DE2108410C3

DE2108410C3 - Paddle wheel flow meter

Info

Publication number: DE2108410C3
Application number: DE19712108410
Authority: DE
Inventors: Milton H. Monterey Park Calif. November
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1970-02-25
Filing date: 1971-02-22
Publication date: 1981-08-20
Also published as: DE2108410A1; GB1309516A; JPS5110788B1; NL172697C; FR2080762B1; CA958248A; FR2080762A1; NL172697B; DE2108410B2; CH524136A; NL7102355A

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 derHeretofore, an actuator rotor has been used in paddle wheel flow meters. In such devices is the

65 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 Flüssigkeitsdrucklagern gehalten und es entsteht kein wesentlicher Widerlager-Reibungsdruckverlust. Da die Drucklager flüssigkeitsbenetzt sind, entsteht keine Abnutzung und es treten nur geringe Reibungsverluste auf. Solche bekannten Durchflußmesser 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. 65 Rotor rotatable on one axis and at the same time axially displaceable. Therefore, at constant flow rates, the rotor is held in a stationary position between two fluid pressure bearings and there is no substantial abutment frictional pressure loss. Since the thrust bearings are wetted with liquid, there is no wear and tear and only low friction losses occur. Such known flow meters are shown and described in US patents 26 83 224, 27 09 366, 27 09 755, 30 91 964 and 32 38 776 (DE-AS 11 68 656).

Aus der DE-OS 14 23 869 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 Scnild und Rotor angeordneten Kammer herstellen.From DE-OS 14 23 869 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 chamber located between the blade 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 sichert.From DE-AS 11 68 656 a flow meter is also known with two conical diffuser parts, in which holes to achieve a Pressure equalization is available, which secures the rotor against too close an approach to the bearing bracket.

Werden diese bekannten Durchflußmesser beispielsweise in einer Flüssigkeit mit einer Viskosität von 1 Centipoise verwendet, so weisen sie einen 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 Einsalzfähigkeit des Instrumentes. Der hohe Druckabfall erfordert eine übermäßige Kraft zum Durchpumpen einer Flüssigkeit durch das Meßinstrument. Der Bereich kann nur durch Übersteuerung 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 When used in centipoise, they will have an error in the flow reading of ± 0.5% over a range of 10: 1 with a pressure drop of 0.55 to 1.65 bar. The error is substantial, the range is proportionate tight 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 salting ability of the instrument. The high pressure drop requires excessive force to pump liquid through the meter. The area can only be expanded by overriding the flow meter. This in turn causes the Pressure drop becomes even greater. An expansion of 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 set out in the subclaims marked.

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 Reduced flow rates because the rotor moves close to the inflow diffuser and as a constriction in the River path works. 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°/o 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 gegenüber den bekannten Durchflußmessern wird daher um 80% vermindert, der Bereich um 50% erhöht und, im Falle eines größeren Bereiches, der Druckabfall um einen Faktor von 50% eher vermindert als erhöhtCentipoise. The error compared to the known flow meters is therefore reduced by 80% Area increased by 50% and, in the case of a larger area, the pressure drop by a factor of 50% decreased rather than increased

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,

F i g. 2 einen spinnenförmig ausgebildeten Lagerträger, zur Lagerung des Rotors, von der Stirnseite gesehen,F i g. 2 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 Ausführungsform 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 graph showing the working characteristics of flow meters,

F i g. 6 eine graphische Darstellung des Reibungsfaktors in Beziehung zur Reynoldsschen Zahl,F i g. 6 is a graph of the friction factor in relation to the Reynolds number;

F i g. 7, 8 und 9. graphische Darstellungen von Arbeitscharakteristiken bekannter Durchflußmesser.F i g. 7, 8 and 9. Graphical representations of operating characteristics of known flow meters.

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 ist.In Fig. 1, a flow meter 10 is shown, the has a tube 11 made of non-magnetic material, in which a rotor 12 is formed by spider-shaped Bearing bracket 13 and 14 is mounted.

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 11 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 welded to one another and to a cylindrical axle bearing 18 17 on. The hollow cylinder 17 and the cylindrical axle bearing 18 are shown in FIG. 2 shown. 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 suitably enclosed inside the tube 11 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 zuflußseitiger Diffuso^r 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 Metall 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. Der abflußseitige Diffusor 24 weist eine identische Lippe 36 auf. Der beschriebene Durchflußmesser 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 istDisks 19 are arranged at the opposite ends of the bearing brackets 13 and 14. An axle 20, which carries nuts 21 and 22 at its ends, leads through the entire arrangement. The nuts 21 and 22 are tightened so far that the axis 20 is always under tension. A zuflußseitiger Diffuso ^r 23 is pressed between the disks 19 against an outflow side diffuser 24th The diffuser 23 carries a bearing 25. the diffuser 24 has a bearing 26. A cylinder 27 is axially clamped between the bearings 25 and 26 and is thereby held in a fixed position on the axis 20. This means that the cylinder 27 is neither axially displaceable on the axis 20 nor rotatable. The rotor 12 is made essentially in one piece from metal. It contains a hub 28 to which blades 29 are attached. The hub 28 has a cylindrical extension 30 which slides in a cylindrical recess 31 of the diffuser 23. In the middle of the hub 28, a cylinder 32 is attached, which together with the fixed cylinder 27 forms a bearing. The cylinder 27 has a centrally arranged flat annular groove 33 on its circumference. The diffuser 23 is provided with a lip 34 projecting beyond the edge 35 of the hub 28. The diffuser 24 on the outflow side has an identical lip 36. The flow meter 10 described is completely symmetrical to a plane running perpendicular to the axis 20 through the center of the blades 29. 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 in Fig. 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 flowing through the tube 11 flows, or proportional to the flow rate.

WirkungsweiseMode of action

Beim Betrieb des Durchflußmessers 10 bewirkt die Lippe 34, daß dsr Druck auf der linken Seite der Nabe 28 unter den Dru-k 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 aut dem Zylinder 27 tritt nur auf, wenn sich die Durchflußrate ändert.In operation of the flow meter 10, the lip 34 causes pressure on the left side of the hub 28 drops below the pressure on the right side of the hub 28. This is because the pressure is in one plane transversely to the axis 20 at the location of the lip 34 is not uniform. The lip 34 causes a quick Increase in flow rate from left to right as shown in FIG. 1. If the If fluid reaches the right side of hub 28, the pressure has increased and is substantially 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. If 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 bore 37 allows however, that the increased pressure flows off to the right on the discharge side of the hub 28 through the bore 37 and prevents the hub 28 or cylinder 32 from abutting the diffuser 23 or bearing 25. the Rotational movement of the rotor 12 can be very large compared to the axial movement of the rotor 12 on the Cylinder 27. Axial movement of the rotor 12 on the cylinder 27 occurs only when the flow rate changes changes.

Bei niederen Durchflußraten wird eine verbesserte Linearität dadurch erreicht, daß durch die Bohrung 37 zu- oder abströmendes Wasser winkelbeschleunigt wird. Dies wirkt hemmend auf den Rotor 12. Bei hohen Durchflußraten wird jedoch eine gleichb'eibende Genauigkeit beibehalten, weil bei der Annäherung der Nabe 28 an den Diffusor 23 sich der Durcnfluß 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 Diffusor 23 ausströmen. Daher ist nur wenig Flüssigkeit pro Zeiteinheit im Winkel zu beschleunigen. Die Durchflußrate durch die Bohrung 37 wird aufgrund dieser Einschränkung vermindert.At lower flow rates, improved linearity is achieved in that the bore 37 incoming or outgoing water is angularly accelerated. This has an inhibiting effect on the rotor 12. At high Flow rates, however, maintain consistent accuracy because when the Hub 28 on the diffuser 23, the flow through the bore 37 is reduced. This reduction is coming due to the approach of the hub 28 to the diffuser 23. The liquid can then not escape so easily the bore 37 and flow out of the gap between the hub 28 and the diffuser 23. Hence there is little Accelerate liquid per unit of time at an angle. The flow rate through the bore 37 is due this restriction is reduced.

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.The approach 30 is adjacent to the surrounding cylindrical recess of the diffuser 23 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

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 lagert. Die Achse 53 sowie den Rotor 50 durchzieht ein Kanal 54.In Fig. 4, a rotor 50 is rotatably mounted between the diffusers 51 and 52. The rotor 50 is integral with an axis 53 is formed which is supported in recesses in the diffusers 51,52. The axis 53 and the rotor 50 runs through a channel 54.

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 F i g. 5 ist eine Kurve der Arbeitscharakteristik eines bekannten Durchflußmessers mit 55 bezeichnet. 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 Durchfiußrate in 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. Jedoch muß darauf hingewiesen werden, daß der Wert von R in Höhe der Geraden 57 nicht gleich Null ist.In Fig. 5 is a graph of the operating characteristics of a known flow meter denoted at 55. 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 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 in the measurement. However, 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 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 slightly larger than the distance B \.

Die Kurve 55 weist eine Ausbauchung 60 auf, die über die angestrebten Fehlertoleranzen hinausreicht Diese Ausbauchung 60 wird durch eine Erscheinung bewirkt 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 The bulge 60 is caused by a phenomenon which is shown on the basis of a curve 61 in FIG. 6 are explained can.

In Fig.5 ist / der Rcibungsfaktcr und ,Vs 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, Vs 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

/v_Ä — / v _Ä -

dabei istis there

ο = Dichte
V = Geschwindigkeit
D = Rohrdurchmesser und
u = Viskositätο = density
V = speed
D = pipe diameter and
u = viscosity

Bei einer gegebenen Flüssigkeil und gegebenem Rohrdurchmesser sind ρ, D und μ konstant. Daher erhöht sich Nr mit V, Die Erhöhung von V bewirkt daher ein Abfallen von /im Bereich A, weil sich Vmit Nr erhöht.For a given liquid wedge and a given pipe diameter, ρ, D and μ are constant. Hence, Nr increases with V. Increasing V therefore causes / in area A to fall 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 = K_r F = K _r

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 Ka wenn /abnimmt und Vund Nr erhöhen sich im Bereich A. Der verminderte Widerstand bewirkt eine erhöhte Rotordrehzahi 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. ßbzw. Cin Fi g. 6.Therefore, Ka decreases as / decreases and V and Nr increase in area A. The reduced resistance causes an increased rotor speed and thus the bulge 60 in curve 55. The areas A ', B' and C in FIG. 5 correspond to the areas A and ßbzw. Cin Fi 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 F i g. 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 i 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 bewegtThe 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 FIG. 5. At high values of Q , there is no decrease in speed on curve 56 because rotor 28 moves close to diffuser 23 when it is rotating at high speed and the main flow is 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 F i g. 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 according to FIG. 1 is essentially a universal measuring device that means that it is suitable for Measuring liquids can be used with viscosities that change over a wide range. This is to be attributed to the fact that many liquids with a viscosity different from that of water have a have a lower density than water. When these fluids flow through the bore 37, will due to the acceleration of the liquid, the rotor 28 is not exposed to so great a resistance in this Fall is only a small amount in the bore 37 at any one time.

Ein weiterer KompsnEationsfaktor 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 with very high viscosities the flow through the bore 37 takes place more slowly and the area in which from 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

vorliegenden Erfindung einen geringeren Fehler über einen größeren linearen Bereich aufweist, weil die Kurve 56 in Fig. 5 die innere Durchflußniesserdiaraktcristik von einem Punkt 65 an zwischen die Geraden 58 und 59 abfallen läßt.present invention has less error over a larger linear range because the Curve 56 in Fig. 5 is the internal flow meter diagram from a point 65 on between the straight lines 58 and 59 drop off.

Der Meßbereich ist zu kleinen Diirchflußralen hin erweitert. Ist beispielsweise der Bereich der Kurve "5¹I annäherndThe measuring range is widened towards small flow ranges. For example, the area of the curve "5 ¹ I is approximate

C"
A' I Ii' C "
A ' I Ii'

= 12:7 = 1,7:1= 12: 7 = 1.7: 1

dann ist der Bereich der Kurve 56 etwathen the area of curve 56 is approximately

Ii' I Ii ' I

A'A '

= 17:2 = 8,5:1.= 17: 2 = 8.5: 1.

Eine Verbesserung bei niederen Durchflußraten bewirkt eine gewaltige Vergrößerung des Linearbereichs. Wenn der Bereich anfänglich 10:1 ist, ergibt eine füiifprozentige Erhöhung im Bereich am unteren Ende ein Bereichverhältnis von 20 : I.An improvement at lower flow rates causes a tremendous increase in the linear range. If the range is initially 10: 1, there will be a five percent increase in the range at the lower end an area ratio of 20: I.

Hierzu .1 lihilt ZeichnungenFor this purpose .1 drawings are available

Claims

Patent claims:

1. Paddle wheel flow meter, with a rotor having an axial play, each with a diffuser on both sides of the same, the outside diameter of which increases or decreases in the direction of flow, 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 flows out to influence the static pressure on both sides of the rotor hub, characterized in that that these pressure equalization lines of one the two spaces connecting channel (37, 54) are formed, which runs completely within the rotor (12) and opens into the spaces within the edge (35) of the rotor hub (28).

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. 3).

3. 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 ( 30) receives that the rotor hub (28) has a cylindrical bore, that an axis (20) fixed in relation to the diffuser (23) penetrates the bore and the rotor hub (28) is rotatably and axially slidably mounted on this axis (20) that the axis (20) has grooves corresponding to the fluid flow between the axle (20) and bore allow that a central part of the axle (20) has a smaller diameter than ao their ends 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) which extends at a certain distance from the outer diameter of the rotor hub (28).

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) (Fig. 4).

5. Flow meter according to claim 2, characterized in that the rotor (12) has a pierced one Has rotor hub (28), the bore of which is provided with a hollow cylinder (27), and that one Axis (20) penetrates the diffusers (23, 24) and the cylinder (27).

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.