DE2108410B2

DE2108410B2 - Paddle wheel flow meter

Info

Publication number: DE2108410B2
Application number: DE19712108410
Authority: DE
Inventors: Milton H. Monterey Park Calif. November (V.St.A.)
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1970-02-25
Filing date: 1971-02-22
Publication date: 1981-01-08
Also published as: FR2080762B1; CA958248A; NL172697C; NL7102355A; CH524136A; FR2080762A1; JPS5110788B1; DE2108410A1; GB1309516A; NL172697B; DE2108410C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaufelrad-Durchflußmesser entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a paddle wheel flow meter according to the preamble of claim 1.

Bislang wurde in Schaufelrad-Durchflußmesser ein Stellrotor verwendet. In derartigen Geräten ist derSo far, a paddle wheel flow meter has been used Servo rotor used. In such devices is the Rotor auf einer Achse drehbar und zugleich, axial verschiebbar gelagert Bei sachgemäßem Aufbau fällt der Druck auf der Zuflußseite des Rotors unter den Druck auf seiner Abflußseite, Daher wird der Rotor bei konstanten Durchflußraten in einer stationären Lage zwischen zwei Flüssigkeitsdrucklsgern gehalten und es entsteht kein wesentlicher Widerlager-Reibungsdruckverlust Da die Drucklager flüssigkeitsbenetzt sind, entsteht keine Abnutzung und es treten n,;r geringe Reibungsverluste auf. Solche bekannten Durchflußraesser sind in den US-Patentschriften 26 83 224,27 09 366, 27 09 755, 30 91 964 und 32 38 776 (DE-AS 11 68 656) gezeigt und beschrieben.Rotor rotatable on one axis and at the same time, axial displaceably mounted If the construction is correct, the pressure on the inflow side of the rotor falls below the Pressure on its outflow side, therefore the rotor is at constant flow rates are kept in a stationary position between two liquid pressure washers and it there is no significant loss of friction pressure in the abutment Since the thrust bearings are wetted with liquid, there is no wear and there are n,; r low friction losses. Such known throughflow meters are in US patents 26 83 224,27 09 366, 27 09 755, 30 91 964 and 32 38 776 (DE-AS 11 68 656) shown and described.

Aus der DE-OS 1423 869 kennt man einen Strömungsmesser, bei dem in einem in Strömungsrichtung konisch sich verbreiternden Schild Kanäle enthalten sind, die eine Verbindung zu einer in Strömungsrichtung liegenden, zwischen Schild und Rotor angeordneten Kammer herstellen.From DE-OS 1423 869 one knows a flow meter in which in a flow direction Conically widening shield channels are included, which connect to one in the direction of flow create a lying chamber arranged between the shield and the rotor.

Aus der DE-AS 11 68 656 ist ferner ein Durchflußmesser mit zwei konisch verlaufenden Diffusorteilen bekannt, in denen Bohrungen zur Erzielung eines Druckausgleiches vorhanden sind, der den Rotor gegen eine zu starke Annäherung an die Lagerträger sichertDE-AS 11 68 656 also discloses a flow meter with two conical diffuser parts known, in which bores are available to achieve a pressure equalization that the rotor against too close proximity to the bearing bracket ensures

Werden diese bekannten Durchflußmesser beispielsweise in einer Flüssigkeit mit einer Viskosität von 1 Centipoise verwendet, so weisen sie feinen Fehler in der Durchflußanzeige von ±0,5% über einen Bereich von 10:1 mit einem Druckabfall von 0,55 bis 1,65 bar auf. Der Fehler ist erheblich, der Bereich ist verhältnismäßig eng und der Druckabfall sehr hoch. Die Fehlerbegrenzung ist natürlich eine Begrenzung der Meßgenauigkeit des Durchflusses. Der enge Bereich vermindert die Einsatzfähigkeit des Instrumentes. Der hohe Druckabfall erfordert eine übermäßige Kraft zum Durchpumpen einer Flüssigkeit durch das Meßinstrument Der Bereich kann nur durch Obersteuerung des Durchflußmessers erweitert werden. Dies bewirkt wiederum, daß der Druckabfall noch größer wird Eine Erweiterung des Bereichs kann daher nur durch Erhöhung der Kraft zum Durchpumpen einer Flüssigkeit durch das Meßinstrument erreicht werden.If these known flow meters are used, for example, in a liquid with a viscosity of 1 Centipoise used so they exhibit subtle flaws in the Flow indication of ± 0.5% over a range of 10: 1 with a pressure drop of 0.55 to 1.65 bar. The error is significant, the area is relatively narrow, and the pressure drop is very high. The error limitation is of course a limitation of the measurement accuracy of the flow. The narrow area reduces the usability of the instrument. The high pressure drop requires excessive force to pump through a liquid through the measuring instrument. The range can only be controlled by overriding the flow meter be expanded. This in turn causes the pressure drop to become even greater The range can therefore only be achieved by increasing the force Pumping a liquid through the measuring instrument can be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet ■The invention is based on the above-mentioned disadvantages of the prior art overcome. This task is given by the characterizing part of claim 1 Features solved. Advantageous further developments and refinements of the invention are characterized in the subclaims

Es ist ein herausragender Vorteil der Erfindung, daß durch den Kanal im drehbaren Teil des Rotors die Genauigkeit über einen linearen Bereich noch weiter vergrößert wird, weil die den Kanal durchfließende Flüssigkeit winkelbeschleunigt wird. Diese Beschleunigung setzt dem Rotor einen Widerstand entgegen, der die Linearität des Instruments bei niederen Durchflußraten erhöht. Weiterhin wird der Widerstand bei hohen Durchflußraten herabgesetzt, weil sich der Rotor nahe am zuflußseitigen Diffusor bewegt und als Einengung im Flußpfad wirkt Dadurch bleibt die Genauigkeit bei hohen Durchflußraten erhalten, denn der durch die Verengung bedingte Druckaufbau auf der Zuflußseite des Rotors verhindert, daß der Rotor den zuflußseitigen Diffusor berührt.It is an outstanding advantage of the invention that through the channel in the rotatable part of the rotor Accuracy over a linear range is further increased because of the flowing through the channel Liquid is angularly accelerated. This acceleration opposes the rotor with a resistance that increases the linearity of the instrument at lower flow rates. Furthermore, the resistance at high Flow rates decreased because the rotor is close moved at the inflow side diffuser and as a constriction in the The flow path is effective This maintains the accuracy at high flow rates, because the through the Constriction-related pressure build-up on the inflow side of the rotor prevents the rotor from reaching the inflow side Touches the diffuser.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Verminderung des Meßinstrumentenfehlers auf '/io% über einen Bereich von 15:1 mit einem Druckabfall von 0,27 bar bei einer Flüssigkeitsviskosität von beispielsweise 1Another advantage of the invention is the reduction of the meter error to ½% over one Range of 15: 1 with a pressure drop of 0.27 bar with a liquid viscosity of, for example, 1

Centipoise, Der Fehler gegenober den bekannten Durchflußmessern wird daher um 80% vermindert, der Bereich um 50% erhöht und, im FaJIe eines größeren Bereiches, der Druckabfall um einen Faktor von 50% eher vermindert als erhöht,Centipoise, the mistake compared to the known Flowmeters are therefore reduced by 80%, the range increased by 50% and, in the case of a larger one Range, the pressure drop by a factor of 50% rather decreases than increases,

Das Meßgerät weist auch nur einen kleinen Fehler auf, wenn Flüssigkeiten mit wesentlich höheren oder niedrigeren Viskositäten als Wasser gemessen werden.The measuring device also has only a small error when liquids with significantly higher or viscosities lower than water can be measured.

Die Erfindung wird anhand der Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigt ι οThe invention is explained with reference to the figures of the drawing. It shows ι ο

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Durchflußmesser,F i g. 1 a longitudinal section through a flow meter,

Fig.2 einen spinnenförmig ausgebildeten Lagerträger, zur Lagerung d^s Rotors, von der Stirnseite gesehen,2 shows a spider-shaped bearing bracket, for mounting the rotor, from the end face seen,

Fig.3 einen Teil des Rotors in vergrößerter Darstellung und aufgeschnitten,3 shows a part of the rotor in an enlarged view and cut open,

Fig.4 eine andere Ausfuhrungsform des Rotors in vergrößerter Darstellung und aufgeschnitten,4 shows another embodiment of the rotor in enlarged view and cut open,

Fig.5 eine graphische Darstellung der Arbeitscharakteristik von Durchflußmessern,Fig. 5 is a graphic representation of the working characteristics of flow meters,

F i g. 6 eine graphische Darstellung des P.eibungäfaktors in Beziehung zur Reynoldsschen Zahl,F i g. 6 a graphical representation of the friction factor in relation to the Reynolds number,

Fig.7, 8 und 9.graphische Darstellungen von Arbeitscharakteristiken bekannter Durchflußmesser.Figures 7, 8 and 9 are graphical representations of Working characteristics of known flowmeters.

Beschreibung der bevorzugten AusführungDescription of the preferred embodiment

In Fig. 1 ist ein Durchflußmesser 10 dargestellt, der ein Rohr 11 aus unmagnetischem Material aufweist, in dem ein Rotor 12 durch spinnenförmig ausgebildete Lagerträger 13 und 14 gelagert istIn Fig. 1, a flow meter 10 is shown, the comprises a tube 11 made of non-magnetic material, in a rotor 12 is supported by bearing supports 13 and 14 which are designed in the shape of a spider

Die spinnenförmig ausgebildeten Lagerträger 13 und 14 sind identisch. Der Lagerträger 13 enthält vier Hohlzylinder 15, die miteinander und mit einem zylindrischen Achslager 16 verschweißt sind. Der Lagerträger 14 weist ebenfalls vier miteinander und mit einem zylindrischen Achslager 18 verschweißte Hohlzylinder 17 auf. Die Hohlzylinder 17 und das zylindrische Achslager 18 sind in F i g. 2 dargestellt Anstelle von vier Hohlzylindern können auch nur drei Hohlzylinder 15 und 17 verwendet werden. Die Hohlzylinder 15 und 17 sind aus Federmaterial hergestellt, damit sie im Inneren des Rohres U von diesem passend umschlossen werden.The spider-shaped bearing supports 13 and 14 are identical. The bearing bracket 13 contains four Hollow cylinders 15 which are welded to one another and to a cylindrical axle bearing 16. Of the Bearing carrier 14 also has four hollow cylinders 17 welded to one another and to a cylindrical axle bearing 18. The hollow cylinder 17 and the cylindrical Axle bearings 18 are shown in FIG. 2, instead of four hollow cylinders, only three hollow cylinders 15 and 17 can be used. The hollow cylinders 15 and 17 are made of spring material so that they are inside of the tube U are suitably enclosed by this.

An den entgegengesetzten Enden der Lagerträger 13 und 14 sind Scheiben 19 angeordnet Durch die gesamte Anordnung führt eine Achse 20, die an ihren Enden Muttern 21 bzw. 22 trägt Die Muttern 21 und 22 sind soweit festgezogen, daß die Achse 20 immer unter Spannung steht Ein zufluBseitiger Diffusor 23 wird zwischen den Scheiben 19 gegen einen abflußseitigen Diffusor 24 gepreßt. Der Diffusor 23 trägt ein Lager 25, der Diffusor 24 ein Lager 26. Zwischen den Lagern 25 und 26 ist ein Zylinder 27 axial eingespannt und dadurch in einer festen Stellung auf der. Achse 20 gehalten. Das heißt, daß der Zylinder 27 weder axial auf der Achse 20 verschiebbar noch drehbar ist. Der Rotor 12 ist im wesentlichen einstückig aus Metal] hergestellt Er enthält eine Nabe 28, an welcher Schaufeln 29 befestigt sind. Die Nabe 28 weist einen zylindrischen Ansatz 30 auf, der in einer zylindrischen Aussparung 31 des Diffusors 23 gleitet In der Mitte der Nabe 28 ist ein Zylinder 32 befestigt, der zusammen mit dem festen Zylinder 27 ein Lager bildet. Der Zylinder 27 weist an seinem Umfang eine mittig angeordnete flache Ringnut 33 auf. Der Diffusor 23 ist mit einer über den Rand 35 der Nabe 28 hinausragenden Lippe 34 versehen. De;· abflußseitige Diffusor 24 weist eine identische Lippe 36 auf. Der beschriebene Ourchflußmesser 10 ist vollkommen symmetrisch zu einer senkrecht zur Achse 20 durch die Mitte der Schaufeln 29 verlaufenden Ebene aufgebaut Bis auf die Schaufeln 29 ist er auch rotationssymmetrisch zur Achse 20. Aus dieser Symmetrie fällt nur die Bohrung 37 durch die Nabe 38 heraus, die in F i g. 3 gezeigt istAt the opposite ends of the bearing brackets 13 and 14, disks 19 are arranged throughout Arrangement leads an axle 20, which carries nuts 21 and 22 at its ends. The nuts 21 and 22 are Tightened so far that the axis 20 is always under tension. An inflow-side diffuser 23 is pressed between the disks 19 against a diffuser 24 on the outflow side. The diffuser 23 carries a bearing 25, the diffuser 24 is a bearing 26. A cylinder 27 is axially clamped between the bearings 25 and 26 and thereby in a fixed position on the. Axis 20 held. This means that the cylinder 27 is neither axially on the axis 20 slidably still rotatable. The rotor 12 is made essentially in one piece from metal] includes a hub 28 to which blades 29 are attached. The hub 28 has a cylindrical extension 30 on, which slides in a cylindrical recess 31 of the diffuser 23 In the center of the hub 28 is a Cylinder 32 attached, which together with the fixed cylinder 27 forms a bearing. The cylinder 27 instructs a centrally arranged flat annular groove 33 on its circumference. The diffuser 23 is provided with one over the edge 35 the hub 28 protruding lip 34 is provided. The diffuser 24 on the outflow side has an identical lip 36 on. The flow meter 10 described is completely symmetrical to a perpendicular to the axis 20 through the middle of the blades 29 running plane built up except for the blades 29 it is also rotationally symmetrical to the axis 20. Only the bore 37 through the hub 38 falls out of this symmetry, the in F i g. 3 is shown

In F i g. 3 ist ferner zu erkennen, daß der Zylinder 27 Endstücke 38 und 39 aufweistIn Fig. 3 it can also be seen that the cylinder 27 Has end pieces 38 and 39

Während des Betriebes des Durchflußmessers 10 sind Mittel vorgesehen, die das Vorbeigehen jeder Schaufel 29 an einer Stelle oder mehreren Stellen am Umfang des Rohres 11 einzeigen. Dies kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Zum Beispiel kann ein magnetischer Abgriff verwendet werden, wenn die Schaufeln 29 aus ferromagnetischem Material bestehen. In diesem Fall ist die Anzahl der erzeugten Impulse proportional der Geschwindigkeit der Flüssigkeit die durch das Rohr 11 fließt oder proportional der Durchflußrate.During operation of the flow meter 10, means are provided to prevent each vane from passing 29 indicate at one point or several points on the circumference of the tube 11. This can be known in and of itself Way to be done. For example, a magnetic tap can be used when the blades 29 are off consist of ferromagnetic material. In this case the number of pulses generated is proportional to the Speed of the liquid passing through the pipe 11 flows or proportional to the flow rate.

WirkungsweiseMode of action

Beim Betrieb des Durchflußmts»jers 10 bewirkt die Lippe 34, daß der Druck auf der linkeu Seite der Nabe 28 unter den Druck auf der rechten Seite der Nabe 28 abfällt Dies rührt daher, weil der Druck in einer Ebene quer zur Achse 20 am Ort der Lippe 34 nicht gleichmäßig ist Die Lippe 34 bewirkt einen raschen Anstieg der Durchflußgeschwindigkeit von links nach rechts entsprechend der Darstellung in F i g. 1. Wenn die Flüssigkeit die rechte Seite der Nabe 28 erreicht ist der Druck angestiegen und im wesentlichen gleichmäßig. Jedoch kann die Lippe 30 diesen Druck noch weiter erhöhen. Bei Durchflußraten von Null und wenig darüber bewegt sich der Rotor 12 in seine ganz rechte Stellung, selbst wenn der Druck auf der Zuflußseite der Nabe 28 geringer ist, als auf ihrer rechten Seite. Dies kommt daher, weil an der Nabe 28 ein ausreichender Differenzdruck auftritt, der dem hohen Reibungswiderstand des Rotors 12 entgegenwirkt Wenn der Durchfluß steigt, erhöht sich der Druckdifferenz und der Rotor 12 wandert nach links, während der Druck auf der rechten Seite ansteigt Ohne die Bohrung 37 würde die Nabe 28 oder der Zylinder 32 das rechte Ende des Diffusors 23 berühren und eine Fehlfunktion des Durchflußmessers hervorrufen. Die Bohrung 37 ermöglicht jedoch, daß der erhöhte Druck rechts auf der Ablußseite der Nabe 28 durch die Bohrung 37 abströmt und verhindert, daß die Nabe 28 oder der Zylinder 32 an den Diffusor 23 oder das Lager 25 anstößt Die Drehbewegung des Rotors 12 kann sehr groß sein im Vergleich zur axialen Bewegung des Rotors 12 auf dem Zylinder 27. Eine Axialbewegung des Rotors 12 auf dem Zylinder 27 tritt nur auf, wenn sich die Durchflußnte ändertDuring the operation of the flow meter 10, the Lip 34 that the pressure is on the left side of the hub 28 under the pressure on the right side of the hub 28 drops. This is because the pressure is in a plane transverse to the axis 20 at the location of the lip 34 is not uniform. The lip 34 causes a rapid Increase in flow rate from left to right as shown in FIG. 1. If the If liquid reaches the right side of hub 28, the pressure has increased and is essentially uniform. However, the lip 30 can increase this pressure even further. At flow rates of zero and little above that, the rotor 12 moves to its rightmost position, even if the pressure is on the inflow side of the Hub 28 is less than on its right side. This is because at the hub 28 a sufficient Differential pressure occurs, which counteracts the high frictional resistance of the rotor 12 When the Flow increases, the pressure difference increases and the rotor 12 moves to the left, while the pressure on the right side rises Without the bore 37, the hub 28 or the cylinder 32 would be the right end of the Touch diffuser 23 and cause flow meter to malfunction. The hole 37 allows, however, that the increased pressure right on the The outlet side of the hub 28 flows off through the bore 37 and prevents the hub 28 or the cylinder 32 from contacting the diffuser 23 or the bearing 25 abuts. The rotational movement of the rotor 12 can be very large in Compared to the axial movement of the rotor 12 on the cylinder 27. An axial movement of the rotor 12 on the Cylinder 27 only occurs when the flow rate changes

B.J1 niederen Durchflußraten wird eine verbesserte Linearität dadurch erreicht, daß durch die Bohrung 37 zu- oder abströmendes Wasser winkelbeschieunigt wird. Dies wirkt hemmend auf den Rotor 12. Bei hohen Durchflußraten wird jedoch eine gleichbleibende Genauigkeit beibehalten, weil bei der Annäherung der Nabe 28 an den Diffusor 23 sich der Durchfluß durch die Bohrung 37 verringert. Diese Verringerung kommt durch die Annäherung der Nabe 28 an den Diffusor 23 zustande. Die Flüssigkeit kann dann nicht so leicht aus der Bohrung 37 und aus dem Spalt zwischen der Nabe 28 und dem Diffuse- 23 ausströmen. Daher ist nur wenig Flüssigkeit pro Zeiteinheit im Winkel zu beschleunigen. Die Durchflußrate durch die Bohrung 37 wird aufgrund dieser Einschränkune vermindert. B.J1 lower flow rates, improved linearity is achieved in that through the hole 37 inflowing or outflowing water is angularly accelerated. This has a restraining effect on the rotor 12. At high flow rates, however, a constant accuracy is maintained because when the hub 28 approaches the diffuser 23, the flow through the bore 37 is reduced. This reduction comes about as the hub 28 approaches the diffuser 23. The liquid can then not so easily flow out of the bore 37 and out of the gap between the hub 28 and the diffuse 23. Therefore, only a small amount of liquid has to be accelerated at an angle per unit of time. The flow rate through bore 37 is reduced because of this restriction.

Der Rotor 12 oder die Nabe 28 berührt weder den Diffusor 23 noch den Diffusor 24. Die Flüssigkeitsdrucklager sind für geringe Widerlagerreibung ausgelegt.The rotor 12 or the hub 28 does not contact either the diffuser 23 or the diffuser 24. The fluid pressure bearings are designed for low abutment friction.

Der Ansatz 30 liegt angrenzend zur umgebenden zylindrischen Aussparung des Diffusors 23. Bei der ■> Bewegung des Rotors 12 nach links wird dadurch der Durchfluß von Flüssigkeit zwischen dem Diffusor 23 und dem Ansatz 30 weiter eingeschränkt und ist proportional zum Abstand des Rotors 12 zum Diffusor 23. ίοThe approach 30 is adjacent to the surrounding cylindrical recess of the diffuser 23. In the case of the Movement of the rotor 12 to the left thereby increases the flow of liquid between the diffuser 23 and the extension 30 further restricted and is proportional to the distance between the rotor 12 and the diffuser 23. ίο

Obwohl die Wirkungsweise des Durchflußmessers 10 bei einem Flüssigkeitsdurchfluß von links nach rechts in F i g. 1 beschrieben wurde, ermöglicht die im wesentlichen vollständige Symmetrie des Durchflußmessers 10 auch die Verwendung für Durchflußmessungen von :-> rechts nach links in Fig. 1. ,Although the operation of the flow meter 10 with liquid flow from left to right in FIG F i g. 1 enables the essentially complete symmetry of the flow meter 10 also the use for flow measurements from: -> right to left in Fig. 1.,

Je nach Wunsch können entweder eine Bohrung 37 oder mehrere Bohrungen 37 vorgesehen werden. Im dargestellten Fall wird nur eine Bohrung 37 benutzt.Either one bore 37 or a plurality of bores 37 can be provided as desired. in the illustrated case, only one hole 37 is used.

Andere AusführungenOther designs

In F i g. 4 ist ein Rotor 50 zwischen den Diffusoren 51 und 52 drehbar gelagert. Der Rotor 50 ist einstückig mit einer Achse 53 ausgebildet, die in Ausnehmungen der Diffusoren 51, 52 lagen. Die Achse 53 sowie den Rotor 50 durchzieht ein Kanal 54.In Fig. 4 is a rotor 50 between the diffusers 51 and 52 rotatably mounted. The rotor 50 is formed in one piece with an axis 53, which is in the recesses of Diffusers 51, 52 were located. A channel 54 runs through the axis 53 and the rotor 50.

Die Arbeitsweise des Durchflußmessers nach der Erfindung wird im folgenden erklärt.The operation of the flow meter according to the invention is explained below.

In Fig. 5 ist eine Kurve der Arbeitscharakteristik eines bekannten Durchflußmessers mit 55 bezeichnet, nt Eine andere Durchflußmessercharakteristikkurve ist mit 56 bezeichnet. Die Kurve 56 gehört zu dem Durchflußmesser nach der vorliegenden Erfindung. Auf der Ordinate R sind die Umdrehungen pro Volumeneinheit aufgetragen. Auf der Abszisse Q ist die Durchflußrate in Ji Volumen pro Zeiteinheit, z. B. Gallons pro Minute, aufgetragen. Eine waagrechte Gerade 57 ist eingezeichnet und würde die ideale Kurve für jeden Durchflußmesser darstellen. Diese Kurve zeigt, daß absolut kein Fehler des Durchflußmessers bei der Messung entsteht, -to Jedoch muß darauf hingewiesen werden, daß der Wert von R in Höhe der Geraden 57 nicht gleich Null ist.In FIG. 5, a curve of the operating characteristics of a known flow meter is denoted by 55, nt. Another flow meter characteristic curve is denoted by 56. Curve 56 pertains to the flow meter according to the present invention. The revolutions per unit volume are plotted on the ordinate R. On the abscissa Q is the flow rate in Ji volume per unit of time, e.g. B. gallons per minute applied. A horizontal straight line 57 is drawn in and would represent the ideal curve for any flow meter. This curve shows that there is absolutely no error in the flow meter during the measurement, but it must be pointed out that the value of R at the level of the straight line 57 is not equal to zero.

Die Geraden 58 und 59 begrenzen den angestrebten erlaubten Fehler.The straight lines 58 and 59 limit the desired permissible error.

Es ist zu bemerken, daß die Kurven 55 und 56 außer -!5 einem gewissen Bereich, der etwas größer ist als die Strecke B', nahezu gleich verlaufen.It should be noted that the curves 55 and 56 run almost the same except for a certain area which is somewhat larger than the segment B '.

Die Kurve 55 weist eine Ausbauchung 60 auf, die über die angestrebten Fehlertoleranzen hinausreicht. Diese Ausbauchung 60 wird durch eine Erscheinung bewirkt, so die anhand einer Kurve 61 in F i g. 6 erklärt werden kann.The curve 55 has a bulge 60 which extends beyond the desired error tolerances. These Bulge 60 is caused by a phenomenon such as that illustrated by a curve 61 in FIG. 6 are explained can.

In Fig.5 ist / der Reibungsfaktor und Nr die Reynoldssche Zahl. Die Kurve 61 hat einen Bereich A, der einer laminaren Strömung, einen Bereich B, der einer Übergangs-Strömung und einen Bereich C der einer turbulenten Strömung entspricht Die Bereiche A, B und C werden durch Dividieren der positiven Abszissen durch die Linien 62 und 63 gebildetIn Fig. 5 / is the friction factor and Nr is the Reynolds number. The curve 61 has a region A of a laminar flow, an area B, of a transitional flow and a region C of a turbulent flow corresponds to the areas A, B and C are obtained by dividing the positive abscissa by the lines 62 and 63 educated

N - ^q N - ^q

dabei istis there

Ο = Dichte
V = Geschwindigkeit
D = Rohrdurchmesser und
ti = Viskosität Ο = density
V = speed
D = pipe diameter and
ti = viscosity

6060

65 Bei einer gegebenen Flüssigkeit und gegebenem Rohrdurchmesser sind ρ, D und μ konstant. Daher erhöht sich Nr mit V. Die Erhöhung von V bewirkt daher ein Abfallen von f\m Bereich A, weil sich Vmit Nr erhöht. 65 For a given liquid and a given pipe diameter, ρ, D and μ are constant. Hence Nr increases with V. Therefore, increasing V causes f \ m area A to decrease because V increases with Nr.

Der Widerstand F am Rotor des Durchflußmessers wird dargestellt durch die GleichungThe resistance F at the rotor of the flow meter is represented by the equation

F= K₀ F = K ₀

2,2,

dabei ist Kp eine Funktion von f und g ist die Erdbeschleunigung.where Kp is a function of f and g is the acceleration due to gravity.

Daher vermindert sich Kp, wenn /abnimmt und Vund Nr erhöhen sich im Bereich A. Der verminderte Widerstand bewirkt eine erhöhte Rotordrehzahl und damit die Ausbauchung 60 in der Kurve 55. Die Bereiche A', B' und C in F i g. 5 entsprechen den Bereichen A bzw. öbzw. Cin F i g. 6.Therefore, Kp decreases as / decreases and V and Nr increase in area A. The decreased resistance causes an increased rotor speed and thus the bulge 60 in the curve 55. The areas A ', B' and C in FIG. 5 correspond to areas A and öbzw. Cin F i g. 6th

Die die Bohrung 37 durchströmende Flüssigkeit wird winkelbeschleunigt. Dies erzeugt einen Widerstand am Rotor 28. Der Widerstand vermindert die Rotorgeschwindigkeit bis zur Kurve 56 in Fig. 5. Bei hohen Werten von Q tritt auf der Kurve 56 keine Geschwindigkeitsherabsetzung auf, weil sich der Rotor 28 nahe am Diffusor 23 bewegt, wenn er sich mit hoher Drehzahl dreht und der Hauptfluß von links nach rechts in F ι g. 1 verläuft. Die Flüssigkeit in der Bohrung 37 kann dann aufgrund der vorgesehenen Verengung nicht so leicht radial zwischen dem Rotor 28 und dem Diffusor 23 heraustreten. Diese Verengung wird durch den Rotor 28 erzeugt, der sich ganz nahe am Diffusor 23 bewegt.The liquid flowing through the bore 37 is angularly accelerated. This creates a drag on the rotor 28. The drag reduces the rotor speed up to curve 56 in Figure 5. At high values of Q , there is no decrease in speed on curve 56 because rotor 28 is moving close to diffuser 23 when it is moving rotates at high speed and the main flow from left to right in FIG. 1 runs. The liquid in the bore 37 can then not so easily emerge radially between the rotor 28 and the diffuser 23 because of the narrowing provided. This constriction is generated by the rotor 28, which moves very close to the diffuser 23.

In den F i g. 7,8 und 9 sind Kurven 62 bzw. 63 bzw. 64 dargestellt. Die Kurve 62 entspricht der Kurve 55 für Wasser. Die Kurve 63 entspricht einer Flüssigkeit mit einer geringeren Viskosität und ebenfalls geringerer Dichte als Wasser. Die Kurve 64 entspricht einer Flüssigkeit mit einer sehr viel höheren Viskosität und geringerer Dichte als Wasser.In the F i g. 7, 8 and 9 are curves 62 and 63 and 64, respectively shown. The curve 62 corresponds to the curve 55 for water. The curve 63 corresponds to a liquid with a lower viscosity and also lower density than water. The curve 64 corresponds to a Liquid with a much higher viscosity and lower density than water.

Der Durchflußmesser gemäß Fig. 1 ist im wesentlichen ein Universalmeßgerät Das bedeutet, daß er für Meßflüssigkeiten mit Viskositäten verwendet werden kann, die sich über einen großen Bereich ändern. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß viele Flüssigkeiten mit gegenüber Wasser unterschiedlicher Viskosität eine geringere Dichte als Wasser aufweisen. Wenn diese Flüssigkeiten durch die Bohrung 37 fließen, wird aufgrund der Beschleunigung der Flüssigkeit der Rotor 28 keinem so großen Widerstand ausgesetzt In diesem Fall ist zu jeder Zeit nur eine geringe Menge in der Bohrung 37.The flow meter of FIG. 1 is essentially a universal measuring device This means that it can be used for measuring liquids with viscosities that can change over a large area. This is due to the fact that many fluids use have a lower density than water compared to water of different viscosity. If those Liquids flowing through the bore 37 become the rotor due to the acceleration of the liquid 28 not exposed to so much resistance In this case there is only a small amount in the at any one time Hole 37.

Ein weiterer Kompensationsfaktor ist, daß bei sehr hohen Viskositäten der Durchfluß durch die Bohrung 37 langsamer vonstattengeht und der Bereich, in dem vom Rotor 28 Energie auf die Flüssigkeit in der Bohrung 37 übertragen wird, kleiner ist als bei niederen Viskositäten. Daher ist der Widerstand gering.Another compensation factor is that at very high viscosities the flow through the bore 37 takes place more slowly and the area in which the Rotor 28 energy is transferred to the liquid in the bore 37, is smaller than in the case of low viscosities. Hence the resistance is low.

Beide Faktoren — niedere Dichte und hohe Viskosität — machen die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ungewöhnlich einsatzfähig für einen breiten Viskositätsbereich. Durch die Erfindung wird bewirkt, daß die Ausbauchung an dem einer niederen Geschwindigkeit entsprechenden Ende der Kurve 62 auf einen genaueren Stand abfällt Die Erfindung bewirkt jedoch nicht ein Abfallen der Kurven 63 oder 64.Both factors - low density and high viscosity - make the device according to the present invention unusually useful for a wide range of viscosities. Through the invention causes the bulge at the lower speed end of the Curve 62 drops to a more precise level. However, the invention does not cause the curves to drop 63 or 64.

Es sei bemerkt, daß der Durchflußmesser nach derIt should be noted that the flow meter according to the

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vorliegenden Erfindung einen geringeren lehler über dann ist der Bereich der Kurve 56 etwa einen größeren linemen Uereich aufweist, weil diepresent invention a smaller error over then the area of the curve 56 is approximately has a larger linear range because the

Kurve 56 in [■" i g. 5 die innere Durchflußmesserdia- ^ , /···Curve 56 in [■ "i g. 5 the inner flow meter dia- ^, / ···

rakterisiik von einem l'unki 65 an/wischen die Geraden , = 17:2 = 8.5:1.Characteristics of a l'unki 65 on / wipe the straight lines, = 17: 2 = 8.5: 1.

58 und 5-4 abfallen läßt. -58 and 5-4 drops. -

Der Meßbereich isl /u - 'einen Durehfliißrateii hinThe measuring range is l / u - 'towards a flow rate

erweitert. 1st beispielweise tier Bereich der Kurve 55 Line Verbesserung bei niederen DurdifluLSratenexpanded. For example, the area of curve 55 is an improvement in the line at low durometer rates

annähernd bewirkt eine gewaltige Vergrößerung des l.incarbc-approximately causes a tremendous enlargement of the l.incarbc-

reichs. Wenn der Bereich anfänglich 10 : 1 ist. ergibt einerich. When the range is initially 10: 1. results in a

^ ρ 7 ... ι ί ■ ι '" fünfprozentige F.rhöhung im Bereich am unteren Ende^ ρ 7 ... ι ί ■ ι '"five percent increase in the area at the lower end

I · Ii' ein Bereichverhältnis Min 20 : I.I Ii ' an area ratio Min 20: I.

Il , :/u > Hl.ill /.:-Il,: / u> Hl.ill /.:-

Claims

Patent claims:

1. Schaufelrad-DurchfluBmesser, mit einem ein axiales Spiel aufweisenden Rotor, je einem Diffusor zu beiden Seiten desselben, deren Außendurchmesser in Strömungsrichtung zu- bsw. abnimmt, und in Nähe des Rotors mindestens so groß ist wie der Durchmesser seiner Nabe und die mit ihrer der Rotornabe zugewendeten Stirnfläche jeweils einen Zwischenraum begrenzen, in den je eine Leitung mündet zum Beeinflussen des statischen Druckes auf ίο beiden Seiten der Rotornabe, dadurch gekennzeichnet, daß diese Druckausgleichsleitungen von einem die beiden Zwischenräume verbindenden Kanal (37, 54) gebildet sind, der vollständig innerhalb des Rotors (12) verläuft und is innerhalb des Randes (35) der Rotornabe (28) in die Zwischenräume mündet1. Paddle wheel flow meter, with a one rotor having axial play, one diffuser each on both sides of the same, the outer diameter of which in the flow direction zu- bsw. decreases, and in The vicinity of the rotor is at least as large as the diameter of its hub and that of its The end face facing the rotor hub each delimit an intermediate space in which one line each opens out to influence the static pressure on both sides of the rotor hub, characterized in that these pressure equalization lines from one of the two spaces connecting channel (37, 54) are formed, which runs completely within the rotor (12) and is opens into the spaces within the edge (35) of the rotor hub (28)

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanal (37) exzentrisch zur Mittelachse durch die Rotornabe (28) erstreckt (Fig.3j:2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the channel (37) is eccentric extends to the central axis through the rotor hub (28) (Fig. 3j:

3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (23) an seinem dem Rotor (12) benachbarten Ende eine rundum verlaufende radial nach außen ragende Lippe (34) aufweist, deren Außendurchmesser größer ist als der der Rotornabe (28), daß das Mittelteil der Rotornabe (28) langer ist als ihr Außenteil und einen Ansatz (30) aufweist, der in Berührung mit dem Diffusor (23) in demselben verschiebbar ist, daß der Diffusor (23) eine zylindrische Aussparung aufweist, die den Ansatz (3Uy aufnimmt, daß die Rotornabe (28) eine zylindrische Bohrung aufweist, daß eine in Beziehung zum Diffusor (23) befestigte Achse (20) die Bohrung durchdringt und d^;r- Rotornabe (28) auf dieser Achse (20) drehbar und axial gleitbar gelagert ist, daß die Achse (20) Nuten aufweist, die den Durchfluß von Flüssigkeit zwischen Achse (20) und Bohrung erlauben, daß ein zentraler Teil der Achse (20) einen geringeren Durchmesser aufweist als deren Enden, die mit drei spiralförmigen Nuten versehen sind, und daß das Außenteil der Rotornabe (28) als Kanal (37) eine Längsbohrung aufweist, dh in einem gewissen Abstand vom Außendurchmesser der Rotornabe (28) verläuft3. Flow meter according to claim 2, characterized in that the diffuser (23) at its end adjacent to the rotor (12) has a circumferentially extending, radially outwardly projecting lip (34), the outer diameter of which is greater than that of the rotor hub (28), that the middle part of the rotor hub (28) is longer than its outer part and has a projection (30) which is displaceable in contact with the diffuser (23) in the same, that the diffuser (23) has a cylindrical recess which the projection ( 3uy receives in that the rotor hub (28) having a cylindrical bore, that a fixed in relation to the diffuser (23) axis (20) penetrates the bore and ^d; r- rotor hub (28) on this axis (20) rotatably and axially slidably is mounted that the axis (20) has grooves which allow the flow of liquid between the axis (20) and the bore, that a central part of the axis (20) has a smaller diameter than its ends, which are provided with three spiral grooves s ind, and that the outer part of the rotor hub (28) has a longitudinal bore as a channel (37), ie runs at a certain distance from the outer diameter of the rotor hub (28)

4. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (50) an seiner Achse (53) befestigt ist und der Kanal (54) in der Achse (53) vorgesehen ist (P i g. 4).4. Flow meter according to claim 1, characterized in that the rotor (50) on its axis (53) is attached and the channel (54) is provided in the axis (53) (P i g. 4).

5. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) eine durchbohrte Rotornabe (28) aufweist, deren Bohrung mit einem Hohlzylinder (27) versehen ist, und daß eine Achse (20) die Diffusoren (23, 24) und den Zylinder (27) durchdringt5. Flow meter according to claim 2, characterized in that the rotor (12) has a pierced rotor hub (28), the bore with a hollow cylinder (27) is provided, and that an axis (20) the diffusers (23, 24) and the cylinder (27) penetrates

6. Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (20) an beiden Enden mit Gewinde versehen ist und je eine Mutter (21,22) an jedem Ende der Achse (20) die Diffusoren (23,24) fest gegen den Zylinder (27) anpreßt, so daß sich dieser nicht verdrehen kann.6. Flow meter according to claim 5, characterized in that the axis (20) at both ends is provided with a thread and a nut (21,22) at each end of the axis (20) the diffusers (23,24) press firmly against the cylinder (27) so that it cannot twist.