DE946486C - Wasserzaehler mit zwei konzentrischen und koazialen Schrauben - Google Patents

Wasserzaehler mit zwei konzentrischen und koazialen Schrauben

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DE946486C
DE946486C DEC10340A DEC0010340A DE946486C DE 946486 C DE946486 C DE 946486C DE C10340 A DEC10340 A DE C10340A DE C0010340 A DEC0010340 A DE C0010340A DE 946486 C DE946486 C DE 946486C
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DE
Germany
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screws
blades
screw
turbine
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Expired
Application number
DEC10340A
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English (en)
Inventor
Martial Muger
Andre Squarcioni
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Compteurs Schlumberger SA
Original Assignee
Compteurs Schlumberger SA
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/10Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Wasserzähler mit zwei konzentrischen und koaxialen Schrauben Die Erfindung betrifft Mittel zur Verbesserung der Meßgenauigkeit und der Empfindlichkeit von Turbinenwasserzählern sowie zur Verringerung der auf die Lagerung solcher Wasserzähler übertragenen Kräfte. Insbesondere betrifft die Erfindung solche Wassermesser, welche zwei konzentrische und koaxiale Schrauben besitzen.
  • Fig. I zeigt einen Wasserzähler mit zwei konzentrischen und koaxialen Schrauben. Das Wasser tritt durch den Rohrstutzen I ein und wird durch den konvergierenden Teil 2 mittels feststehender Schaufeln 4 parallel zur Drehachse der Schraube auf die Schaufeln der inneren Schraube 3 geleitet.
  • AmS Austrittsende der inneren Schraube ist eine Umlenkvorrichtung 5 angeordnet, welche gegebenenfalls mit feststehenden Schaufeln6 versehen ist.
  • Die Urelenkvorrichtung kehrt die Stromrichtung des Wassers um und läßt es wieder parallel zur Drehachse der Schraube auf die Schaufeln der äußeren Schraube 7 auftreffen. Die Schaufeln 7 und die Schaufeln 3 sind rechts- bzw. linksgängig.
  • Am Austrittsende der äußeren Schraube wird der Wasserstrom durch die feststehenden Schaufeln8 geführt und tritt dann durch den Austrittsstutzen lo aus.
  • Die feststehenden Schaufeln 4, welche mit dem konvergierenden Teil 2 fest verbunden sind, tragen einen Mittelteil I I, in welchem der untere Drehzapfen der Turbine gelagert ist. Die feststehenden, ebenfalls mit dem konvergierenen Teil 2 verbun- denen Schaufeln 8 tragen das Rohr 9, dessen Aufgabe darin besteht, einen Durchtrittsquierschnitt für die äußere Schraube festzulegen, welcher gleich dem Durchtrittsquerschnitt der inneren Schraube ist.
  • Der Druckverlust, welcher durch den Querschnitt der Schaufeln der Schrauben 3 und 7 und der feststehenden Schaufeln 6 sowie durch die Reibung an den festen oder beweglichen Flächen 3, 5, 7, 12, I3, I4, I5 hervorgerufen wird, blewirkt, daß auf jeder Seite des ringförmigen Spaltraumes 16, welcher sich zwischen dem Einlaß in die innere Schraube und dem Auslaß aus der äußeren Schraube befindet, ein Druckunterschied besteht.
  • Dieser Druckunterschied bewirkt: a> ein starkes Lecken je nach der Höhe des Raumes I6 und somit unvermeidbare Meßfehler und einen Empfindlichkeitsverlust des Wassermessers, b) einen axialen Stoß auf die Turbine, wodurch eine sehr rasche Abnutzung der Lagerung erfolgt, so daß die Genauigkeit des Messers in dem Maße, in welchem die Lagerung abgenutzt wird, infolge der Höhenänderung des ringförmigen Raumes nachläßt.
  • Die Erfindung zeigt Möglichkeiten, diese Nachteile zu vermeiden. Die zur Anwendung-kommenden Mittel bestehen darin, daß man den Austrittsraum der zweiten Schraube mit einem divergierenden System kombiniert, welches zur Druckrückgewinnung - dient, indem es den Druckunterschied auf jeder Seite des den Eintritts- und den Austrittsraum der Turbine miteinander in Verbindung bringenden Zwischenraumes I6 beseitigt oder sehr stark verringert. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Querschnitt des Flüssigkeitsaustritts aus der Turbine größ;er ist als der auf der Eintrittsseite der Flüssigkeit in die Turbine.
  • Die Fig. 2 bis 1 1 zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung.
  • In Fig. 2 ist eine Turbine mit einer inneren Schraube 3, welche n Schaufeln mit der Ganghöhe P und eine Höhe H - besitzt, und eine äußere Schraube 7' gezeigt, welche n Schaufeln mit der Gantghöh;ep und eine Höhe h aufweist, so daß die der Wasserreibung ausgesetzten Flächen sowie die Flächen welchJe für den Durchgang des Wassers ein Hindernis bilden, sowohl bei der inneren als auch bei der äußeren Schraube gleich sind.
  • Daraus folgt, daß die Wassergeschwindigkeit im Abschnitts der inneren Schraube von der im Abschnitt S der äußeren Schraube verschieden ist.
  • Wählt man geeignete Werte von lt, n', P, p, H, lt, s, S, so kann man einen Geschwindigkeitsunterschied auf jeder Seite des Spaltraumes I6 erzielen, der, wenn er die geeignete Richtung besitzt, fast den ganzen' Druckverlust ausgleicht, welcher infolge der Strömungshindernisse und der Reibungen, denen das Wasser während seines Durchlaufens der Turbine ausgesletzt ist, entsteht. (Bernouillisches Prinzip: Divergierender Teil von Venturirobren zur Rückgewinnung von Energie.) Wenn - der Abschnitt S größer, ist als der Abschnitt s, so erfolgt offensichtlich eine Verringerung der Austrittsgeschwindigkeit infolge des Bfernouilli: schen Phãnòmens, wobei in diesem Fall d;er d;ive;rgierende Teil durch das Profil der Umlenkvorrichtung 5' gebildet wird. Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform, welche gegebenenfalls mit der vorstehend beschriebenen kombiniert werden kann.
  • Dabei wird der Geschwindigkeitsverlust des Wassers in Höhe des Spaltraumes I6 auf der Austrittsseite der äußeren Schraube mittels eines sich keglig erweiternden Teiles 18 des Rohres 17 erzielt, welches Rohr 17 die beiden Schrauben der Turbine von einander trennt.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, welche mit den in Fig. 2 und 3 gezeigten kombiniert wer den kann. Der sich keglig erweiternde Teil 20 wird durch die Innenwandung des rohrförmigen Teiles 9' gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind die ~feststehSenden Schaufeln 8' und der Rohteil g' nicht fest miteinander verbunden, um die Ausfüh rung von Teilen zu erleichtern, welche dem strömenden Wasser polierte Flächen bieten sollen, um so die Reibung zu verhindern. Diese Art der Anordnung erirröglicht nämlich die Bearbeitung des kegligen Teiles 20.
  • Fig 5 zeigt eine andere Möglichkeit die Durch trittsquerschnitte am Eingang in die innere Schraube und am Ausgang aus der äußeren Schraube verschitedjen- zu gestalten: man wählt den Durchmessers kleiner als den Durchmesser D und den Durchmesser d1 größer als den Durchm,esser D1, und zwar unabhängig voneinander oder gleichzeitig.
  • Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch das Zählergehäuse des Wasserzählers nach Fig. 2. Bei der in dieser Fig. 6 gezeigtes Ausführungsform wird lein Geschwindigkeitsunterschied zwischen Eintritt in die und Austritt aus der Turbine mittels feststehender Schaufeln 4 und 8' bewirkt, wobei die Schaufeln 4' eine größere Gesamtquerschnittsfläche besitzen als die, Schaufeln 8', da die Schaufeln 4' in größerer Anzahl angeordnet sind und eine größere Dicke aufweisen. Die Anordnung ergibt die nach Bernouilli geeignete Querschnittsdifferenz, d. h. der Austrittsquerschnitt ist größer als- der Eingangs querschnitt.
  • Fig. 7 zeigt ebenfalls einen Schnitt durch das Zähl,ergehäuse des Wasserzählers nach Fig. 2 (in Draufsicht). Sie zeigt jedoch eine besondere Anordnung der feststehenden Schaufeln, wodurch die Schwingung,en (Ursache für die Abnutzung der Lagerung) vermieden werden sollen, welche auftreten könnten, wenn die Anzahl der feststehenden Schaufeln gleich der Anzahl der Schaufeln der zugehörigen Schraube ist.
  • Fig. 8 stellt einen weiteren Schnitt von unten gesehen dar und zeigt die Umlenkvorrfchtung. Man sieht eine besondere Anordnung der feststehenden Schaufeln 6' der Umlenkvorrichtung 5', welche ebenfalls Schwingungen ausschalten soll, - die auftreten können, wenn die Anzahl der feststehenden Schaufeln gleich der Anzahl der Schaufeln der inneren Schraube oder der äußeren Schraube oder beider Schrauben ist.
  • Fig. g zeigt' eine besondere Anordnung des ringförmigen Spaltraumes I6, b[ei welcher die Abnutzung des Drehz'apfens nur eine - geringe Anderung des Wasserverlustes durch Lecken bewirkt. Bei dieser Ausführungsform überdeckt nämlich der keglige Teil 2' reibungsfrei mit geringem Spiel den unteren Teil des rolirförmigen Teiles I7', wobei jedoch ein gutes Arbeiten des Zählers gewährleistet ist (etwa 0,5 mm). Der durch dieses Hindernis bewirkte Druckverlust bleibt bei nur geringen Änderungen der Höhe des Spaltraumes I6 im wesentlichen konstant. Die Wirkung des Hindernisses kann noch vervollständigt werden, wenn man die Unterkante des Rohres g" oberhalb der Ebene des Spaltraumes 16 anordnet, um so gemäß der Erfindung eine Querschnittsvergrößerung an der Austrittsseite zu erzielen.
  • Die Fig. 10, welche wahlweise mit einer odelr mehreren der vorstehend erläuterten Ausführungsformen kombiniert werden kann, zeigt eine besondere Ausführungsform, welche es gegebenenfalls ermöglicht, die Fläche, an welcher eine Wasser reibung auftritt, auf der Seite der äußeren Schraube gleich der Reibungsfiäche auf der Seite der inneren Schraube zu machen, und zwar im Fall, wo diese Gleichheit infolge der Abmessungen des Wasserzählers nicht mit der in Fig. 2 gezeigten Anordnung erzielt werden kann. Zu diesem- Zweck ordnet man rund um die äußere Schraube der Turbine den rohrförmigen Teil 21 an, wobei dieses Rohr dieselbe Höhe wie die Schaufeln der Schraube, welche es umschließt, besitzen kann. Der rohrförmige Teil 9"' erhält eine solche Aussparung, daß das Rohr 21 frei drehbar ist.
  • Fig. in ist eine abgeänderte Ausführungsform nach Fig. 10 und kann dann Anwendung finden, wenn die Abmessungen des Wasserzählers eine Verkleinerung der Reibungsflächen der inneren Schraube gegenüber den Reibungsflächen der äußeren Schraube erforderlich machen. Bei dieser Ausführungsform liegt die Höhe des Rohrteiles I7 zwischen der Höhe der inneren und der der äußeren Schraube.
  • In diesem Fall befindet sich der ringförmige Spaltraum I6 oberhalb der Eintrittsöffnung22 der inneren Schraube. Die Fig. Il zeigt deutlich die Kombination mit den in Fig., 2 unrd 3 gezeigten Ausführungsformen, und man sieht sehr genau die den Bernouilllschen Effekt ergebenden divergierenden konischen Teile 18' und 20'.
  • Dic Verbindung von zwei oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und die Anwendung äquivalenter Mittel zur Erzielung desselben Bzernouillischen Effekts, indem man nämlich den Austritts'raum der äußeren Schraube mit einem divergiEerenden System kombiniert, welches eine Druckrückgewinnung durch Aufhebung oder sehr weitgehende Verringerung der Druckdifferenz auf jeder Seite des den Eintrittsraum und den Austrittsraum der Turbine verbindenden Raumes bewirkt, gehört durchaus in den Rahmen der Erfindung. Die Erfindung findet insbesondere auch dann Anwendung, wenn das Wasser durch die äußere Schraube eintritt.
  • In diesem Fall müßten sich alle divergierenden Anordnungen an der inneren Schraube befinden, w,elche die Austrittsseite bildet. Die Kombination divergierender Teile mit der Austrittsschraube könnte auch auf einen Wasserzähler Anwendung finden, dessen beide Schrauben zwar koaxial, jedoch nicht konzentrisch verlaufen, sondern wobei die eine die Verlängerung der anderen bildet. Die Erfindung könnte auch auf eine Turbine mit einer einzigen Schraube Anwendung finden, wobei ebenfalls das Austrittsende mit einem divergierenden System kombiniert wird, um so denselben Zweck zu erzielen.
  • PATENTANSPRCE: I. Turbinenflüssigkeitszähler mit zwei konzentrischen und koaxialen Schrauben, wobei ein kommunizierender Spaltraum' zwischen der in die eine Schraube der Turbine eintretenden Flüssigkeit und der aus der anderen Schraube austretenden Flüssigkeit besteht, wodurch eine Leckstelie gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Flüssigkeitsaustritts aus der Turbine größer ist als der auf der Eintrittsseite der Flüssigkeit in die Turbine.
  • 2. Flüssigkeitsmesser nach Ansplruch 1, da. durch gekennzeichn,et, daß die den Flüssigkeitsaustritt aus der Turbine bildenden Flächen divergierend verlaufen und daß die Divergenz entweder in der die Turbine umgebenden feststehenden Wand oder in der die beiden Schraube ben trennenden beweglichen Wand oder gleichzeitig in beiden gebildet wird.

Claims (1)

  1. 3. Flüssigkeitsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eintritts-und Austrittsistellen radiale oder schräg angestellte Richtschaufeln vorgesehen sind, deren Gesamtquerschnittsfläche an der Austrittsseite größer ist als an der Eintrittsseite, was entweder durch Wahl der Durchmesser der Schaufeln, durch verschiedene Dicke derselben, durch eine unterschiedliche Anzahl oder durch alle drei dieser Maßnahmen gleichzeitig erzielt werden kann.
    4. Flüssigkeitsmesser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schrauben (3, 7) verschiedene Höhe íh, H) aufweisen und der die beiden Schrauben voneinander trennende Teil (17) eine Höhe besitzt, die zwischen der der beiden Schrauben liegt, so daß sich die Ebene der Leckstelle auf einem solchen Niveau befindet, daß die eine, höhere Schraube (3) früher als die Ebene der Leckstelle (I6) von dem Flüssigkeitsstrom getroffen wird, wodurch die Druckdifferenz auf jeder Seite dieser Ebene entsprechend verringert wird.
DEC10340A 1954-09-08 1954-12-01 Wasserzaehler mit zwei konzentrischen und koazialen Schrauben Expired DE946486C (de)

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FR946486X 1954-09-08

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