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Woltmannmesser
Die Erfindung bezieht sich auf Woltmannmesser, insbesondere
der Bauart mit lotrecht angeordnetem Meßflügel. Aufgabe der Erfindung ist es, die
untere Meßbereichsgrenze des Woltmannmessers zu ernieübrigen, den Gesamtmeßbereich
zu erweitern und die Fehlerkurve zu glätten.
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Bekanntlich hängen der Anlaufwert und damit die untere Meßbereichsgrenze
des Woltmannwassermessers wesentlich von der Güte der Lagerung des Meßflügels ab,
in der Weise, daß bei geringerer Lagerreibung der Anlaufwert herabgesetzt wird.
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Bei Woltmanninessern mit besonders empfindlich gelagertem Flügel ergibt
sich aber ein meßtechnischer überstand. dadurch, daß die Fehlerkurve bei kleinen
Durchflüssen eine stärkere Überhöhung zeigt, die ii der Wassermessertechnik unter
dem Namen »Steigegang« bekannt ist. Der Steigegang ist besonders bei Meßflüssigkeiten
mit hoher Zähigkeit stark ausgeprägt. Der physikalische Grund für das Auf retten
des Steigeganges liegt in der Grenzschichtbildung an der Flügelnabe und den Paletten
bei kleinen Geschwindigkeiten der Meßflüssigkeit.
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Die Grenzschicht haftet am Meßflügel und bewirkt eine Verengung des
freien Durchtrittsquerschnitts für die Meßflüssigkeit zwisthen den Paletten, so
daß die Flüssigkeit bei kleinen Durchflüssen mit größerer Geschwindigkeit durch
den Flügel strömt und der Meßflügel sich demzufolge schneller dreht, als es ohne
Vorhandensein der Grenzschicht der Fall sein würde. Bei steigenden Durchflüssen
wird die Grenzschicht mehr und mehr abgebaut, bis schließlich der volle Durchtrittsquerschnitt
zwischen den Paletten für die Meßflüssigkeit freigegeben ist.
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An diesem Zustand ändert sich bei weiterer Erhöhung des Durchflusses
nichts mehr; der Messer hat dann die erwülschte lineare Charakteristik, bei der
die Anzeigegenauigkeit nicht mehr vom Durchfluß abhängig ist.
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Die Erhöhung der Wassergeschwindigkeit zwischen den Paletten infolge
der Verengung der Durchtrittsfläche durch die haftende Grenzschicht verursacht nun
nicht nur den Steigegang, sondern bewirkt auch, daß auf den Meßflügel größere Antriebsmomente
bei kleinen Durchflüssen ausgeübt werden, so daß der Messer früher anläuft und die
untere Meßbereichsgrenze niedriger liegt, als es ohne Vorhandensein der Grenzschicht
der Fall sein würde. Diese Erscheinung kommt dem Streben nach einer Erweiterung
des Meßbereichs nach kleinen Durchflüssen hin entgegen.
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Es ist bekannt, am Meßflügel von Woltmannmessern jede zweite Palette
gegenüber den übrigen angenähert an den Umfang des Meßeinsatzes heranreichenden
Paletten in radialer Richtung erheblich zu verkürzen. Nach Untersuchungen, die mit
solchen Meßfiügeln angestellt wurden, ergab sich ein Steigegang bis zu I5 a/o, und
die Fehlanzeigen lagen oberhalb der Grenze des genormten Toleranzbereiches. Dies
erklärt sich daraus, daß bei den bekannten Meßfiügeln die Paletten eine gleichbleibende
Steigung aufweisen. Demgegenüber sind beim Erfindungsgegenstand sämtliche Paletten
schief zur Drehachse angeordnet, und sie haben eine radial nach außen größer werdende
Steigung.
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Vorzugsweise sind die Paletten als ebene Flächen ausgebildet.
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Ein Flügelrad mit verwundenen Paletten und kürzeren Zwischenpaletten
ergibt zwar eine wesentliche Herabset;:ung der unteren Meßbereichgrenze. aber eine
beträchtliche Steigerung des Steigeganges. Demgegenüber ergibt ein Flügelrad mit
ebenen Paletten und mi ebenen Zwischenpaletten. d. h. mit veränderlicher Steigung,
die gewünschte Erniedrigung der unteren Meßbereichgrenze ohne gleichzeitige Überhöhung
des Steigeganges. Durch die veränderliche Steigung, d. h. praktisch durch die Verwendung
ebener Paletten, ergibt sich, daß die Grenzschicht die effektive Steigung des Flügels
im gewünschten Sinne regelt.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind die Erweiterung
des Meßbereichs und die Kleinhaltung der Fehlertoleranzen. Dazu kommt, wenn die
Paletten als ebene Flächen ausgebildet sind, Vereinfachung und Verbilligung der
Reparatur beschädigter Flügelräder. Bei den hohen Strömungsgeschwindigkeiten, die
in den Flügelrädern auftreten, kommt häufig der Fall vor, daß die Paletten durch
in der Flüssigkeit befindliche Fremdkörper beschädigt werden. Früher mußten beschädigte
Flügelräder durch neue ersetzt werden. Die Flügelräder, welche ebene Paletten haben,
können demgegenüber ohne nennenswerte Schwierigkeiten in jeder Reparaturwerkstatt
wieder hergestellt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt Es zeigt Fig. I einen Grundriß des Meßfiügels, Fig. 2 einen Aufriß zu
Fig. I und Fig. 3 Ansichten der Hauptpalette und der Zwischenpalette.
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Es bedeuten I die Flügelnabe, 3 die Hauptpaletten, die (angenähert)
an den inneren Umfang des Meßeinsatzes heranreichen, und 4 kleinere Zwischenpaletten.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Paletten nicht wie bisher stets
üblich aus verwundenen Stücken einer Schraubenfläche hergestellt, sondern aus ebenem
Plattenmaterial ausgeschnitten. In die Flügelnabe sind gerade Schlitze eingefräst
oder eingesägt, die gegen die Flügelachse geneigt sind. -In diese Schlitze sind
die Paletten eingeklebt. Die lNeigungswinkel der zur Aufnahme der Hauptpaletten
bestimmten Schlitze gegen die Flügelachse können untereinander gleich sein oder
von den Neigungswinkeln der zur Aufnahme der Zwischenpaletten bestimmten Schlitze,
die vorzugsweise untereinander gleich sind, abweichen. Zwischen je zwei Hauptpaletten
3 ist eine Zwischenpalette 4 angeordnet.
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Flügelkörper, Flügelstange und Paletten sind aus Kunststoff mit geringer
Dichte und Quellfähigkeit sowie hoher Festigkeit, hoher chemischer. Beständigkeit
und guten mechanischen Laufeigenschaften hergestellt, z. B. Kunststoff auf Acryl-
oder Styrol-Basis.
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Dank der hohen Festigkeit der zum Einsatz kommenden Werkstoffe lassen
sich die Paletten wesentlich dünner halten, als es bei den bisher gebauten Woltmannflügeln
aus Hartgummi oder Zelluloid möglich war. Trat ,im Laufe des Betriebes einmal ein
Palettenbruch ein, so mußten gepreßte Flügel aus Hartgummi fortgeworfen werden.
Der Flügel nach der Erfindung bietet eine einfache Reparaturmöglichkeit bei Palettenbruch
dadurch, daß nur die beschädigte Palette aus der Flügelnabe entfernt und durch eine
neue ersetzt wird. Diese kann aus ebenem Plattenmaterial ausgeschnitten und in den
Schlitz der Flügelnabe eingesetzt werden.
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Sinngemäß ist die Erfindung in ihren wesentlichen Teilen auch bei
Woltmannmessern der Bauart mit horizontalem Flügel anzuwenden.
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PATENBNSPRQCHE: I. Woltmannmesser, an dessen Meßflügel jede zweite
Palette gegenüber den übrigen, angenähert an den Umfang des Meßeinsatzes heranreichenden
Paletten in radialer Richtung erheblich verkürzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
sämtliche Paletten schief zur Drehachse angeordnet sind und eine radial nach außen
größer werdende Steigung haben.