radialrichtung, in die Mantelfläche (11) der Strömungs
kammer (3) mündet.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Auslaßkanal (2) schräg zur Radialrichtung,
vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 10° und 80° zur
Radialrichtung, aus der Mantelfläche (11) der Strömungskammer
(3) wegführt.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gehäuseöffnungen (9, 10) für Einlaßkanal (1)
und/oder Auslaßkanal (2) mittig in den einander gegenüberlie
genden Stirnseiten (12, 13) des Strömungsgehäuses (4) liegen.
9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die durch die Mittellängsachse (16) der Düsen
bohrung (15) bestimmte Strömungsrichtung in der eingesetzten,
z. B. eingeschraubten Lage der Düsenscheibe (14) schräg zur
Radialrichtung, vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 10°
und 80° zur Radialrichtung in die Mantelfläche (11)
der Strömungskammer (3) führt.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mittellängsachse (16) des Einlaßkanals (1)
bzw. der Düsenbohrung (15) auf die radial äußeren Endabschnit
te (17) der vorbeilaufenden Flügel (6) des Flügelrades (5)
gerichtet ist.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Flügel (6) des Flügelrades (5) durchbrochen
sind.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die radial äußeren Endabschnitte (17) der Flügel
(6) des Flügelrades (5) einen geringen Abstand von jedenfalls
unter einem Millimeter, vorzugsweise unter 0,5 mm von der
Mantelfläche (11) der Strömungskammer (3) halten.
13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Flügelrad (5) eine Anzahl von im Umfangs
abstand voneinander angeordneten Magneten, Ferritkernen od. dgl.
impulsgebenden Elementen (18) aufweist.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
impulsgebenden Elemente (18) in Nachbarschaft zur Achse (19)
des Flügelrades (5) angeordnet sind.
15. Gerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die impulsgebenden Elemente (18) in einer Sektorscheibe
(20) zusammengefaßt sind, wobei in jedem Sektor ein impuls
gebendes Element (18) angeordnet ist.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sektorscheibe (20) einen Teil der Nabe (21) des Flügelrades
(5) bildet bzw. mit dieser drehfest verbunden ist.
17. Gerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die impulsgebenden Elemente (18) benachbart
einer flachseitigen Seitenwand (22) des Strömungsgehäuses (4)
angeordnet sind.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Flügelrad (5) drehfest auf einer Welle (21)
aufgenommen ist, welche in den beiden einander gegenüberlie
genden flachseitigen Seitenwänden (22, 24) des Strömungsge
häuses (4) drehbar gelagert ist.
19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerung für die Welle (23) von einem in einer Seitenwand (22)
axial festliegenden und einem in der anderen Seitenwand (24),
vorzugsweise von außen, axial verstellbaren Lagerelement (25,
26) gebildet ist.
20. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens eine der flachseitigen Seitenwände
(22, 24) des Strömungsgehäuses (4) wenigstens teilweise von
einem abnehmbar befestigten Gehäusedeckel (27, 28) gebildet
ist.
21. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens eine der flachseitigen Seitenwände
(22, 24) bzw. wenigstens einer der Gehäusedeckel (27, 28) aus
durchsichtigem Material besteht.
22. Gerät nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gehäusedeckel (27, 28) mit einem Ansatz (51, 52) in
eine Aussparung der Seitenwände (22, 24) hineinragen und dort
mittels eines Dichtungsringes (53, 54) radial abgedichtet
sind.
23. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, mit Anschluß
muffen (29, 30) für den Einlaßkanal (1) bzw. den Auslaßkanal
(2), dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußmuffen (29, 30)
mit einem Muffenabschnitt (31, 32) mittels Dichtungsring (33)
in eine gewindelose Bohrung des Einlaßkanals (1) bzw. Auslaß
kanals (2) dichtend eingesetzt sind, und daß der Muffenab
schnitt (31, 32) einen Einstich (34) mit rundem Nutgrund
aufweist, dem ein entsprechender, von einem Abschnitt wenig
stens einer von außen zugänglichen Gehäusebohrung (35) gebil
deter Einstich (36) der gewindelosen Bohrung gegenüberliegt,
und daß in die jeweilige Gehäusebohrung (35) ein z. B. als
Gewindestift ausgebildeter Sicherungsstift (37) eingesetzt
ist.
24. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Strömungsgehäuse (4) in eine Aussparung (38)
eines Gerätegehäuses (39) eingepaßt ist.
25. Gerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die
äußere Gestalt des Strömungsgehäuses (4) im wesentlichen
quaderförmig ausgebildet ist und in der in das Gerätegehäuse
(39) eingesetzten Lage des Strömungsgehäuses (4) die freilie
genden Außenflächen (40-43) des Strömungsgehäuses (4) mit
den angrenzenden Außenflächen (44-47) des Gerätegehäuses
(39) fluchten.
26. Gerät nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenfläche (40) der einen flachseitigen Seitenwand
(22) des Strömungsgehäuses (4) mit der frontalen Außenfläche
(44) des Gerätegehäuses (39) fluchtet.
27. Gerät nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Strömungsgehäuse (4) in der in das Geräte
gehäuse (39) eingesetzten Lage gegen das Gerätegehäuse (39)
thermisch isoliert ist.
28. Gerät nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß die frontale Außenfläche (44) des Gerätegehäuses
(39) mit einer auswechselbaren Skalenfeldplatte (50) ausge
stattet ist.
29. Gerät nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gerätegehäuse (39) als Abschnitt eines
Stranghohlprofils ausgebildet ist.
30. Gerät nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Außenflächen (40-49) des Gerätegehäuses
(39) profiliert, z. B. mit Rippen oder Nuten ausgestattet sind.
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
US07/492,327 US5099699A (en) | 1987-10-07 | 1990-03-12 | Flow indicator or flowmeter |
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---|---|
DE4028780A1 DE4028780A1 (de) | 1991-09-19 |
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