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Vom Druck unbeeinflußter Dürchlaufmesser für kleine Flüssigkeitsmengen
im periodischen Schank- und,Zapfbetrieb Durchlaufmesser, bei denen als Absperrorgan
entweder ein Hahn oder ein Ventil verwendet wird, sind an sich bekannt. Diese dem
Schank- und Zapfbetriebe für die periodische Entnahme von kleinen Flüssigkeitsmengen
dienenden Geräte beruhen im wesentlichen darauf, .daß die Flüssigkeit beim Durchgang
durch das Gerät ein Meßrad treibt, dessen Umdrehungen durch eine Welle auf ein Zählwerk
übertragen werden. Die Ausbildung des Meßrades und die Wirkungsweise der Flüssigkeit
auf das NIeßrad sind indessen bei den einzelnen Ausführungsformen ganz verschiedenartig.
Von diesen beiden Umständen jedoch hängen der einwandfreie Lauf des Zählwerks und
die Meßgenauigkeit entscheidend ab.
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Geräte der beschriebenen Art arbeiten im allgemeinen entweder nach
dem Prinzip der Reaktionsturbine oder nach dem System der Aktionsturbine. Im ersteren
Fälle hat die Flüssigkeit zuerst ein turbinenartig beschaufeltes Laufrad und anschließend
feststehende Leitkanäle zu durchlaufen, so daß die Reaktionswirkung des Flüssigkeitsstromes
das Meßrad in Umdrehungen versetzt. Im Gaststättengewerbe, wo das Bedürfnis nach
einem derartigen Gerät für den Bierausschank besonders stark ist, hat sich diese
Lösungsform nicht durchsetzen können, weil Stauwirkungen in und vor den Kanälen
auftreten, die den Gang des Zählwerks unberechenbar beeinflussen und sogar das Meßrad
gänzlich stillsetzen können.
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Bei Benutzung des Prinzips der Aktionsturbine liegen die Kanäle umgekehrt
zum Meßrad, d. h. vor ihm. Die wohl bekannteste Lösungsform aus dieser Gruppe nach
Patent 532 6o9 konnte sich auch nur vorübergehend und in nur sehr beschränktem Umfange
im Gaststättengewerbe einführen, weil dessen Anforderungen an ein solches Gerät
nicht restlos erfüllt werden konnten. Das wesentliche Merkmal dieser Lösungsform
ist, daß die lichte Höhe des unmittelbar, >d. h. also ohne jeden gewollten Abstand,
vor dem turbinenartigen Schaufelrad liegenden, schraubenförmig gewundenen Leitkanals
nach dem Meßrad zu sich ständig bis auf Null verringert, daß der Leitkanal also
auf dem kurzen Wege von höchstens einer Windung, die, um den Effekt der sich stetig
verringernden Höhe des Kanals zu erreichen, an dem Punkte der unteren Begrenzung
der Anfangshöhe des Kanals senkrecht zur Achse abgeschnitten ist, sich in der Richtung
nach dem Eintritt in das Turbinenrad außerordentlich stark verengt.
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Die Folgen dieser Anordnung sind zwar eine durch die Kanalverengung
bewirkte stetige Steigerung der Fließgeschwindigkeit und damit ein schneller Lauf
des Meßrades, der noch erhöht wird durch die Ausbildung des Meßrades als Turbine
mit ihren engen Durchgangsquerschnitten, in denen ein Teil
des Flüssigkeitsdruckes
zusätzlich in c=ieschwindigkeit umgesetzt wird. Hieraus aber ergibt sich die Tatsache.
daß zwischen der Mündung des Leitkanals und dem lleßrad trotz des unendlich kleinen
Abstandes zwischen beiden ein positiver Überdruck vorliaii den sein muß (der sogenannte
Spaltdruck); der die Flüssigkeit zwischen der Turbinenwelle -und ihrer Führung hoch
treibt und dadurch infolge des geringen Spiels zwischen Welle und Führung die Rotationsgescliv-indigkeit
der Welle in Abhängigkeit von dem Druck beeinflußt. Die Rotationsbewegung der Welle
wird von dem Druck ferner dadurch beeinflußt, daß. wie schon gesagt, ein in seiner
Größe vorn Gesamtdruck abhängiger Teil des Drucks sich in den Laufkanälen desTurbinenrades
in zusätzliche Geschwindigkeit umsetzt. Da das Hochsteigen der Flüssigkeit und die
teilweise Umsetzung des Drucks in Gescliwindigl:eit auf das Meßrad bzw. auf seine
Welle entgegengesetzt wirken, so ergeben sich unberechenbare Beeinflussungen der
Drehzahl des Meßgetriebes und dadurch erhebliche Streuungen des Meßergebnisses.
Innerhalb der Grenzen des im praktischen Zapfbetrieb vorkommenden Druckbereichs
von etwa 0,3 bis o,8 at tatsächlichen Drucks des Bieres vordem Absperrorgan
wurde der Meßfehler eines Geräts der vorgeschriebenen Art zii etwa 2o bis
3C1, des oberen Wertes ermittelt.
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Hinzu kommt, daß bei einem derartigen Gerät infolge der durch die
mehrfache Verengung der Querschnitte bedingten Druckänderung und der hierdurch bewirkten
Erliöliung der Fließgeschwindigkeit bei dein Ausschank von Bier eine starke Schaumbildung
auftritt; weil daher das Glas nur durch mehrmaliges Nachschänken ordnungsgemäß gefüllt
werden kann, wird die Geschwindigkeit des einzelnen Sclianlcvorganges derartig vermindert,
daß sie den praktischen Bedürfnissen nicht mehr entspricht. Außerdem bedeutet ein
Teil des Schaumes einen direkten Verlust für den Wirt. Ferner ist die Ausflußgeschwindigkeit
des Bieres bei dein Austritt aus einem solchen Gerät (furch die Verengung der 0uersclinitte
ini Leitkanal und in (lein Turbinenrad sowieso schon gegenüber einem gewöhnlichen
Schankhahn stark: vermindert, sofern inan einem solchen Vergleich den Auss s cbank
bei gleichem Druck, wie er üblich ist, zugrunde legt. Dieser Mangel ist auch nicht
durch eine Erhöhung des Drucks, die finit erhöhtem 1-erliraucli von Kohlensäure,
also finit größeren Betriebskosten verbunden w:ire, auszugleichen, weil dann die
Scliatiniliilduiig noch rößer werden würde.
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So' wäre zusammenfasend festzustellen, daß das vorheschriebene
Gerät infolge seiner prinzipiellen Mängel der konstruktiven Lösungsforni den Anforderungen,
die an es gestellt werden müssen, nicht entspricht, zumal neben der Abhängigkeit
des Meßergebnisses vom Druck und der lästigen Schaumbildung das Hochsteigen der
leicht zersetzlichen Flüs-..sigkeit in die Führung der Turbinenwelle das Gerät sehr
schnell verschmutzen läßt, wodurch die Richtigkeit des Zählergebnisses erneut unkontrollierbaren
Beeinflussungen unterliegt. Wenn auch dein oberflächlichen Beobachter die Abhängigkeit
des Meßergebnisses vom Druck belanglos erscheinen niag, so liegt doch für den praktischen
Schank- und Zapfbetrieb darin ein ganz wesentliches -Merkmal, das über die Brauchbarkeit
des Gerätes entscheidet. Es liegt nämlich, ganz ahgeselien davon, daß bei den verschiedenen
Tagestemperaturen der praktische Fülldruck ganz verschieden ist, in der willkürlichen
Veränderung des Fülldrucks von unberufener Hand die 'Möglichkeit, das 'leßergebnis
unbefugt zu beeinflussen, yvodurch (las Meßgerät als Kontrollorgan unbrauchbar wird.
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Die beschriebenen 'Mängel werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
Der Zulaufkanal ist in an sich bekannter Weise schrauben förniigangeordnet,er hat
aber lediglich die Funktion, der Flüssigkeit eine gleichmäßig schnelle Drehbewegung
zu geben, und zwar unter restloser Umsetzung des Druckes in Geschwindigkeit, d.
h. also unter Vermeidung jeglicher Druckstöße, weshalb es ein wesentliches Merkmal
des Erfindungsgedankens ist, daß dieser schraubenförmige Zulaufkanal mehr als eine
vollständige `'Findung besitzt. Der Zulaufkanal ist in an sich bekannter Weise vor
dein lleßrad angeordnet, aber infolge seiner vorbechriebenen Ausbildung hat er über
seine ganze Länge einen gleichbleibenden Querschnitt. tin eine Verengung des Durchgangsquerschnittes
zwischen dem Austritt der Flüssigkeit aus dein Zulaufkanal und (lein Eintritt in
das Meßrad und damit eine unzulässige Drucksteigerung zu vermeiden, ist hewußt zwischen
diesen beiden Elenienten ein Zwischenraum gelassen, in welchem die Flüssigkeit frei
um die Achse rotieren kann. Ulii der Flüssigkeit dabei eine Führung zu gellen, ist
der Kern des Zulaufkanals entsprechend verlängert. Die endliche Abmessung dieses
Zwischenraums ergibt sich aus der Forderung der Drucklosigkeit in diesem Raum und
damit in der Führung der Welle des Meßrades. In dein Zwischenraum tritt nämlich
eine teilweise Unilenkung der Fließrichtung von der tangentialen in die axiale Richtung
und gleichzeitig eine entsprechende Geschwindigkeitsänderung ein. Drucklosigkeit
tritt in dein Zwischenraum ein, wenn das Produkt aus der mittleren Geschwindigkeit
ini Zulaufkanal und seinem Querschnitt
gleich dem Produkt aus der
Axialkomponente der Geschwindigkeit in dem Zwischenraum und dessen O_uerschnitt
senkrecht zur Achse ist. Wenn nun das letztere Produkt kleiner als das erste ist,
dann entsteht in dem Zwischenraum ein zusätzlicher Druck, der die Flüssigkeit in
die Führung der Meßradwelle hochsteigen läßt, .d. h. die Axialkomponente der Geschwindigkeit
ist größer geworden als die Ausflußgeschwindigkeit und ein Teil von ihr muß sich
in Druck umsetzen. Ist das Produkt dagegen größer, so tritt aus der gleichen Überlegung
einUnterdruck ein, der zu seinem Ausgleich durch eine erfindungsgemäß an der Wellenführung
angebrachte Entlüftung Luft ansaugt und dadurch ein evtl. mögliches Eindringen der
Meßflüssigkeit in die Wellenführung verhindert. Diese Belüftung ist nämlich insofern
von Vorteil, als bei Drucklösigkeit oder auch bei einem nur geringen Unterdruck
in dem vorgeschriebenen Zwischenraum ein kapillares Eintreten der Flüssigkeit in
die Führung je nach ihren physikalischen Eigenschaften nicht ganz ausgeschlossen
ist. Durch die Belüftung infolge des Vakuums wird mit Sicherheit eine Drucklosigkeit
vor dem Meßrad gewährleistet, wodurch die ganze Einrichtung erst völlig streuungslos
und unabhängig von dem Druck, unter welchem die Flüssigkeit dem Gerät zugeführt
wird, zu arbeiten vermag.
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Im Gegensatz zu den bisher bekannten und üblichen Ausführungen sieht
die vorliegende Erfindung hinter dem Zwischenraum ein Meßrad ohne jede Krümmung
der Schaufeln und ohne jede Veränderung des Schaufelquerschnittes -vor, denn es
hat lediglich die Aufgabe, durch die Tangentialgeschwindigkeit der Flüssigkeit reibungslos
und möglichst inasselos mitgenommen zu werden. Dies Meßrad besteht demgemäß. aus
einer einfachen Nahe, die radial und parallel zur Achse einen oder mehrere Flügel
trägt, es ist jedoch erfindungsgemäß so in den Flüssigkeitsstrom eingebaut, daß
es axial von der Flüssigkeit durchströmt wird und gleichzeitig sämtliche Flügel
von der Geschwindigkeitskomponente der strömenden Flüssigkeit gleichmäßig und in
gleichem Drehsinn beaufschlagt werden. Das Meßrad- bietet also relativ weite Ouerschnitte
zwischen den einzelnen Flügeln, verhindert dadurch jede Umsetzung von Geschwindigkeitsenergie
in Druckenergie und macht lediglich die Drehbewegung des rotierenden Flüssigkeitsstromes
mit. Um jedoch wirkungslose Randströme, die an den Wandungen infolge des freien
Spiels, '-,welches das Meßrad haben muß, um reibungslos zu arbeiten, auftreten können,
zu vermeiden, sieht die vorliegende Erfindung einen konisch angeschärften Umlenkring
am Umfange des Meßrades vor, der die Aufgabe hat, diese Randströme wirkungsvoll
in das Meßrad zu leiten. Dadurch wird vollkommene Sch_lupflosigkeit erzielt.
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Die für die einzelnen Flüssigkeiten verschiedene optimale Größe des
vorerwähnten Zwischenraums, d. h. der optimale Abstand zwischen dem Ende des Leitkanals
und der Oberkante des Meßrades, läßt sich rechnerisch nur umständlich erfassen,
kann aber an der mit der Wellenführung verbundenen Entlüftung meßtechnisch für jede
Flüssigkeit leicht ermittelt werden. Für Bier und andere kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten
hat das in dem Zwischenraum durch seine entsprechende Dimensionierung zu erzielende
Vakuum den Vorteil, daß es die Schaumbildung, die sowieso schon durch die beschriebene
Ausbildung und Anordnung von Zulaufkanal und Meßrad nur noch äußerst gering ist,
weiter herabmindert.
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Durchdie ganze Anordnung wird erreicht, daß lediglich nur noch die
Geschwindigkeitsenergie der gleichmäßig rotierenden Flüssigkeit unter Ausschaltung
jeglicher zusätzlichen Druckenergie auf das Meßrad wirkt. Vor allein gestattet .die
Anordnung, die gegenseitige Abhängigkeit des Drucks, der Ausflußgeschwindigkeit
und der Drehzahl des Meßrades einerseits und der Ouerschnitte von Zulaufkanal und
Meßrad, der Länge des Zulaufkanals und des Abstandes zwischen Meßrad und Zulaufkanal
anderseits zu beherrschen und das Gerät den gewünschten Verhältnissen jeweils durch
Veränderung der_ letzteren Faktoren anzupassen. Das ist auch deshalb von besonderer
Bedeutung, weil eine große Meßgenauigkeit eine gewisse Mindestdrehzahl des Meßrades
zur Voraussetzung hat. Durch die vorliegende Erfindung ist also ein den praktischen
Bedürfnissen entsprechendes, in seiner Meßgenauigkeit von dein Druck der Meßflüssigkeit
unabhängiges Meßgerät geschaffen, wodurch der technischeFortschritt der Erfindung
gegeben ist.
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In der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels stellt dar: Abb. i den
Längsschnitt durch ein Gerät der beschriebenen Art, dessen sonstige konstruktive
Einzelheiten lediglich beispielsweise zum Zwecke der Erläuterung dargestellt sind,
Abb. :2 Zulaufkanal und Meßrad als Ausschnitt von Abb. i vergrößert und Abb. 3 und
4. das Meßrad in Grundriß und Aufriß.
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Nach Passieren eines an sich bekannten Absperrorgans tritt die Flüssigkeit
in den Zulaufkanal ein (Pfeil in Abb. i), durchläuft diesen, kreist dann um die
Verlängerung ,des Kerns des Zulaufkanals, um schließlich axial in das Meßrad 3 zu
gelangen, das sie infolge ihrer Rotationsgeschwindigkeit in
Drelibewegunn
versetzt. Die Welle 4 cles Meßrades ist an der Stelle j in dem Körper 6 gelagert.
-Nach dem Verlassen des Meßrades wird die Flüssigkeit in dem Körper 6, der den zylindrischen
Ranin durch vier- radiale und vertikale Wände in vier Sektoren teilt, wieder in
die vertikale Fließrichtung gelenkt und fließt dann der Mündung des Geräts zu.
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Der Körper ; (Abb. 2), der ,den Zulaufkanal i enthält, ist zwecks
besserer Dichtung konisch in das Gehäuse eingepaßt. tTin trotzdem in dem Zulaufkanal
i einen über die ganze Länge gleichbleibenden Querschnitt zu erzielen, ist über
den unteren, den Zulaufkanal i tragenden Teil des Körpers 7, der zylindrisch gedreht
ist, eine schwach konische Buchse 9 (Abb. 2) gezogen, die -zusammen mit dein oberen
Teil des Körpers 7 die konische Dichtungsfläche gegen das Gehäuse 8 ergibt, bis
der Körper 7 noch weiter oben wieder in eine zylindrische Form (Abb. i) übergeht.
Die Buchse 9 hat an der Stelle, wo die Flüssigkeit durch das Gehäuse in den Zulaufkanal
eintritt, ein entsprechendes Fenster. Durch Drehung des Körpers 7 und damit des
Fensters der Buchse im Gehäuse 8 kann der Eimali für die Flüssigkeit in den Zulauf-kanal
i erweitert oder verringert werden. und dadurch läßt sich die Geschwindigkeit der
Flüssigkeit in dein Zulaufkanal i verändern bzw. regulieren. Damit das Zählwerk
trotz der Drehung des Körpers 7, der es auf seiner Deckfläche (Abb. i oben) trägt,
immer winkelrecht zur Achse des Geräts steht, werden die . Befestigungsschrauben
in krei sförinigen Sclil itzen iin Boden des Zählwerks geführt, so daß eine Drehung
des Körpers 7 durch eine entsprechende Zurückdrehung des Zählwerks wieder korrigiert
«-erden kann.
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('in die Randströmungen für das Meßracl wirksam zu machen und jeden
Schlupf von nicht gezählten Flüssigkeitsmengen zu verhindern, läuft das Meßrad in
dem Dichtungsring io, der oben und gegebenenfalls auch unten aasgeschärft ist (Abb.2).
Die Nabe des Meßrades 3 läuft in der Verlängerung 2 des Kerns des Körpers 7 bzw.
des @u@aufkanals i konisch (Abb. 2). Uni das Ansaugen von Luft durch das Vakuum,
das zwischen der Unterkante des Zulaufkanals i und der Oberkante des Meßrades 3
entsteht. zu ermöglichen, ist die Führung der `Felle a des Meßrades 3 innerhalb
des Körpers 7 unterkrochen durch die l?ritl@iftungskanäle i i, die zu der Entlüftungsbohrung
12 indem Gehäuse 8 führen. Das Vakuum verhindert sicher jedes Eintreten der Flüssigkeit
in die Führung der Welle -4 innerhalb des Körpers 7.
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Die :Tabe 13 des Meßrades, deren obere Stirnfläche, wie schon
gesagt, zum Lauf in dem Kern des Zulaufkanals konisch ausgebildet ist, trägt einen
oder mehrere Flügel 1q. (Abb. 3 und d).