DE4238200C2 - Flügelradzähler nach dem Mehrstrahl-Meßprinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelradzähler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flügelradzähler dieser Art bestehen aus einem Zählerge­ häuse und einem Meßeinsatz. Dabei dient das Zählergehäuse einerseits zum Anschluß an das Rohrleitungsnetz und ande­ rerseits zur Aufnahme des Meßeinsatzes, der die durch­ strömende Flüssigkeitsmenge meßtechnisch erfassen soll. Für eine exakte Messung ist es erforderlich, daß der Meßeinsatz nicht nur mechanisch, sondern auch strömungs­ technisch gut an das Meßgerätegehäuse angepaßt ist. Dies stößt jedoch bisweilen auf Schwierigkeiten, da die Her­ steller von Meßeinsätzen nicht zwangsläufig auch die Zäh­ lergehäuse herstellen. Besonders deutlich wird diese Pro­ blematik im Ersatz- und Reparaturfall, wo bereits beste­ hende Gehäuse unterschiedlicher Herkunft und unterschied­ lichen Alters mit einem neuen Meßeinsatz versehen werden sollen. Die Gehäuse haben teilweise sehr unterschiedliche Innenkonturen, die an bestimmte Meßeinsätze und Siebformen angepaßt sind und sich auch teilweise bezüglich ihres Volumens und der Aufteilung des Innenraums deutlich unterscheiden.

In der Praxis bedeutet das, daß fallweise die Fehlergrenzen nur schwer oder nicht eingehalten werden können. So werden Wasserzähler im allgemeinen bei Maximaldurchfluß auf einen Fehlerwert nahe null einjustiert. In Gehäusen mit extremen Innenkonturen kommt es dabei vor, daß die Flügel­ raddrehzahl pro Volumen bei max. Durchfluß um mehrere Promille höher liegt als in anderen Gehäusen. Um den gleichen Promillebetrag ist die Flü­ gelraddrehzahl pro Volumen bei den langsamen Durchflüssen niedriger, wobei dann in ungünstigen Fällen der Anzeigefehler größer als der zuläs­ sige Fehlerwert im langsameren Durchflußbereich ist.

In Versuchen zeigte sich, daß besonders solche Zählergehäuse, die eine verlängerte Prallwand besitzen, größere Überschreitungen der Fehlergren­ zen verursachten. Die Verengung zwischen Prallwand und Gehäusebauch führt zu einer Geschwindigkeitsspitze. Mit steigendem Durchfluß wird diese immer ausgeprägter und führt somit dazu, daß bestimmte Einlaßkanäle des Meßeinsatzes besonders stark angeströmt werden. Außerdem bewirken solche Verengungen einen zusätzlichen Druckverlust. Die Geschwindigkeits­ spitze reduziert sich allerdings mit abnehmendem Durchfluß, so daß sich im unteren Meßbereich bei allen Zählergehäusen relativ ähnliche Verhältnisse ergeben.

Aus der DE 39 09 722 A1 ist ein Flügelradzähler bekannt, der aus einem Gehäuse und einer Einheit mit einem Meßbecher besteht. Im Gehäuse be­ findet sich ein Einsatz, an dem eine schräg nach oben verlaufende Aus­ strömfläche ausgebildet ist.

In der DE-GM 17 43 392 ist ebenfalls ein Flügelradzähler beschrieben. Bei diesem sind im Inneren des den Flügelbecher umgebenden Raumes gleich­ mäßig über den Umfang des Flügelbechers verteilte, den Raum in Einström­ kammern unterteilende radiale Rippen vorgesehen.

Meßeinsätze, die als universell verwendbar deklariert werden, müssen auch unter ungünstigen Bedingungen so funktionieren, daß der Fehler innerhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte im gesamten Meßbereich bleibt. Dies wird mit Flügelradzählern bekannter Bauart, wie sie z. B. aus der DE 39 23 142 A1 bekannt sind, in ei­ nigen Fällen, nicht immer erreicht. Die Meßeinsätze die­ ser Flügelradzähler besitzen einen Flügelbecherboden, der außen im wesentlichen plan verläuft und dadurch keinen gezielten Eingriff in die Strömungsverhältnisse im Be­ reich des Gehäusebodens ermöglicht. Durch die auf der Seite der Einlaßöffnung liegende Prallwand ergibt sich jedoch eine Querschnittsverengung, die zu einer Geschwin­ digkeitserhöhung im Bereich bestimmter Einlaßkanäle füh­ ren kann, was eine unterschiedliche Beaufschlagung der verschiedenen Flügel des Flügelrades und damit Meßun­ genauigkeiten bedingt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flügelradzähler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem der Meßeinsatz auch an sehr unterschiedliche Gehäuse, insbe­ sondere solche mit verlängerter Prallwand so angepaßt ist, daß die zulässigen Fehlergrenzen sicher eingehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichne­ ten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Wei­ terbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Un­ teransprüchen genannt.

Wie inbesondere durch empirische Untersuchungen ermittelt wurde, gelingt es durch die einfache Maßnahme der Anord­ nung eines Störkörpers auf der dem Gehäuseboden zugewand­ ten Außenseite des Flügelbecherbodens, die Strömungsver­ hältnisse beim Anströmen der Einlaßkanäle wesentlich zu verbessern. Der Störkörper ist dabei so ausgebildet, daß er die im Einströmbereich des Gehäuses auftretenden un­ terschiedlichen Geschwindigkeiten ausreichend ausgleicht.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegen­ standes ist vorgesehen, den Störkörper so zu dimensionie­ ren, daß er den Durchflußquerschnitt des Einlaßraumes insgesamt nur wenig, aber gezielt verändert bzw. verengt, aber an keiner Stelle stärker verengt, als das die engste Durchflußstelle des übrigen Gehäuses bereits tut. Es er­ folgt somit eine Optimierung des Störkörpers derart, daß er einerseits durch Formänderung des Durchflußquerschnit­ tes im Bereich des Gehäusebodens eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse bewirkt, ohne jedoch den Durchfluß insgesamt zu behindern.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Störkörper als wandartige Barriere zu formen und ihn senkrecht vom Flü­ gelbecherboden auf ragen zu lassen. Zur Anpassung des Störkörpers an das Profil des Gehäusebodens ist es zweck­ mäßig, die Höhe des Störkörpers vom Randbereich zum mitt­ leren Bereich des Flügelbecherbodens hin ansteigen zu lassen, da hier die Geschwindigkeitsspitze am ausgepräg­ testen ist. Die Außenkontur des Störkörpers ist so ge­ formt, daß die Abstände zur Gehäusewand andeutungsweise parallel verlaufen. Die Wirkung des Störkörpers wird hauptsächlich durch seine Höhe bestimmt.

Durch die Anordnung zweier sich symmetrisch gegenüberlie­ gender Störkörper auf dem Flügelbecherboden ist es mög­ lich, den Meßeinsatz innerhalb des Gehäuses um 180° in eine zweite durch Keilnuten vorgegebene Ablesestellung zu drehen, ohne daß hierdurch eine Änderung der Strömungs­ verhältnisse eintritt. Eine zur Einlaßöffnung gerichtete konkave Krümmung des Störkörpers ermöglicht einen beson­ ders günstigen Strömungswirbel, der für einen besonders guten Geschwindigkeitsausgleich sorgt.

Um die wandartige Barriere des Störkörpers bezogen auf den Flügelbecherboden höher ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, die Wandstärke des Flügelbecherbodens mindestens in dem in Strömungsrichtung vor dem Störkörper liegenden Bereich auf den erforderlichen Mindestwert zu reduzieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 den aus Meßeinsatz und Zählergehäuse bestehen­ den Flügelradzähler nach dem Mehrstrahl- Meßprinzip,

Fig. 2 den zum Meßeinsatz gehörigen Flügelbecher von der Seite gesehen,

Fig. 3 den Flügelbecher von oben gesehen,

Fig. 4 den unteren Teil des Flügelbechers mit einem Störkörper von der Seite gesehen.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, besteht der Flügelradzähler aus einem Zählergehäuse 1 und einem von ihm aufgenommenen Meßeinsatz 2. Der obere Teil des Meßeinsatzes besteht aus einem Werkbecher, in dem sich ein Zählwerk befindet, und der untere Teil aus einem Flügelbecher 3, in dem ein Flü­ gelrad angeordnet ist, das von dem durchfließenden Wasser angeströmt wird und seine Umdrehungen an das Zählwerk weitergibt.

Nach dem Anschließen des Zählergehäuses 1 an ein Wasser­ rohrleitungsnetz kann das Wasser über eine Einlaßöffnung 7 durch ein Sieb 13 in einen Einlaßraum 6 einströmen, in dem sich der untere Teil des Flügelbechers 3 mit seinen in gleichmäßigem Abstand entlang seines Umfangs angeord­ neten Einlaßkanälen 10 befindet. Das vom Einlaßraum 6 aufgenommene Wasser gelangt somit über die Einlaßkanäle 10 in eine das Flügelrad 16 aufnehmende Kammer, die es an mehreren, wiederum in gleichmäßigem Abstand über den Um­ fang verteilte Auslaßkanälen 11 zu einem Auslaßraum 8 hin verläßt, und dann über die Auslaßöffnung 9 zu einem Rohr des Wasserleitungssystems weitergeleitet wird.

Ein zwischen dem Einlaßraum 6 und dem Auslaßraum 8 ange­ ordneter Sitzring 4 erfaßt den mit einer entsprechenden Auflagekante versehenen Flügelbecher 3 derart, daß eine räumliche Trennung zwischen den Einlaßkanälen 10 und den Auslaßkanälen 11 erfolgt. Für ein gleichmäßiges Anströmen der Einlaßkanäle 10 ist eine die Einlaßöffnung 7 teilweise abdeckende Prallwand 12 von besonderer Bedeutung, da sie ein direktes Anströmen der hinter ihr liegenden Einlaßkanäle 10 und damit eine sehr unterschiedliche Beaufschlagung der verschiedenen Einlaßkanäle verhindert. Andererseits bewirkt eine besonders lange Prallwand eine Querschnittsverengung und führt damit zu einer Geschwindigkeitsüberhöhung der durchfließenden partiellen Flüssigkeit.

Erfindungsgemäß ist auf der Außenseite eines Flügelbe­ cherbodens 3a auf seiner einem Gehäuseboden 1a zugewand­ ten Seite mindestens ein Störkörper 5 angeordnet. Im vor­ liegenden Beispiel sind zwei Störkörper 5a, 5b vorgese­ hen, die symmetrisch zueinander angeordnet sind. Hierbei ist der erste Störkörper der Einlaßöffnung des Einlaßrau­ mes 6 zugewandt, während der zweite Störkörper 5b von der Einlaßöffnung 7 abgewandt ist. Die symmetrische Anordnung eines zweiten Störkörpers erlaubt es, den Einsatz inner­ halb des Gehäuses in zwei Ablesestellungen zu schwenken, wobei der hydrodynamische Effekt in beiden Stellungen gleich ist.

Die Fig. 2 bis 4 lassen die besondere Formgebung der beiden Störkörper 5a, 5b erkennen. Danach sind beide als wandartige Barrieren geformt, die sich senkrecht vom Flü­ gelbecherboden 3a erheben und in den Einlaßraum 6 hinein­ ragen. Der eine Störkörper 5a ist zur Einlaßöffnung 7 hin konkav gekrümmt, während der andere Störkörper 5b symme­ trisch hierzu mit seiner konkaven Krümmung von der Ein­ laßöffnung 7 abgewandt ist. Die beiden Störkörper 5a, 5b sind wiederum symmetrisch zum Randbereich nach außen mit einer ersten Schräge 14 versehen, die in eine zweite Schräge im Randbereich des Flügelbecherbodens 3a über­ geht. Die beiden Schrägen 14, 15 besitzen in diesem Bei­ spiel die gleiche Steigung.

Durch die an bestimmter Stelle des Meßeinsatzes angeord­ neten Störkörper gelingt es, das Strömungsprofil dahinge­ hend zu verändern, daß die Strömungsspitzen abgebremst und umgelenkt werden. Die schnelle Hauptströmung wird da­ bei in kleinere, langsamere, gleichmäßigere Teilströmun­ gen umgewandelt. Die Bedeutung der Störkörper für das Strömungsprofil wächst mit zunehmender Durchflußmenge.

Claims (10)

1. Flügelradzähler nach dem Mehrstrahl-Meßprinzip zum Messen einer Flüssigkeitsmenge, mit einem Zählerge­ häuse (1), in das ein Meßeinsatz (2) eingesetzt ist, der mit seinem zugehörigen Flügelbecher (3) auf einen zwi­ schen einem Einlaßraum (6) und einem Auslaßraum (8) des Zählergehäuses (1) angeformten Sitzring (4) so aufgesetzt ist, daß die im unteren Teil des Flügelbechers (3) ausge­ bildete Einlaßkanäle (10) im Einlaßraum (6) und Aus­ laßkanäle (11) im Auslaßraum (8) des Zählergehäuses (1) zu liegen kommen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Gehäuseboden (1a) zugewandten Außenseite des Flügelbe­ cherbodens (3a) an diesem mindestens ein in den Einlaßraum (6) hin­ einragender Störkörper (5) ausgebildet ist, und daß die­ ser so geformt und positioniert ist, daß er die im Durch­ flußquerschnitt auftretende Geschwindigkeitsspitze ab­ bremst und kleinere, langsamere Teilströmungen bewirkt.

2. Flügelradzähler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Störkörper (5) so dimensioniert ist, daß er den Durchflußquerschnitt des Einlaßraumes (6) im Bereich des Gehäusebodens (1a) an keiner Stelle stärker verengt als das die engste Durchflußstelle des übrigen Gehäuses (1) bereits tut.

3. Flügelradzähler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (5) als wandartige Barriere geformt und senkrecht vom Flügel­ becherboden (3a) auf ragend an diesem angeordnet ist.

4. Flügelradzähler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Stör­ körpers vom Randbereich zum mittleren Bereich des Flügel­ becherbodens (3a) ansteigt.

5. Flügelradzähler nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anstieg der Höhe des Störkörpers (5) so dimensioniert ist, daß der Abstand zwischen der Oberkante des Störkörpers (5) und der Bodenwand (1a) des Zählerge­ häuses (1) etwa gleich ist.

6. Flügelradzähler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, vorzugsweise sich symmetrisch gegenüberliegende Störkörper (5a, 5b) auf dem Flügelbecherboden (3a) so angeordnet sind, daß der eine Störkörper (5a) der Einlaßöffnung des Einlaßrau­ mes (6) zugewandt und der andere Störkörper (5b) von ihr abgewandt ist.

7. Flügelradzähler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper zur Einlaßöffnung (7) hin konkav gekrümmt ist.

8. Flügelradzähler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Flügelbecherbodens mindestens in dem in Strömungsrichtung vor dem Störkörper (5) liegenden Bereich reduziert ist.

9. Flügelradzähler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelbecherbo­ den (3a) in seinem Randbereich außen abgeschrägt ist.

10. Flügelradzähler nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Schräge (14) des Störkörpers (5) in eine zweite Schräge (15) im Randbereich des Flügelbecherbodens (3a) übergeht, die vorzugsweise die gleiche Steigung besitzt.