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Dokumentenidentifikation DE102005023826B4 31.10.2007
Titel Messeinsatz und Flüssigkeitszähler
Anmelder Hydrometer GmbH, 91522 Ansbach, DE
Erfinder Klass, Walter, 91522 Ansbach, DE;
Geißler, Emil, 91555 Feuchtwangen, DE
Vertreter Stippl Patentanwälte, 90482 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 24.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005023826
Offenlegungstag 07.12.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2007
IPC-Hauptklasse G01F 1/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01F 1/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messeinsatz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Flüssigkeitszähler unter Verwendung des erfindungsgemäßen Messeinsatzes.

Ein Flüssigkeitszähler, der die durch ihn durchfließende Flüssigkeitsmenge (z.B. Wassermenge) erfasst, kann in der sogenannten Messkapselausführung gestaltet sein. Die Messkapsel umfasst einen Messeinsatz, durch den die Flüssigkeit strömt sowie ein Zählwerk. Der Messeinsatz ist mit einem Anschlussgehäuse und ggf. einem Adapter verbindbar, die im Feld, z.B. in einem Gebäude, eingebaut sind. Üblicherweise umfasst der Messeinsatz einen Messkammerdeckel sowie einen Kanalring, die den Messraum festlegen. Im Messraum ist ein Flügelrad angeordnet, das durch das strömende Medium in Rotation versetzt wird. Das Zählwerk nimmt über eine geeignete Kopplung die Umdrehungen des Flügelrads auf und zeigt über eine Übersetzung die durchgeflossene Flüssigkeitsmenge an. An der Außenseite des Messraums ist ein umlaufender Strömungskanal vorgesehen, von dem aus das einströmende Medium durch eine Mehrzahl von Einlasskanälen in den Messraum eintritt und dort das Flügelrad in Bewegung versetzt. Vom Anschlussgehäuse bzw. dem Adapter aus gelangt die Flüssigkeit durch siebartige Einlassöffnungen am Kanalring in den Strömungskanal. Für die Messkapselsysteme gibt es viele verschiedene Anschlussgehäuse und Adapter, wodurch das Problem besteht, dass viele unterschiedliche Anströmgeometrien und Anströmverhältnisse entstehen. Die Fehlerquoten der Messkapselzähler müssen aber in allen Gehäusen innerhalb eines gesetzlich erlaubten Fehlerbandes liegen.

Aus DE 41 21 056 A1 ist ein Wasserzähler mit einem Messeinsatz bekannt, der mit einem Anschlussgehäuse verbindbar ist. Ein Flügelbecheroberteil sowie ein Flügelbecherunterteil legen den Messraum fest. Im Messraum ist ein Flügelrad angeordnet. Am Flügelbecheroberteil ist umlaufend eine Schürze angeformt, welche die Umlenkung des zunächst senkrecht hochsteigenden Wassers in die Waagerechte günstig beeinflusst.

Die DE 91 15 728 U1 offenbart eine Messkapsel, bei welcher ein Trennstück den Einlasskanal und den Auslasskanal voneinander trennt. Außerdem sind an einem ringförmigen Randbereich einer Deckwand zur Flügelradachse geneigte schlitzförmige Einlassöffnungen unter gleichen Winkelabständen angeordnet. Die Neigungsrichtung der Einlassschlitze ist dabei so ausgebildet, dass in Verbindung mit einer eine Zirkulationsrampe bildenden Anströmfläche des Trennstücks die Rotationsrichtung der Flüssigkeit so verläuft, dass das Einströmen der Flüssigkeit in den Innenraum mit dem darin gelagerten Flügelrad strömungsgünstig erfolgt.

Der aus DE 103 09 665 B3 bekannte Messeinsatz für einen Flügelradzähler weist ein das Flügelrad aufnehmendes Kanalring-Oberteil und -Unterteil auf, wobei die Stirnfläche des Kanalring-Unterteils als Flüssigkeitseinlass mit zur Drehebene geneigten Eingangskanälen ausgebildet ist. Auf den Eingangskanälen sind Führungsrippen angeformt, wobei diese Rippen als an der Kanalring-Innenwand anliegende, in Draufsicht dreieckförmige, Noppen auf den unteren Flächen der Eingangskanäle ausgebildet sind, die die durchströmende Flüssigkeit radial nach unten leiten. Durch diese Form der Führungsrippen entstehen im mittleren Messbereich Wirbel, die dazu führen, dass sich das Wasser nicht geradlinig, sondern durch die Wirbelbildung in Richtung Flügelpalette ausrichtet, so dass der Impuls auf den Flügel durch das relativ senkrechte Auftreffen des Wasserstrahls auf die Flügelpaletten verstärkt wird.

Aus DE 32 17 503 A1 ist eine Messeinheit bekannt, bei welcher der Boden des Messwerkgehäuses Einlassöffnungen aufweist, die sich radial erstrecken sowie schlitzförmig ausgebildet sind. Außerdem ist der Boden innerhalb des Messwerkgehäuses mit sich radial erstreckenden Schwellen versehen, die oberhalb der Einlassöffnungen an diesen angrenzend angeordnet sind.

Mit der DE 86 31 387 U1 wird eine Messeinheit offenbart, in deren Boden schlitzförmige Einlassöffnungen vorgesehen sind, die nach oben abgewinkelt sind.

Aus DE 44 40 683 A1 ist ein Messeinsatz für Flüssigkeitszähler bekannt, bei welchem auf der innenseitigen Bodenfläche eines Flügelbechers Staurippen und Ringnuten vorgesehen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen neuartigen Messeinsatz zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine hohe Messgenauigkeit im Wesentlichen unabhängig von der Ausbildung eines Anschlussgehäuses erzielbar ist.

Die vorliegende Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Messeinsatz dadurch gelöst, dass im Zulaufbereich vor den Einlassöffnungen an der Unterseite und an der Außenseite des Kanalrings eine Mehrzahl von Strömungsleitelementen gleichmäßig am Umfang des Kanalrings verteilt zur Schaffung gleicher Strömungsverhältnisse angeordnet sind. Mittels der Strömungsleitelemente an der Außenseite des Kanalrings werden gleiche Strömungsverhältnisse geschaffen, unabhängig von der Ausbildung des Anschlussgehäuses oder des Adapters. Das strömende Medium wird stets in der gleichen Weise geführt. Die Strömungsleitelemente können dabei der Positionierung der ebenfalls um den Umfang des Kanalrings gleichmäßig verteilten Einlassöffnungen angepasst sein. Die Einlassöffnungen können in etwa wie ein ringförmiges Sieb am Kanalring angeordnet sein. Damit liegen am gesamten Kanalring die gleichen Strömungsverhältnisse vor.

Weitere Vorteile der Strömungsleitelemente liegen darin, dass die Messgenauigkeit gegenüber der Einbausituation (horizontal, vertikal rechts, vertikal links, Steig- oder Fallrohr) unabhängig ist. Die Messgenauigkeit wird auch unabhängig gegenüber Störkörpern vor dem Zähler, wie z.B. Sieben, Blenden, Krümmern, Verschraubungen usw.. Durch die Strömungsführung wird außerdem die Flüssigkeitsströmung kontrolliert, so dass weniger Verwirbelungen entstehen, womit ein geringerer Druckverlust verbunden ist. Die Folge des geringeren Druckverlustes ist wiederum die Erhöhung der Messgenauigkeit. Durch die Strömungsführung erfolgt außerdem eine Geräuschminimierung. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Zähler, also das Flügelrad, durch die Strömungsführung besser anläuft.

Vorteilhafterweise kann im Strömungskanal vor dem Einlasskanal mindestens ein inneres Strömungsleitelement angeordnet sein. Demnach kann auch hier zusätzlich eine Ausrichtung der Strömung erfolgen, bevor diese durch den Einlasskanal eintritt und das Flügelrad antreibt.

Die Strömungsleitelemente können in Form von Rippen ausgebildet sein, die am Kanalring z.B. angeformt sind. Bei dem Kanalring kann es sich um ein Kunststoff-Spritzgussteil handeln, so dass die Rippen schon bei seiner Herstellung mit angeformt werden. Die Rippen können dabei direkt bis an die Einlassöffnungen heranreichen. Insbesondere können zwischen den Rippen als auch am oberen Ende der Rippen jeweils Einlassöffnungen vorgesehen sein.

Die Strömungsleitelemente können im Wesentlichen senkrecht zum Umfang des Kanalrings angeordnet sein und damit die Strömung auch direkt in den Strömungskanal leiten.

Die Strömungsleitelemente können aber auch schräg verlaufend am Kanalring angeordnet sein, so dass die Strömung bereits außerhalb des Kanalrings in eine bestimmte Richtung geleitet wird, die dann innerhalb des Kanalrings durch die Einlasskanäle zum Flügelrad weitergeführt wird. Dabei stimmen also die Orientierung der schräg verlaufenden Strömungsleitelemente mit der Orientierung der Einlasskanäle im Wesentlichen überein.

Die Strömungsleitelemente können auch wendelförmig am Kanalring angeordnet sein und damit einen optimalen Strömungsverlauf vorgeben.

Die Strömungsleitelemente können der Außenkontur des Kanalrings angepasst sein, wodurch eine eventuelle Wirbelbildung in diesen Bereichen verhindert wird.

Vorteilhafterweise können sich die Strömungsleitelemente im Wesentlichen bis zum unteren Rand des Kanalrings erstrecken, so dass der zur Verfügung stehende Platz optimal ausgenutzt wird und damit die Flüssigkeit über einen größt möglichen Bereich geführt wird.

Der untere Abschnitt des Kanalrings kann zum unteren Rand hin konisch nach innen verlaufen, wobei die Strömungsleitelemente nach unten entsprechend stärker werden, d.h. entsprechend mehr vom Kanalring abstehen. Auch diese Konstruktion kann von Vorteil sein, um eine optimale Strömungsführung zu bewirken.

Vorteilhafterweise kann die Breite der Strömungsleitelemente in Richtung Einlassöffnungen zunehmen, so dass die ankommende Strömung zunehmend bis zu den Einlassöffnungen geführt wird.

Zweckmäßigerweise können die inneren Strömungsleitelemente im Querschnitt oval oder ellipsenförmig ausgebildet sein. Dabei sind sie mit ihrer schmalen Seite in Strömungsrichtung orientiert, so dass das einströmende Medium stromlinienförmig um die Strömungsleitelemente herumgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus nebengeordnet auch einen Flüssigkeitszähler mit einem Messeinsatz und einem Zählwerk zur Verbindung mit einem Anschlussgehäuse in einem Flüssigkeitsnetz, welcher einen Messeinsatz nach einem der Ansprüche 1–11 umfasst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

1: eine Seitendarstellung eines Messeinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung;

2: eine perspektivische Darstellung des Messeinsatzes gemäß 1, teilweise aufgebrochen;

3: eine Seitendarstellung einer weiteren Ausführungsvariante des Messeinsatzes;

4: eine Seitendarstellung einer weiteren Ausführungsvariante des Messeinsatzes;

5: eine Seitendarstellung einer weiteren Ausführungsvariante des Messeinsatzes;

6: eine perspektivische Darstellung des Messeinsatzes gemäß 5, teilweise aufgebrochen;

7: eine Seitendarstellung einer weiteren Ausführungsvariante des Messeinsatzes sowie

8: eine perspektivische Innenansicht des Kanalrings.

Bezugsziffer 1 kennzeichnet den Messeinsatz in den 17 in seiner Gesamtheit. Der Messeinsatz 1 ist Bestandteil eines Flüssigkeitszählers, der mit einem Anschlussgehäuse und evtl. noch einem Adapter eines Flüssigkeitsnetzes verbunden wird. In Betrieb strömt Flüssigkeit (z.B. Wasser) über den Einlass vom jeweiligen Anschlussgehäuse oder Adapter ringförmig durch die siebartigen Einlassöffnungen 2 des Messeinsatzes 1 bis hin zum Flügelrad, versetzt dieses in Rotation und gelangt dann in den Auslass des Anschlussgehäuses. Ein Zählwerk nimmt über eine Kopplung die Umdrehungen des Flügelrades auf und zeigt über eine Übersetzung die durchgeflossene Flüssigkeits- bzw. Wassermenge an.

Der Messeinsatz 1 umfasst einen Messkammerdeckel 4 sowie einen Kanalring 5, die den Messraum 6 festlegen. Der Messkammerdeckel 4 weist ein Gewinde 3 auf, mit welchem der Messkammerdeckel 4 in das Anschlussgehäuse bzw. den Adapter einschraubbar ist. Im Messraum 6 ist das (nicht zeichnerisch dargestellte) Flügelrad angeordnet. An der Außenseite des Messraums 6 ist ein umlaufender Strömungskanal 7 vorgesehen. Von dort aus gelangt die Strömung über eine Mehrzahl von Einlasskanälen 8 in den Messraum 6. Die Einlassöffnungen 2 sind wie ein ringförmiges Sieb um den Kanalring 5 angeordnet.

Im Bereich der Einlassöffnungen 2 an der Außenseite des Kanalrings 5 sind eine Mehrzahl von Strömungsleitelementen 9 vorgesehen. Außerdem sind im Strömungskanal 7 vor den Einlasskanälen 8 innere Strömungsleitelemente 10 angeordnet. Die Strömungsleitelemente 9, 10 dienen der Schaffung gleicher Strömungsverhältnisse gegenüber unterschiedlichen Anschlussgehäusen oder Adaptern, gegenüber unterschiedlichen Einbausituationen sowie gegenüber Störkörpern vor dem Zähler, wie z.B. Siebe, Blenden oder Verschraubungen. Durch diese Strömungsrichtung und Strömungsführung wird der Druckverlust geringer und damit die Messgenauigkeit erhöht.

Die Strömungsleitelemente 9 sind gleichmäßig am Umfang des Kanalrings 5 verteilt, so dass um den gesamten Umfang sowie an allen Einlassöffnungen 2 und Einlasskanälen 8 gleiche Strömungsverhältnisse vorliegen.

Wie aus den 17 hervorgeht, sind die Strömungsleitelemente 9 in Form von Rippen ausgebildet.

Bei den Ausführungsvarianten gemäß den 3 und 4 sind die Strömungsleitelemente 9 im wesentlichen senkrecht zum Umfang des Kanalrings 5 angeordnet. Je nach Anforderung können die Rippen länger (3) oder kürzer (4) sein. In beiden Fällen wird die ankommende Strömung direkt nach oben in Richtung Einlassöffnungen 2 geleitet.

Bei den Ausführungsvarianten gemäß der 1, 2, 5 und 6 sind die Strömungsleitelemente 9 schräg verlaufend am Kanalring 5 angeordnet, so dass die Strömung sogleich entsprechend der Strömungsrichtung im Inneren des Kanalrings 5 eingeleitet wird, wodurch ggf. noch geringere Druckverluste auftreten.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante ist in den 5 und 6 dargestellt, wo die Strömungsleitelemente 9 wendelförmig am Kanalring 5 angeordnet sind. Ein optimaler Strömungsverlauf wird damit realisiert.

Die Strömungsleitelemente 9 können der Außenkontur des Kanalrings (5) angepasst sein, wie dies in den 5, 6 und 7 dargestellt ist.

Die Strömungsleitelemente 9 erstrecken sich bei allen Ausführungsvarianten, bis auf 4, im Wesentlichen bis zum unteren Rand 11 des Kanalrings 5, womit der zur Verfügung stehende Platz optimal ausgenutzt wird und die Flüssigkeit über einen großen Bereich geführt wird.

Der untere Abschnitt des Kanalrings 5 verläuft zum unteren Rand 11 hin konisch nach innen, wobei die Strömungsleitelemente 9 nach unten entsprechend stärker werden (siehe 3 und 1). Durch diese Ausführungsvarianten kann sogleich mehr Flüssigkeit vom unteren Rand 11 ausgehend in eine bestimmte Richtung geführt werden.

Die Breite der Strömungsleitelemente 9 kann in Richtung Einlassöffnungen 2 zunehmen, so dass die Flüssigkeit zunehmend bis zu den Einlassöffnungen 2 geführt wird. Diese Variante ist in den Zeichnungsfiguren jedoch nicht dargestellt.

Die inneren Strömungsleitelemente 10, die in den 6 und 7 zu erkennen sind, sind im Querschnitt oval oder ellipsenförmig ausgebildet, um eine stromlinienförmige Führung der Flüssigkeit und Vermeidung weiterer Wirbelbildung zu bewirken.

1
Messeinsatz
2
Einlassöffnung
3
Gewinde
4
Messkammerdeckel
5
Kanalring
6
Messraum
7
Strömungskanal
8
Einlasskanal
9
Strömungsleitelement
10
inneres Strömungsleitelement
11
unterer Rand


Anspruch[de]
Messeinsatz für einen Flüssigkeitszähler, wobei der Messeinsatz (1) mit einem Anschlussgehäuse verbindbar ist, mit einem Messkammerdeckel (4) sowie einem Kanalring (5), die den Messraum (6) festlegen, einem im Messraum (6) angeordneten Flügelrad, einem an der Außenseite des Messraums (6) umlaufenden Strömungskanal (7), mindestens einem, vorzugsweise einer Mehrzahl von Einlasskanälen (8), der bzw. die den Strömungskanal (7) mit dem Messraum (6) verbindet bzw. verbinden, mindestens einer Einlassöffnung (2), vorzugsweise einer Mehrzahl von siebartig ausgebildeten Einlassöffnungen (2), die den Strömungskanal (7) mit mindestens einem Einlass des Anschlussgehäuses verbindet bzw. verbinden, sowie mindestens einem Auslasskanal, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulaufbereich vor den Einlassöffnungen (2) an der Unterseite und an der Außenseite des Kanalrings (5) eine Mehrzahl von Strömungsleitelementen (9) gleichmäßig am Umfang des Kanalrings (5) verteilt zur Schaffung gleicher Strömungsverhältnisse angeordnet sind. Messeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (7) vor dem Einlasskanal (8) mindestens ein inneres Strömungsleitelement (10) angeordnet ist. Messeinsatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (9, 10) in Form von Rippen ausgebildet sind. Messeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (9) im Wesentlichen senkrecht zum Umfang des Kanalrings (5) angeordnet sind. Messeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (9) schräg verlaufend am Kanalring (5) angeordnet sind. Messeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (9) wendelförmig am Kanalring (5) angeordnet sind. Messeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (9) der Außenkontur des Kanalrings (5) angepasst sind. Messeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strömungsleitelemente (9) im Wesentlichen bis zum unteren Rand (11) des Kanalrings (5) erstrecken. Messeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt des Kanalrings (5) zum unteren Rand hin konisch nach innen verläuft, wobei die Strömungsleitelemente (11) nach unten entsprechend stärker werden. Messeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Strömungsleitelemente (9) in Richtung Einlassöffnungen (2) zunimmt. Messeinsatz nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Strömungsleitelement (10) im Querschnitt oval oder ellipsenförmig ausgebildet ist. Flüssigkeitszähler mit einem Messeinsatz sowie einem Zählwerk zur Verbindung mit einem in das Flüssigkeitsnetz eingesetzten Anschlussgehäuse oder Adapter, dadurch gekennzeichnet, dass der Messeinsatz (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.






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