DE2234680A1 - Durchflussmesser - Google Patents

Description

Anmelder: Traffic & Safety Control Systems., Inc.,

3016 N.E. Blakely_/ Seattle, Washington 98105, USA

Durchflußmesser

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser, insbesondere einen Flügelradzähler oder einen Turbinenzähler zur Volumenmessung von Flüssigkeiten.

Bekannte Durchflußmesser, insbesondere Flügelradzähler und Turbinenzähler, haben den Nachteil, daß deren Arbeitsweise und Genauigkeit, durch D_ampfblasen beeinträchtigt wird. Ferner sind sie verhältnismäßig teuer, obwohl eine gewisse Nichtlinearität vorhanden ist und obwohl sie nur für gewisse Flüssigkeitsarten geeignet sind. Bei anderen Flüssigkeitsmessern erfolgt die Messung eines Temperaturgefälles entlang einem Heizelement. Obwohl dabei keine wesentlichen Schwierigkeiten durch Dampfblasen auftreten, kann die Verwendung eines hinreichend großen Heizelements zum Zwecke der Erzielung genauer Meßergebnise eine Verdampfung der Flüssigkeit bewirken, so daß sich die Schwierigkeiten hinter der Meßstelle ergeben können. Es sind ferner Durchflußmesser mit einer Meßdüse mit. veränderlichem Düsenquerschnitt, bekannt, sowie Durchflußmesser, bei denen der Druckabfall entlang einer Düsenöffnung mit konstantem Querschnitt gemessen wird. Es sind ferner Wirbel-Durchflußmesser bekannt, die keine beweglichen Teile auf-

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ORIGINAL INSPECTED

weisen und mit denen der Schall oder Vibrationen gemessen werden, die durch ein Gas oder eine Flüssigkeit erzeugt werden, wenn ein schneller Durchfluß durch die Wirbelkammer erfolgt.

Turbinenzähler oder Flügelradzähler mit einem elektromagnetischen Meßwertzähler, bei denen das Flügelrad ganz oder teilweise aus Metall besteht und einen Teil des elektromagnetischen Meßwertgebers bildet, haben dagegen einen verhältnismäßig großen Strömungswiderstand. Elektromagnetische Durchflußmeßumformer, bei denen ein elektromagnetisches Feld Verwendung findet, um einen Strom in der Flüssigkeitsströmung zu induzieren, können dagegen nicht für nichtleitende Flüssigkeiten wie Benzin Verwendung finden.

Alle genannten Durchflußmesser bekannter Art weisen deshalb gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich der Kosten, einer linearen Strömungsmessung von Kraftstoffen oder anderer Flüssigkeiten auf. Es besteht deshalb ein Bedürfnis für einen Durchflußmesser mii. einem Flüssigkeitsdurchtritt von etwa 2-200 Liter pro Stunde (1/2 - 50 Gallonen pro Stunde). Durch die Erfindung soll deshalb ein Durchflußmesser geschaffen werden, der insbesondere in diesem Bereich verwendbar ist und ein geringes Druckgefälle aufweist, die Messung von. Gemischen aus Dampf und Flüssigkeit ermöglicht, eine weitgehend lineare Ausgangsgröße innerhalb des gesamten Betriebsbereichs aufweist, sowie verhältnismäßig billig und einfach ist.

Ein Flügelradzähler oder Turbinenzähler gemäß der Erfindung hat eine tangential angeordnete Einlaßöffnung und eine tangential angeordnete Auslaßöffnung, Es ist ein fotoelektrischer Meßwertgeber und ein Flügelrad vorgesehen, dessen spezifisches Gewicht praktisch gleich demjenigen der zu messenden Flüssigkeit ist, wodurch der Strömungswiderstand des Flügelrads und des Meßwertgebers erheblich verringert werden kann. Ein derartiger Durchflußmesser arbeitet zufriedenstellend, wenn kein Dampf in der Flüssigkeit vorhanden ist und solange eine nichtlineare Ausgangsgröße durch die Instrumentierung kompensiert werden kann.

Durch einen Durchflußmesser gemäß der Erfindung werden die genannten Schwierigkeiten bekannter Durchflußmesser vermieden

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und Verbesserungen hinsichtlich Einrichtungen mit tangentialem Einlaß und tangentialem Auslaß erzielt. Dieser Strömungsmesser weist zwar einige Merkmale bekannter Flügelradzähler auf, unterscheidet sich aber durch die Merkmale gemäß der Erfindung wesentlich von bekannten Durchflußmessern hinsichtlich Druckgefälle, Linearität, Kosten und sonstigen Vorteilen.

Zwei Merkmale der Erfindung, die für die Arbeitsweise wesentlich sind und sich von bekannten Durchflußmessern dieser Art unterscheiden, ist die Verwendung von einer oder mehreren eine Turbulenz erzeugenden Oberflächen entlang dem Umfang der Durchflußkammer, sowie die tangentiale Anordnung von Einlaß und Auslaß, wodurch ein spiralförmiger Strömungsverlauf erzielt wird, so daß Blasen an dem Flügelrad vorbeigeführt werden. Durch diese Merkmale ergeben-sich besondere Vorteile, deren Verwendung auch in anderen Durchflußmessern möglich ist, während durch die Kombination der Merkmale ein Durchflußmesser geschaffen wird, der eine besonders hohe Linearität aufweist.

Wenn in der zu messenden Flüssigkeit Dampf enthalten ist, sind bekannte Turbinenzähler mit einem tangentialen Einlaß und einem tangentialen Auslaß "nicht geeignet. Da der Druck entlang dem Umfang der Strömungskammer größer als in dem Zentrum ist, sammeln sich die Dampfblasen an der Nabe des Flügelrads und werden durch den Austritt von Flüssigkeit aus der Kammer praktisch nicht beeinflußt. Bei zu großem Dampfgehalt können so viele Blasen auftreten, daß das Flügelrad anhält. In jedem Fall führt die Ansammlung von Dämpf zur Beeinträchtigung der genauen Arbeitsweise des Durchflußmessers. Es sind verhältnismäßig aufwendige Einrichtungen bekannt, um Dampf aus der Flüssigkeitsströmung vor dem Eintritt in den Durchflußmesser zu entfernen, beispielsweise NebenschlußIextungen zum Dampfentzug und dergleichen Einrichtungen. Derartige Einrichtungen arbeiten aber trotz der erhöhten Kosten und Kompliziertheit in vielen Fällen nicht zufriedenstellend.

Der tangentiale Einlaß und axiale Auslaß bei einem Durchflußmesser gemäß der Erfindung hat sich bei praktischen Erprobungen zur Vermeidung der genannten Schwierigkeiten als besonders

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vorteilhaft erwiesen. Blasen, die in die Kammer eintreten, werden sofort aus der peripheren Strömung der Kammer entzogen und zu dem Zentrum durch das Druckgefälle gäsitet, so daß keine Wechselwirkung mit dem Einfluß der normalen peripheren Strömung auf die Drehzahl des Flügelrads besteht. Dies bedeutet, daß der axiale Auslaß den Dampf abzieht, so daß für die Dampfblasen im Verhältnis ein Nebenschluß um das Flügelrad herum vorhanden ist, weshalb die Dampfblasen praktisch keinen Einfluß auf das Flügelrad ausüben.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung betrafen insbesondere vorteilhafte.Weiterbildungen in diesem Zusammenhang. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Turbinenzähler mit einer ringförmigen Durchflußkammer vorgesehen, einem in der Kammer angeordneten Flügelrad, eine elektrische Anzeigeeinrichtung angrenzend an die Kammer zum Nachweis der Drehzahl des Flügelrads, eine Einlaßeinrichtung zur Zufuhr von Flüssigkeit in die Kammer, die im wesentlichen tangential angeordnet ist, um eine Strömung entlang dem Umfang der Kammer zu verursachen, sowie eine Auslaßeinrichtung, die im wesentlichen axial zu der Kammer angeordnet ist, um eine spiralförmige Strömungsverteilung zu deren Zentrum zu verursachen.

Die Kammer hat vorzugsweise einen primären Teil mit einer im wesentlichen zylindrischen Ausbildung, in welchem das Flügelrad rotiert, und einen zweiten Teil, der axial von dem ersten Teil versetzt ist und eine geringere diametrale Abmessung als der erste Teil hat, wobei der Auslaß mit dem zweiten Teil verbunden ist. Der zweite Raum ist eine Sammelstelle für Blasen und verringert die Turbulenz in dem Niederdruckbereich grade vor dem Auslaß im Zentrum der Kammer, so daß die Blasen und Auslaßturbulenzen wirksamer entfernt werden, um eine Wechselwirkung mit der Rotation des Flügelrads möglichst weitgehend zu vermeiden. Da axial angeordnete Lager zum Abstützen des Flügelrads in der Kammer benötigt werden, werden die Auslaßöffnungen vorzugsweise um das Lager angrenzend an den zweiten Teil der Kammer angeordnet.

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Wie bereits erwähnt wurde, ist bei der Erfindung eine absichtliche Erzeugung von Turbulenz in der Strömungskammer vorgesehen, indem eine irreguläre Ausbildung von Oberflächenteilen Verwendung findet» Wenn die Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl des Flügelrads aufgetragen wird, ergibt sich bekanntlich eine Charakteristik eines Turbinenzählers, die nichtlinear abfällt. Für gewisse Verwendungszwecke kann die Anzeigenskala geeicht werden, um den Einfluß der Nichtlinearität zu beseitigen. Für viele anderen Anwendungszwecke ergibt sich jedoch dadurch keine zufriedenstellende Lösung. Bei bekannten Vorschlägen zur Beseitigung der Nichtlinearität sind außerdem verhältnismäßig komplizierte und kostspielige Zusatzeinrichtungen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ausbildung von einer Oder mehr Irregularitäten in der Form von abgewinkelten öberflächenbereichen entlang dem Umfang der StrÖmungskammer einen Strömungszustand verursacht, dessen Wirkung nichtlinear mit der Strömungsgeschwindigkeit ansteigt, so daß eine nichtlineare Charakteristik kompensiert werden kann. Es wurde ferner festgestellt, daß derartige irreguläre Ausbildungen in der Strömungskammer bei Durchflußmessern mit einem tangentialen Einlaß und einem axialen Auslaß ebenfalls die Linearität des Durchflußmessers verbessern.

Wesentliche Merkmale der Erfindung werden deshalb in einem Flügelradzähler gesehen, bei dem mindestens ein abgewinkelter Oberflächenbereich entlang dem Umfang der Strömungskammer angrenzend an die Enden der Flügel des Flügelrads vorgesehen sind, um eine Turbulenz in dem Strömungsverlauf in der Kammer zu erzeugen. Die unregelmäßigen Oberflächenbereiche sind vorzugsweise in der Umfangsflache der Kammer vorgesehen und ragen nach innen zu den Flügeln des Flügelrads. Mindestens einer der vorragenden Tei-lekann einstellbar sein, um eins Einjustierung des Durchflußmessers und damit eine größere Genauigkeit und Linearität zu erzielen.

Vorzugsweise findet die Verwendung in Verbindung mit. Durch-flußmessern mit einem axialen Auslaß Verwendung, wobei der Ein-

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laß so angeordnet ist, daß der Kammer Flüssigkeit in tangentialer Richtung zugeführt wird, während der Auslaß in axialer Richtung der Kammer vorgesehen ist, um eine spiralförmige Flußverteilung zu erzielen. Die Kammer selbst enthält vorzugsweise zwei Teile, wobei das Flügelrad und die Unregelmäßigkeiten in dem ersten Teil angeordnet sind, während der zweite Teil zur Sammlung von Blasen dient, die in die Kammer eintreten.

Die Anzeigeeinrichtung enthält vorzugsweise eine Einrichtung, um ein Lichtbündel entlang eines Strahlengangs zu führen, der intermittierend durch das Flügelrad unterbrochen wird, sowie eine Einrichtung, welche das Lichtbündel oder eine sonstige Strahlung empfängt und Unterbrechungen nachweist. Das Flügelrad und die zugeordnete Einrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß das spezifische Gewicht gleich dem der Flüssigkeit ist, so daß es in der Flü ssigkeit gewichtslos schwebt. Durch diese beiden Merkmale ergibt sich der Vorteil eines verschwindenden Strömungswiderstands des Durchflußmessers. Zusammenfassend sind deshalb die wesentlichen Merkmale der Erfindung in einem Strömungsmesser zusehen, der eine oder mehrere Unregelmäßigkeiten in der Strömungskammer aufweist, durch welche eine nichtlineare Strömung verursacht wird, welche Nichtlinearität mit steigender Durchflußrate ansteigt und eine sonst nichtlineare Charakteristik kompensiert, so daß der Strömungsmesser innerhalb eines verhältnismäßig großen Bereichs weitgehend linear arbeitet. Das gewichtslose Flügelrad und der Strahlungsnachweis bewirken keine Wechselwirkung mit der Strömung. Die Ausbildung der Strömungskammer als Wirbelkammer mit einem tangentialen Einlaß und einem axialen Auslaß verringert oder beseitigt die Einflüsse von Dampfblasen in einer Flüssigkeitsströmung durch Erzeugung einer spiralförmigen oder wendeiförmigen Strömungsverteilung, welche Blasen durch einen zyklonalen oder zentripetalen Effekt trennt und deren Einfluß auf das Flügelrad auf einem Minimum hält. Neben der Linearität und Eigenschaft, die Strömungsrate von Mischungen aus Flüssigkeit und Dampf genau zu messen, ist ein besonderer Vorteil eines derartigen Durchflußmessers darin zn sehen, daß ein sehr geringes Druckgefälle auftritt und daß die Konstruktion

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besonders einfach und kcdtensparend ist.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine isometrische, auseinandergezogene und teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Durchflußmessers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Durchflußmesser entsprechend Fig. I₁ welcher durch den zusammengesetzten Durchflußmesser teilweise in einer axialen Ebene und teilweise in der Ebene der Anzeigeeinrichtung verläuft;

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2; und

Fig. 4 eine Teilansicht der axialen Auslaßöffnung des Durchflußmessers entlang der Linie 4-4 in Fig. 2.

Obwohl die Erfindung besonders vorteilhaft für Durchflußmesser für flüssige Kraftstoffe anwendbar ist und das dargestellte Ausführungsbeispiel sich auf die Messung der Kilometerleistung pro Volumeneinheit des Kraftstoffs bezieht, ist die Erfindung auch auf andere Durchflußmesser und andere Arten von Flüssigkeiten anwendbar.

Mit dem in der Zeichnung dargestellten Durchflußmesser kann eine Linearität erzielt werden, die bisher nur mit verhältnismäßig komplizierten Durchflußmessern erzielbar war. Neben der Linearität und der einfachen Konstruktion sind besondere Vorteile des Durchflußmessers in der Zuverlässigkeit und der wartungsfreien Arbeitsweise zu sehen.

Das Gehäuse 10 besteht aus einem rechteckigen Gußstück aus einer Zinklegierung oder dergleichen, indem die Durchflußkammer und verschiedene Kanäle und Öffnungen ausgebildet sind. Vier Löcher 12 an den Ecken des Gehäuses sind zur Befestigung der Einheit an einem Träger unter der Motorhaube eines Kraftwagens oder in einem Schiff vorgesehen, oder an irgendeiner anderen Stelle, an der eine Kraftstoffleitung 14 und ein elektrischer Anschluß vorgesehen werden können. Das Gehäuse 10 ist rechteckförmig aus-

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gebildet und in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt. Die Durchflußkammer 16 in dem Zentrum des Gehäuses ist im wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Der Kraftstoff tritt durch einen tangentialen Einlaßkanal 18 ein, so daß in der Kammer die in Fig. 3 angedeutete kreisförmige Strömung auftritt. Das Gehäuse umfaßt einen Ansatz 22 mit einer Gewindebohrung, in die eine Verbindungsstufe 24 eingeschraubt werden kann, um die Eingangsleitung 14 mit dem Einlaßkanal 18 zu verbinden Der Kraftstoff wird von der Durchflußkammer 16 zu der axial gerichteten Auslaßleitung 20. durch Öffnungen in Fittings geleitet, die später noch erläutert wer- . den sollen. Die axiale Anordnung der Auslaßöffnung verursacht zusammen mit der -kreisförmigen Strömung eine spiralförmige Strömungsverteilung. Die Strömungsverteilung wird durch eine Turbulenz bewirkende Vorsprünge 17 (17a ...17f) beeinflußt, welche Vorsprünge entlang der Kammer angeordnet sind, wie später noch näher erläutert werden soll.

Der Hohlraum in dem Gehäuse 10, welche die zylindrische Kammer 16 bildet, umfaßt eine größere zylindrische öffnung 26 über der Schulter 28, in welcher das Anschlußstück 30 aufgenommen wird. Das Ansehlußstück 30 hat einen unteren Flanschteil 32, der bei der Montage auf die Schulter 28 des Gehäuses aufgesetzt wird und darin durch einen Haltering 34 und einen dazwischenliegenden O-Ring 36 gehaltert wird. Der Haltering 34 hat eine winkelige Lippe, die gegen das Gehäuse durch einen ringförmigen Flansch 38 gedrückt wird, der an dem Gehäuse um den Hohlraum 26 ausgebildet ist. Um den Haltering anordnen zu können, wird der Flansch 38 dagegen umgebördelt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Die gesamte Durchflußkammer besteht aus einem ersten Teil 16, der durch das Gehäuse 10 und die untere ebene Fläche 40 des Anschlußstücks 30 begrenzt ist, und aus einem zweiten Teil 42, der durch die Innenstruktur des Anschlußstücks 30 begrenztist und axial von dem ersten Teil 16 der Kammer versetzt ist. Obwohl der zweite Teil bei diesem Beispiel oben vorgesehen ist, kann der Strömungsmesser auch in irgendeiner anderen Lage angeordnet werden, ohne daß dadurch im allgemeinen seine Wirkungsweise beeinträchtigt wird. Ein Stegteil 44 des Anschlußstücks hat vier

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Auslaßöffnungen 46 (Pig. 4), die darin als Bohrungen vorgesehen sind, trägt einen zentral angeordneten Lagerbock 48, in dem ein Axiallager 50 angeordnet ist. Über dem Stegteil 44 ist ein mit einem Innengewinde versehener axialer Hohlraum 52 vorgesehen, in den das Anschlußstück 54 eingeschraubt ist, um die Auslaßleitung 20 mit der Durchflußkammer zu verbinden.

Das Flügelrad 56 ist in dem ersten Teil der Kammer 16 angeordnet und hat drei Flügel 58, die an den Enden abgerundet sind und sich von einem Nabenteil 60 120° gegeneinander versetzt erstrecken. Die gekrümmten Steckteile 62 gewährleisten eine größere Festigkeit und Steifheit für die Flügel. Das Flügelrad ist an einer axialen Welle 64 angeordnet, deren angespitzte Enden zwischen oberen und unteren Lagerelementen 50 und 66 gehaltert werden. Die Lager und die Welle, die vorzugsweise aus einem, hochwertigen Stahl oder einem anderen geeignet harten Material besteht, gewährleisten eine praktisch reibungsfreie Lagerung des Flügelrads. Das Flügelrad besteht vorzugsweise aus. einem leichten Material, so daß die Flügelradanordnung, die auch die Welle enthält, ein spezifisches Gewicht hat, das praktisch gleich demjenigen der Flüssigkeit ist, so daß die Einrichtung gewichtslos in der Flüssigkeit suspendiert ist, um frei ohne axiale Belasiung der Lagerflächen rotieren zu können.

Das spezifische Gewicht von Benzin ist beispielsweise 0,94. Materialien zur Herstellung des Flügelrads, die ein geeignetes spezifisches Gewicht haben, und für eine Durchflußmessung von Benzin geeignet sind, umfassen beispielsweise Polyäthylen mit hoher Dichte, das mit Glasfasern oder anderen inerten Füllstoffen versehen ist, damit das spezifische Gewicht des Flügelrads genau an dasjenige von Benzin angepaßt werden kann. Andere Materialien wie Polypropylen oder Methylpenten, mit oder ohne Zusatzstoffe, können verwandt werden, falls das Flügelrad damit eine ausreichende Steifheit und Dauerhaftigkeit erhält und einen ausreichenden Widerstand gegen Korrosion durch Kraftstoffe oder andere Flüssigkeiten aufweist.

Die Drehbewegung des Flügelrads wird in einem Signal zur Anzeige der Durchflußrate mit Hilfe eines fotoelektrischen Meß-

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wertgebers bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel umgewandelt. Auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 10 sind praktisch identische Anschlußstücke 66 und 68 ausgerichtet angeordnet/ welche in entsprechenden Bohrungen 70 und 72 in dem Gehäuse eingeschraubt sind. In diese Bohrungen sind Fenster 74 und 76 aus Polytetrafluoräthylen oder anderen geeigneten Materialien eingepaßt, durch die ein Lichtbündel oder eine andere Strahlung übertragen werden kann. Diese Fenster sind vorzugsweise weich genug, um eine Dichtung zu bilden, wenn die Anschlußstücke gegen diese angezogen werden. Kreisförmige Rippen 78 und 80 sind an jeder der Bohrungen 70 und 72 vorgesehen, die in die Fenster eingebettet werden, wenn diese gegen die Rippen durch das betreffende Anschlußstück angedrückt werden.

Die- Fenster 74tund 76 dichten deshalb zwei kleine Kanäle 82 und 84 ab, die eine Verbindung mit der Kammer 16 herstellen. Diese Kanäle sind zueinander und mit den Bohrungen 70 und 72 entlang eines Wegs ausgerichtet, der in der Drehebene des Flügelrads 56 liegt, aber gegen dessen Drehachse versetzt ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, so daß die Flügel 58 nur intermittierend diese Bahn schneiden. Jeder Flügel blockiert den Strahlengang zwischen den Kanälen vollständig, wobei jedoch jeweils nur ein Flügel den Strahlengang unterbricht.

In dem rechten Anschlußstück 68 ist eine Lampe 86 in einem flexiblen Klemmsockel 88 angeordnet. In dem gegenüberliegenden Anschlußstück 66 ist eine Nachweiseinheit 90 in einem einschnappenden Halter 92 angeordnet. Obwohl anstelle der Energiequelle und der Nachweiseinheit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch andere Einrichtungen Verwendung finden könnten, findet vorzugsweise eine Lampe in Verbindung mit einem Fotowiderstand oder einem Fototransistor Verwendung. Deshalb liefert die Nachweiseinheit 90 ein elektrisches Signal, dessen Frequenz die Drehzahl des Flügelrads 56 anzeigt.

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß die spiralförmige Flußverteilung durch den Eintritt von Flüssigkeit aus dem Kanal 18 verursacht wird, wodurch eine kreisförmige Strömung

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in der Kammer 16 bewirktwird. Die abgerundeten Enden der Flügel 58 sind direkt in dieser peripheren Strömung angeordnet, im wesentlichen begrenzt auf den ringförmigen Bereich unter der ebenen Stirnfläche 40 des AnschlußStücks 30. Das Flügelrad (Fig. 2 und 3) nimmt einen sehr kleinen Teil des gesamten Raums in der Kammer ein und hat einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Strömungsverteilung in der Kammer. Die resultierende Verwirbelung nach oben zu den Ausgangsöffnungen 46 in der Oberseite des zweiten Teils 42 der Kammer verursacht ein Druckgefälle, welches von dem Umfang der Kammer zu dem Zentrum und zu dem Auslaß abnimmt. Irgendwelche in die Kammer eindringende Blasen bleiben nicht in der peripheren Strömung, sondern werden sofort zu dem Zentrum und spiralförmig nach oben zu dem Auslaß gezogen. Der zweite Teil der Kammer dient deshalb zur Sammlung der Blasen, wobei ein gewisser periodischer Aufbau im Falle eines größeren Dampfgehalts ermöglicht ist, ohne daß jedoch eine Wechselwirkung mit den Flügeln des Flügelrads erfolgt. Die Flügel selbst sind so ausgebildet, daß sie stärker durch die periphere Strömung als durch diejenige in dem zentralen Bereich der Kammer beeinflußt werden.

Deshalb kann der Durchflußmesser trotz der Anwesenheit beträchtlicher Dampfmengen in der Flüssigkeit arbeiten, deren Durchflußrate gemessen werden soll. Dies ist besonders vorteilhaft bei Kraftstoffen aus Kohlenwasserstoff, da derartige Mischungen bei den auftretenden Temperaturen zur Blasenerzeugung in den Kraftstoffleitungen führen können, in denen der Durchflüßmesser angeordnet ist.

In der Durchflußkammer sind Unregelmäßigkeiten vorgesehen, welche die laminare Strömung entlang deren Umfang stören, um in nichtlinearer Weise eine sonst nicht lineare Charakteristik des Durchflußmessers kompensieren. Die Unregelmäßigkeiten können durch Umlerikbleche oder sonstige Vorsprünge gebildet sein, um die laminare Strömung entlang dem Umfang der Kammer zu stören. Es kann eine unterschiedliche Anzahl derartiger Unregelmäßigkeiten Verwendung finden, um unterschiedliche Abweichungen von der Linearität zu erzielen. Die dargestellte Anordnung hat sich je-

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doch als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Erzielung sehr gut linearer Ergebnisse erwiesen. Die prismenformigeη Vorsprünge 17 (17a ... I7f), die entlang dem Umfang der Kammer 16 angeordnet sind, verursachen eine Turbulenz in dem Umfangsbereich der Kammer. Der hervorgerufene Effekt ist nichtlinear und steigt mit der Durchflußrate derart an, daß die Nichtlinearität eines Durchflußmessers derart kompensiert wird und eine Linearität innerhalb + oder -2% in einem Bereich von etwa 4-110 Liter pro Stunde (1-30 Gallonen pro Stunde)bei dem Durchfluß von Benzin erzielt werden kann.

Es ist zweckmäßig, keinen Turbulenz erzeugenden Vorsprung angrenzend an die Einlaßöffnung 18 vorzusehen. Die kreisförmige oder spiralförmige Strömung sollte in der Kammer vor einer Stelle mit einem ersten Vorsprung 17a zur Erzeugung einer Turbulenz hergestellt werden, um lineare Ergebnisse erzielen zu können. Obwohl die dargestellte Anordnung als bevorzugtes Ausführungsbeispiel angesehen wird, können je nach dem betreffenden Verwendungszweck gewisse Abweichungen hinsichtlich der Gestalt, Anzahl, Größe oder Anordnung der Vorsprünge erfolgen, oder die Unregelmäßigkeiten können auch Vertiefungen in der Wand dar Durchflußkammer sein, durch welche eine Turbulenz bewirkt wird.

Eine oder mehrere der Unregelmäßigkeiten sind ferner so ausgebildet, daß eine Verstellung möglich ist, um den Durchflußmesser eichen oder abstimmen zu können. In Fig. 3 ist ein Vorsprung 17b dargestellt, der durch eine rechteckförmige Platte 17B gebildet wird, die in einem Schlitz 94 durch eine Stellschraube 96 in einer Bohrung 98 in dem Gehäuse 10 gehaltert ist. Die Platte 17B kann aus der Kammer 16 herausgezogen oder in diese hineingeschoben werden, solange der Vorsprung 17B nicht in den Bewegungsweg der Flügel gelangt. Auf diese Weise kann die Turbulenz erniedrigt oder erhöht werden, um damit die Reaktion des Flügelrads auf die Strömung zu ändern. Auf diese Weise können Herstellungstoleranzen kompensiert werden, oder bei einer speziellen Verwendung kann eine geeignete Feineinstellung erfolgen.

Auch die Konstruktion des Flügelrads selbst kann unterschiedlich sein, um ein verschiedenes Ausmaß der Linearität zu erzielen, und um unterschiedliche Ergebnisse bei unterschied-

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lichen Durchflußraten zu erzielen. Beispielsweise ist ein Flügelrad mit quadratischen Flügeln einem solchen mit abgerundeten Flügeln vorzuziehen, wenn höhere Durchflußraten zwischen 4 und Liter pro Stunde (5-50 Gallonen pro Stunde) vorhanden sind, obwohl dann eine gewisse Nichtlinearität bei Durchflußraten unterhalb etwa 11 Liter pro Stunde (30 Gallonen pro Stunde) auftreten kann, bei welchen geringeren Durchflußraten abgerundete Flügel bessere Ergebnisse gewährleisten.

Patentansprüche

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Claims (12)

1. Patentansprüche

   f l.y Durchflußmesser, insbesondere Flügelzähler oder Turbinenzähler für Flüssigkeiten, mit einer Durchflußkammer (16) mit einer gewölbten Wand, entlang der die Flüssigkeit zwischen dem Einlaß und dem Auslaß strömt, mit einem in der Kammer angeordneten Flügelrad (56), das durch die Flüssigkeitsströmung entlang der gewölbten Oberfläche drehbar ist, mit einer elektrischen Anzeigeeinrichtung angrenzend an die Kammer zum Nachweis der Drehzahl des Flügelrads, und mit einem abgewinkelten Oberflächenteil (17) , der die gewölbte Oberfläche angrenzend an das Ende der Flügel des Flügelrads schneidet, um eine das Flügelrad hemmende Turbulenz in der Strömung entlang der gewölbten Oberfläche zu erzeugen.
2. 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere abgewinkelte Oberflächenteile (17a ... 17f) entlang der gewölbten Oberfläche angeordnet sind.
3. 3. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h ne t , daß der abgewinkelte Oberflächenteil nach innen von der gewölbten Oberfläche zu den Flügeln des Flügelrads vorragt.
4. 4. Durchflußmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e kennze ichnet , daß die abgewinkelten Oberflächen prismenförmige Elemente sind, die auf der gewölbten Oberfläche ausgebildet sind, daß jedes Element sich im wesentlichen parallel zu der Achse des Flügelrads erstreckt und mit einer Kante zu die-

   • ser Achse weist, und daß die abgewinkelten Oberflächenteile die Seiten der betreffenden prismenformigeη Elemente sind.
5. 5. Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (58) des Flügelrads an einem Ende abgerundet ist, welches in einer Ebene durch die Achse des

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   Flügelrads liegt.
6. 6. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Einrichtung (86) zur Erzeugung einer Strahlung entlang einer Bahn aufweist, die intermittierend durch die Flügel (58) des Flügelrads geschnitten wird, und daß eine Einrichtung (90) zum Nachweis der Strahlung und deren Unterbrechungen vorgesehen ist.
7. 7. Durchflußmesser nach Anspruch '6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (56) derart angeordnet ist, daß es in einer Ebene rotiert, in der der Strahlengang liegt, und daß der Strahlengang von der Drehachse des Flügelrads versetzt ist, so daß er jeweils durch einen Flügel unterbrochen werden kann.
8. 8. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", daß das Flügelrad ein spezifisches Gewicht hat, das praktisch gIeichdemjenigen der Flüssigkeit ist.
9. 9. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußkammer im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, daß der Einlaß (18) tangential zu der Durchflußkammer (16) angeordnet ist, und daß der Auslaß (20) in axialer Richtung der Kammer angeordnet, ist, so daß sich eine spiralförmige Strömungsverteilung zum Zentrum der Kammer ergibt.
10. 10. Durchflußmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamme^einen zylindrischen ersten Teil (16), in dem das Flügelrad um dessen Achse rotiert, und in einen zweiten Teil (42) unterteilt ist, der in axialer Richtung von dem ersten Teil versetzt ist und einen geringeren Durchmesser als der erste Teil aufweist, und daß der Auslaß (20) mit dem zweiten Teil (42) der Kammer in Verbindung steht.
11. 11. Durchflußmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (56) mit einer .in axialer

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    Richtung in der Kammer (16) erstreckenden Welle (64) gelagert ist, daß die beiden Lager (50; 66) an gegenüberliegenden Seiten der Teile der Kammer angeordnet sind, und daß vor dem Auslaß (20) Öffnungen (46) angrenzend an das eine Lager (50) vorgesehen sind.
12. 12. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgewinkelte Oberfläche an einer in der Gehäusewand der Kammer verschiebbaren Platte (17B) vorgesehen ist, so daß durch die Verstellung der Einrichtung eine abstimmende Beeinflussung der Strömungsverhältnisse durchführbar ist (ohne Beanspruchung einer Priorität).

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