DE3247376C2

DE3247376C2 - Durchflussmengenzähler für Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE3247376C2
Application number: DE3247376A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Chem. Dr. 7251 Heimsheim Konrad; Adam Ing.(grad.) 7300 Esslingen Mechel
Original assignee: Wassermesserfabrik Andrae and Co 7250 Leonberg De GmbH
Current assignee: Wassermesserfabrik Andrae and Co 7250 Leonberg De GmbH
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1986-02-13
Also published as: KR890002320B1; US4512201A; JPS6260007B2; KR840007624A; JPS59135319A; DE3247376A1

Abstract

Durchflußmengenzähler für Flüssigkeiten mit einer Flügelradkammer und einer diese teilweise umfassenden Einströmkammer. Um eine symmetrische Belastung der Lager für die Flügelradachse zu erzielen, werden die der Zuflußöffnung der Einströmkammer zugewandten Anströmöffnungen in der Umfangswand der Flügelradkammer kleiner dimensioniert als die von der Zuflußöffnung wegweisenden Anströmöffnungen. Außerdem wird die Flügelradkammer oben und unten mit Auslaßöffnungen versehen. Schließlich nimmt der Strömungsquerschnitt der Einströmkammer in Strömungsrichtung ab.

Description

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sung der Atmungsleistung eines Menschen (DE-OS stellt werden, daß die Einströmkammer die Flügelrad-30 15687), bei dem eine eine Flügelradkammer teilweise kammer nicht vollständig, d.h. über 360°, umfassen umfassende Einströmkammer in Flügelrad-Umlaufrich- muß. Die Einströmkammer kann z. B. von der Umfangstung durchströmt wird und die Luft die Flügelradkam- wand der Flügelradkammer und dem Außengehäuse gemer ausschließlich nach unten verläßt Eine weitere Un- 5 bildet werden, so daß die Einlaßöffnung der Einströmsymmetrie in der Beaufschlagung des Flügelrads ergibt kammer in diesem Fall von der Zuflußöffnung des Ausich noch dadurch, daß die in der Umfangswand der ßengehäuses gebildet wird. Für die Erfindung bevorzugt Flügelradkammer vorgesehenen Anströmöffnungen in werden jedoch Ausführungsformen, bei denen der Meßunterschiedlicher Höhe angeordnet sind, so daß auf die kammereinsatz auch die Begrenzungswände der Ein-Flügelradachse ein Kippmoment ausgeübt wird. io Strömkammer und somit deren Einlaßöffnung bildet, so

Schließlich ist noch ein Durchflußmengenzähler be- daß sämtliche, für die hydraulischen Eigenschaften des

kannt geworden (OE-PS 1 44 800), der ähnlich dem ein- Durchflußmengenzählers wesentlichen Elemente vom

gangs geschilderten bekannten Düi-chflüßrnengenzähler Meßka—·—!crcinsatz gebildet werden, was den Verteil

der Firma Wassermesserfabrik Andrae GmbH & Co. mit sich bringt, daß der Durchfiußmengenzähler geöff-

gescaltet ist, jedoch mit dem Unterschied, daß die axiale is net und der Meßkammereinsatz ausgetauscht werden

Belastung des oberen Lagers für die Flügelradachse kann, ohne daß eine erneute Eichung des Zählers erfor-

noch dadurch erhöht wird, daß sich nicht nur am Um- derlich wird, für die das Außengehäuses aus der Leitung

fang, sondern auch am Boden der Flügelradkammer An- ausgebaut werden müßte, um die Eichung bei einer

Strömöffnungen befinden, während die Abströmung aus Eichstelle durchzuführen. Schließlich soll noch darauf

der Flügelradkammer nur nach oben erfolgt. 20 hingewiesen werden, daß sbh Zufluß- und Abflußöf f-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vor- nung des Außengehäuses nicht streng gegenüberliegen stehend geschilderten bekannten Durchflußmengen- müssen, sondern mit ihren Öffnungsachsen z. B. einen zähler der Firma Wassermesserfabrik Andrae Winkel von nur 110° statt von 180" bilden können. GmbH & Co. so zu verbessern, daß die Lager für das Bei Durchflußmengenzählern ist es zwar an sich beFlügelrad weniger belastet werden und er infolgedessen 25 kannt, im Boden und in der Decke einer Flügelradkambessere meßtechnische Eigenschaften, wie Leichtgän- mer Auslaßöffnungen vorzusehen, so daß die Flüssiggigkeit des Flügelrads und geringeren Verschleiß, auf- keit nach oben und unten aus der Flügelradkammer weist abströmen kann. Die dieses Merkmal aufweisenden be-

Ausgehend von einem Durchflußmengenzähler der kannten Durchflußmengenzähler (DE-PS 1 04 152 und

eingangs erwähnten Art läßt sich diese Aufgabe erfin- 30 DE-PS 15 533) sind jedoch im übrigen mit der erfin-

dungsgemäß dadurch lösen, daß die Strömungsquer- dungsgemäßen Konstruktion nicht vergleichbar, da sie

schnitte der Einströmkammer zu beiden Seiten ihrer sämtlich keinen in ein Außengehäuse einsetzbaren

Einlaßöffnung in Strömungsrichtung bis zu einem Ab- Meßkammereinsatz aufweisen,

schluß des jeweiligen Einströmkammerzweigs abneh- Absolut gleiche Strömungsgeschwindigkeiten vor al-

men und die Flügelradkammer in Achsrichtung zu bei- 35 len Anströmöffnungen werden dadurch erreicht, daß

den Seiten der Anströmöffnungen jeweils mindestens der Strömungsquerschnitt der Einströmkammer unmit-

eine Auslaßöffnung aufweist Durch die erste dieser telbar vor jeder Anströmöffnung dividiert durch den

Maßnahmen wird erreicht daß die Strömungsgeschwin- Strömungsquerschnitt der Einströmkammer unmittel-

digkeiten der Flüssigkeit vor den Anströmöffnungen bar vor der ersten Anströmöffnung der betreffenden

vergleichmäßigt und dadurch die Unterschiede in der 40 _{Kammerseite zumind}est ungefähr-^ beträgt wobei

Belastung der Flugelradlager in radialer und axialer ^e m "^ Richtung zumindest vermindert werden. Die zweite »m« die Gesamtzahl der Anströmöffnungen einer Kam- Maßnahme hat zur Folge, daß die Belastung der Flügel- merseite und »n« die Zahl derjenigen Anströmöffnun-

radlager in axialer Richtung vermindert wird und daß gen bedeutet die auf dieser Kammerseite vor der be-

nunmehr spezifisch schwerer Schmutz nach unten und 45 treffenden Anströmöffnung liegen.

außen (letzteres aufgrund der Zentrifugalkräfte) und Um für die die Flügelradkammer verlassende Flüssig-

Luft sowie spezifisch leichter Schmutz nach oben und keit dieselben Verhältnisse zu schaffen wie für die die

gleichfalls nach außen leicht aus der Flügelradkammer Einströmkammer durchströmende Flüssigkeit d. h. die

austreten kennen, wodurch die meßtechnischen Eigen- Sirömungsgcschwindigkeiter. hinter der. Abflußöffnun-

schaften noch weiter verbessert werden und insbeson- 50 gen zu vergleichmäßigen, wird empfohlen, die Kon-

dere vermieden wird, daß sich Schmutz im Bereich der struktion so zu gestalten, daß für die die Flügelradkam-

im Zentrum der Flügelradkammer befindlichen Lager mer verlassende Flüssigkeit sowohl von den oberen als

für die Flügelradachse ansammeln kann. Durch die qua- auch von den unteren Auslaßöffnungen jeweils ein Strö-

si-symmetrische Beaufschlagung des Flügelrads (eine mungspfad zur Abflußöffnung des Außengehäuses führt

völlige Symmetrie der Anströmung des Flügelrads ist 55 und daß die Strömungsquerschnitte dieser Strömungs-

nicht möglich, da die Flüssigkeitsströmung in der Flügel- pfade in Richtung auf die Abflußöffnung zunehmen. Um

radkammer einen Drall aufweisen muß, damit das Flü- eine solche Zunahme des Strömungsquerschnitts bei ei-

gelrad überhaupt angetrieben wird) läßt sich weitge- nem der erwähnten Strömungspfade zu erzielen, wird

hend vermeiden, daß die Lager für die Flügelradachse in vorgeschlagen, mindestens einen der Strömungspfade

nennenswerter Weise quer zur Flügelradachse und/ 60 für die die Flügelradkammer verlassende Flüssigkeit

oder in deren Längsrichtung belastet werden, wodurch von der Einströmkammer durch eine Trennwand zu

die Anlaufeigenschaften des Durchflußmengenzählers trennen, die, senkrecht zur Flügelradachse sowie zur

beträchtlich verbessert und der Verschleiß der Flügel- Verbindungslinie von Zufluß- und Abflußöffnung gese-

radachse und ihrer Lager drastisch vermindert wird. hen, schräg zu einer zur Flügelradachse senkrechten

Wenn vorstehend von einem becherförmigen Außen- 65 Ebene verläuft Durch diese Maßnahme kann gleichzei-

gehäuse die Rede war, so sollen hierunter auch Außen- tig erreicht werden, daß sich der Strömungsquerschnitt

gehäuse verstanden werden, bei denen nur ihr Unterteil der Einströmkammer in Strömungsrichtung verkleinert

nach Art eines Bechers ausgebildet ist Auch soll kiarge- Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsfoi m des

erfindungsgemäßen Durchflußmengenzählers wird die Einströmkammer in Richtung der Flügelradachse beidseitig durch Trennwände begrenzt, die in Richtung zur Abflußöffnung schräg aufeinander zulaufen.

Bei einem Durchflußmengenzähler mit einer solchen schräg verlaufenden Trennwand läßt sich die Bauhöhe dadurch verringern, daß die Unifangswand der Einströmkammer in Richtung der Flügelradachse an dieser Trennwand endet, denn dann läßt sich der Raum zwischen Einströmkammer-Umfangswand und Außengehäuse als zusätzliches Volumen für die aus der Flügelradkammer abströmende Flüssigkeit heranziehen.

Der angestrebten symmetrischen Belastung der Flügelradlager kommt man auch dadurch näher, daß man die Anströmöffnungen nicht alle gleich dimensioniert, sondern erfindungsgemäß die zur Einlaßöffnung des Außengehäuses hin geneigten Anströmöffnungen mit einem kleineren Gesamtquerschnitt versieht als die von dieser Einlaßöffnung wegweisenden Anströmöffnungen. Auf diese Weise werden die den Strömungswiderstand beeinflussenden unterschiedlichen Umlenkverhältnisse für die in die Anströmöffnungen eintretende Flüssigkeit kompensiert

Um dem Ideal näher zu kommen, daß alle Auslaßöffnungen der die Flügelradkammer verlassenden Flüssigkeit denselben Strömungswiderstand bieten, wird ferner empfohlen, in den die Flügelradkamrier in Richtung der Flügelradachse beidseitig begrenzenden Stirnwänden jeweils mehrere Auslaßöffnungen vorzusehen und die der Abflußöffnung näher liegenden Auslaßöffnungen mit einem kleineren Querschnitt zu versehen als die ferner liegenden.

Das Merkmal, daß sich die Strömungsquerschnitte der Einströmkammer zu beiden Seilen ihrer Einlaßöffnung in Strömungsrichtung vermindern, läßt sich nicht nur durch die bereits erwähnten schräg verlaufenden Trennwände erreichen, sondern nach einem weiteren Vorschlag auch durch eine exzentrische Anordnung der Ei nströmkammer:

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchflußmengenzählers ist die Einströmkammer relativ zur Flügelradachse exzentrisch angeordnet und zur Zuflußöffnung des Außengehäuses hin verlagert Auf diese Weise erhäl': die Einströmkammer, in Richtung der Flügelradachse gesehen, eine ungefähr sichelförmige Gestalt Durch diese Maßnahme wird auch noch ein weiterer Vorteil erzielt: Der Querschnitt der Einströmkammer im Bereich der Zuflußöffnung des Außengehäuses wird durch den für den Durchflußmengenzähler erforderlichen Druckverlust bestimmt und kann deshalb nicht verkleinert werfen. Bei einem vorgegebenen Durchmesser der Flügelradkammer und zur Flügelradachse konzentrisch angeordneter Einströmkammer liegt also der Mindestdurchmesser des Durchflußmengenzählers fest Er läßt sich jedoch gegenüber den bekannten Konstruktionen durch die exzentrische Anordnung der Einströmkammer verkleinern, und zwar um das Maß der Exzentrizität Während bisher sog. Mehrstrahlzähler, bei denen mehrere Anströmöffnungen für das Flügelrad vorgesehen sind, eine Baulänge von mindestens 165 mm aufwiesen, kann der erfindungsgemäße Durchflußmengenzäl Itr mit exzentrischer Einströmkammer eine Baulänge von nur 130 mm aufweisen. Durch die erfindungsgemäß geschaffenen An- und Abströmverhältnisse wird außerdem der vom Zähler hervorgerufene Druckverlust gegenüber bekannten Konstruktionen verringert

In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, daß bei einem erfindungsgemäßen Durchflußmengenzähler mit exzentrisch angeordneter Einströmkammer die vorstehend erwähnten Trennwände zwischen Einströmkammer und StTömungspfaden für die die Flügelradkammer verlassende Flüssigkeit in Richtung der Flügelradachse gesehen teilringförmig gestaltet sind und eine sich in Richtung zur Außenge'.iäuse-Abflußöffnung verringernde Breite aufweisen.
Bildet der Meßkammereinsatz mit seiner Umfangswand die Einströmkammer, die in Richtung der Flügelradachse beidseitig durch Stirnwände begrenzt wird, so empfiehlt es sich außerdem, zumindest im Bereich der Einlaßöffnung in der oberen Stirnwand mindestens eine Entlüftungs- und in der unteren Stirnwand mindestens eine öffnung für spezifisch schweren Schmutz vorzusehen, so daß Luft und Schmutz schon vor der Flügelradkammer weitgehendst abgesondert werden.

Bei den bekannten Durchflußmengenzählern ist ein Filter in einem die Zulauföffnung bildenden Stutzen des Außengehäuses angeordnet. Um nun alle die hydraulischen Eigenschaften des Durchflußmengenzählers beeinflussenden Elemente in einem austauschbaren Meßkammereinsatz zu vereinen, wird vorgeschlagen, das Filter in der in einer Umfangswand der Einströmkammer liegenden Einlaßöffnung anzuordnen. Besonders bevorzugt wird dann eine Konstruktion, bei der ein die Einström- und die Flügelradkammer bildendes Gehäuse des Meßkammereinsatzes quer zur Flügelradachse und durch die Einlaßöffnung hindurch geteilt ist und das Filter eine gegen das Außengehäuse anlegbare Dichtlippe aufweist sowie als gesondertes Teil ausgebildet und in die Einlaßöffnung eingesetzt ist. Eine solche Konstruktion hat den Vorteil, daß die Dichtlippe des Filters die Abdichtung des Meßkammereinsatzes gegenüber dem Außengehäuse übernehmen kann, wofür das aus den vorstehend erwähnten Gründen aus relativ hartem Kunststoff gefertigte Gehäuse des Meßkammereinsatzes nicht geeignet ist; beim heutigen Stand der Kunststoff-Spritzgußtechnik stellt es aber überhaupt kein Problem dar, das Filter mit einer weichelastischen Dichtlippe zu versehen.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß eine Abdichtung des Meßkammereinsatzes gegenüber dem Außengehäuse durchaus nicht unbedingt auf der Zulaufseite des Meßkammereinsatzes erfolgen muß; es ist vielmehr durchaus auch möglich, die den Meßkammereinsatz verlassende Flüssigkeit noch in letzterem zu sammeln und eine Dichtung zwischen Meßkammereinsatz und Abflußöffnung des Außengehäuses vorzusehen, um auf diese Weise zu vermeiden, daß sich ein ungewollter Bypass zwischen Zufluß- und Abflußöffnung des Außengehäuses an der Flügelradkammer vorbei ergibt
Um auch bei einer Serienfertigung die Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Durchflußmengenzählers zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die Begrenzungen zumindest der Anströmöffnungen so zu gestalten, daß sie im Schnitt quer zur Flügelradachse keine spitzwinkligen Kanten aufweisen. Auf diese Weise lassen sich spitzwinklig bzw. scharfkantig auslaufende Teile oder Bereiche, die verhältnismäßig rasch verschleißen würden, am Spritzgußwerkzeug vermeiden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchflußmengenzählers wurden die sich infolge des schrägen Verlaufs der Anströmöffnungen ergebenden spitzwinkligen Kanten der Flügelradkammer-Umfangswand durch — im Schnitt quer zur Flügelradachse — Abflachungen mit einer Breite von ca. 0,5 bis 1 mm oder

durch Radien von ca. 0,2 bis 0,5 mm ersetzt.

Damit der Durchflußmengenzähler wie üblich auch bei einer Rückwärtsströmung die den Zähler durchströmende Flüssigkeitsmenge erfassen kann, werden die A.uslaßöffnungen der Flügelradkammer bezüglich der Umlaufrichtung des Flügelrads so geneigt, daß sich bei einer Anströmung des Zählers durch die Abflußöffnung ein der normalen Drehrichtung des Flügelrads entgegengerichtetes Drehmoment ergibt. Dieses Merkmal aufweisende Zähler sind auch dann als unter die Erfindung fallend anzusehen, wenn der erfindungsgemäße Durchflußmengenzähler umgekehrt angeschlossen wird, d. h. wenn die vorstehend als Abflußöffnung bezeichnete öffnung des Außengehäuses an den Flüssigkeitszulauf angeschlossen wird, so daß der Zähler schon is normalerweise in umgekehrter Richtung durchströmt wird. Auch ein solcher Zähler weist die vorstehend beschriebenen Vorteile auf.

Weitere die Erfindung ausgestaltende Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen bzw. werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten zeichnerischen Darstellung mehrerer besonders vorteilhafter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Durchflußmengenzählers näher erläutert

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform parallel zu der und durch die Flügelradachse;

F i g. 2 einen Schnitt senkrecht zur Flügelradachse gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1;

F i g. 3 einen weiteren Schnitt senkrecht zur Flügelradachse entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 1, jedoch bei abgenommener Verschlußplatte;

F i g. 4 eine Seitenansicht des Meßkammereinsatzes, gesehen in Richtung des Pfeils A in F i g. 3;

Fig.5 eine Ansicht des Meßkammereinsatzes von hinten, gesehen in Richtung des Pfeils Bin F i g. 4;

F i g. 6 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform;

F i g. 7 einen Schnitt durch diese zweite Ausführungsform entsprechend der Linie 7-7 in F i g. 6;

F i g. 8 einen Schnitt durch die zweite Ausführungsform gemäß der Linie 8-8 in Fig.6, jedoch bei abgenommener Verschlußplatte;

F i g. 9 eine Seitenansicht des Meßkammereinsatzes, gesehen in Richtung des Pfeils Cin F i g. 8;

Fig. 10 eine Ansicht des Meßkammereinsatzes von hinten, gesehen in Richtung des Pfeils D in F i g. 9;

F i g. 11 den Ausschnitt »E« aus F i g. 7 in größerer Darstellung; ~

Fig. 12 eine Modifikation des in Fig.7 gezeigten Ausschnitts »E«;

F i g. 13 eine den F i g. 3 und 8 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform, die bei umgekehrter Anströmung dieselben Vorteile ergibt wie die ande- ren Ausf ührungsformen, und

Fig. Meinen Schnitt nach der Linie 14-14inFig. 13.

Die zunächst anhand der F i g. 1 bis 5 zu erläuternde erste Ausführungsform zeichnet sich durch eine exzentrisch zur Flügelradachse angeordnete Einströmkam- mer aus.

Der Durchflußmengenzähler besitzt ein ungefähr becherförmig ausgebildetes Außengehäuse 10 mit einem Zufluß- und einem Abflußstutzen 12 bzw. 14, die über eine Zufluß- bzw. eine Abflußöffnung 16 bzw. 18 in den Gehäusehohlraum einmünden. In den Zuflußstutzen 12 ist ein Filter 20 eingesetzt Das Außengehäuse 10 besitzt eine umlaufende Innenschulter 22, auf der sich eine Verschlußplatte 24 abstützt, wobei ein O-Ring 26 zwischen Verschlußplatte 24 und Außengehäuse 10 die Abdichtung des einen Meßkammereinsatz 28 aufnehmenden Gehäusehohlraums nach oben übernimmt Auf der Verschlußplatte 24 sitzt ein übliches Rollenzählwerk 32, über dem ein am Außengehäuse 10 angelenkter Deckel 34 geschlossen werden kann.

Der Meßkammereinsatz 28 besitzt eine äußere Umfangswand 36, welche eine in der Draufsicht sichelförmige Einströmkammer 38 umschließt Exzentrisch zur Umfangswand 36 und zur Einströmkammer 38 besitzt der Meßkammereinsatz 28 eine Flügelradkammer 40 mit einer Umfangswand 42, in der sich schräg verlaufende Anströmöffnungen 44a bis 44/befinden. Die Flügelradkammer nimmt ein Flügelrad 46 auf, das auf einer Flügelradachse 48 befestigt ist Die Flügelradkammer 40 wird durch eine obere und eine untere Stirnwand 49 bzw. 50 sowie die Umfangswand 42 begrenzt wobei die obere Stirnwand 49 einen im Querschnitt kappenförmigen Zentrieransatz 52 und die untere Stirnwand 50 einen hohlzylindrischen Zentrieransatz 54 trägt, die mit einem hohlzylindrischen Zentrieransatz 56 der Verschlußplatte 24 bzw. einem massiven Zentrieransatz 58 des Bodens 60 des Außengehäuses 10 so zusammenwirken, daß ein in die äußere Umfangswand 36 des Meßkammereinsatzes 28 eingelassener und die Zuflußöffnung 16 des Außengehäuses 10 umfassender O-Ring 64 abdichtend gegen die Innenseite des Außengehäuses 10 gepreßt wird. Hervorzuheben ist daß die Flügelradachse 48 und die Flügelradkammer 40 zentrisch im Außengehäuse 10 angeordnet sind. Die Einströmkammer 38 wird über schräg aufeinander zu laufende obere und untere Trennwände 68 und 70, über die die äußere Umfangswand 36 mit der Einströmkammer-Umfangswand 42 in Verbindung stehen, vom Hohlraum des Außengehäuses 10 abgetrennt In der Nähe der vom O-Ring 64 umschlossenen Einlaß-Öffnung 72 in der äußeren Umfangswand 36 befindet sich in der oberen Trennwand 68 eine Entlüftungsöffnung 74 und in der unteren Trennwand 70 eine Schmutzöffnung 76, so daß spezifisch schwere Schmutzteilchen, die das Filter 20 passiert haben, zum größten Teil über die Schmutzöffnung 76 wieder aus dem Meßkammereinsatz 28 austreten, ehe sie in die Flügelradkammer 40 gelangen können, während Luft und spezifisch leichter Schmutz den Meßkammereinsatz 28 über die Entlüftungsöffnung 74 wieder verlassen.

Wie sich am deutlichsten aus den F i g. 3 und 5 ergibt besitzen die obere und die untere Trennwand 68 bzw. 70 eine ungefähr mondsichelförmige Gestalt und werden weder von der äußeren Umfangswand 36 noch von der Umfangswand 42 in Richtung der Flügelradachse 48 überragt

Das untere Ende der Flügelradachse 48 ist in einem von der unteren Stirnwand 50 gehaltenen Lager 80 drehbar gelagert wohingegen oben das Flügelrad 46 selbst mit einem Lagerzapfen 82 versehen ist für den der Zentrieransatz 52 eine Lagerstelle aufweist Mit 84 wurde eine vom Flügelrad 46 getragene Hälfte einer Magnetkupplung bezeichnet, deren andere, nicht dargestellte Hälfte im Zählwerk 32 angeordnet ist; diese Magnetkupplung dient der Übertragung der Flügelraddrehungen auf das Zählwerk 32. Ein solcher Antrieb vollständig trockenlaufender Zählwerke ist bekannt so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht

In der oberen und der unteren Stirnwand 49 bzw. 50 der Flügelradkammer 40 befinden sich jeweils sechs Auslaßöffnungen 88a bis 88/, deren lichter öffnungs-

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querschnitt umso kleiner ist, je näher die Auslaßöffnun- Auch läßt sich der erfindungsgemäße Durchflußmengen der Abflußöffnung 18 des Außengehäuses IO liegen. genzähler ohne weiteres so abändern, daß er sich für Dies wird durch mondsichelförmige Abdeckungen 90 größere maximale Durchflußmengen eignet, indem erreicht, die an die jeweilige Stirnwand 49,50 angeformt nämlich die öffnungen 74 und 76 in geeigneter Weise sind. 5 gestaltet und vergrößert werden, um so Bypass-Strö-Die normale Durchströmungsrichtung des erfin- rnungspfade an der Flügelradkammer 40 vorbei zum dungsgemäßen Durchflußmengenzählers wurde in Abflußstutzen 14 zu schaffen.

F i g. 2 mit Pfeilen angedeutet Die über das Filter 20 in Im folgenden soll nun die zweite Ausführungsform

den Durchflußmengenzähler eintretende Flüssigkeit ge- nach den F i g. 6 bis 10 erläutert werden, die sich durch

langt zunächst in die Einströmkammer 38 und soll sich io eine zur Flügelradachse konzentrische Einströmkam-

dann gleichmäßig auf die beiden Seiten der durch die mer auszeichnet Es werden jedoch nur diejenigen

Flügelradachse 48 verlaufenden Mittelebene 92 vertei- Merkmale der zweiten Ausführungsform beschrieben,

len. Dies ist aber nur dann der FaIL wenn dafür gesorgt hinsichtlich welcher die letztere von der ersten Ausfüh-

wird, daß jede der Anströmöffnungen 44a bis 44f der rungsform abweicht

zuströmenden Flüssigkeit denselben Strömungswider- is Wie am besten die Fig.9 und 10 erkennen lassen, stand entgegensetzt Dies wird zweckmäßigerweise überragt die äußere Umfangswand 36' des Meßkamdurch ein Bündel von Maßnahmen erreicht, indem näm- mereinsatzes 28' sowohl die obere als auch die untere lieh die auf der einen Seite der Mittelebene 92 liegenden der beiden schräg verlaufende Trennwände 68' und 70' Anströmöffnungen 44a, 44b und 44c jeweils einen klei- in axialer Richtung und trägt oben einen Zentrierbund neren lichten Querschnitt erhalten als die auf der ande- 20 100', der auf der Innenschulter 22 des Gehäuses 10 aufren Seite der Mittelebene 92 gegenüberliegenden An- liegt Unten wird die Zentrierung des Meßkammereinströmöffnungen 44</, 44e und 44/ Wegen der starken satzes 28' durch eine umlaufende Nut 102' des Gehäuse-Umlenkung der Flüssigkeit am Eintritt in die Anström- bodens 60' übernommen, in die die äußere Umfangsöffnungen 44t/, 44e und 44/ sind deren Eintrittsbereiche wand 36' eingreift.

zur Einlaßöffnung 72 hin stark abgerundet Durch der- 25 Bei konzentrisch zur Flügelradachse 48 angeordneter artige Maßnahmen wird erfindungsgemäß erreicht daß Einströmkammer 38' wird die Abnahme des der Flüssigauf beiden Seiten der Mittelebene 92 durch jede der keit in der Einströmkammer zur Verfügung stehenden Anströmöffnungen 44a bis 44/exakt die gleiche Flüssig- Strömungsquerschnitts in Richtung weg von der Einlaßkeitsmenge je Zeiteinheit in die Flügelradkammer 40 öffnung 72' allein durch die schräg verlaufenden Trenneinströmt Damit auch die Strömungsgeschwindigkeit 30 wände 68' und 70' bewirkt, so daß diese eine größere an jeder Anströmöffnung zumindest ungefähr gleich Neigung aufweisen müssen als bei der ersten Ausfühgroß ist, verjüngt sich die Einströmkammer 38 zu beiden rungsform nach den F i g. 1 bis 5. Seiten der Mittelebene 92 in Richtung auf den Abfluß- Dies hat zur Folge, daß die zweite Ausführungsform stutzen 14 in der Weise, daß der vor jeder der Anström- eine größere Bauhöhe besitzt als die erste Ausführungsöffnungen der Flüssigkeitsströmung zur Verfügung ste- 35 form.

hende Einströmkammerquerschnitt entsprechend der Wie durch eine Teilungsfuge 104' angedeutet wurde, Summe der vor der betreffenden Anströmöffnung lie- wird das Gehäuse des Meßkammereinsatzes 28' aus eigenden Anströmöffnungsquerschnitte abnimmt nem oberen und einem unteren Teil zusammengesetzt. Nachdem die Flüssigkeit das Flügelrad 46 angetrie- Die Teilungsfuge 104' verläuft durch die Einlaßöffnung ben hat, verläßt sie die Flügelradkammer zu gleichen « 72' hindurch, so daß es möglich ist in diese ein mit einer Teilen nach oben und unten durch die Auslaßöffnungen weichelastischen Dichtlippe 26' versehenes und als 88a bis 88/hindurch, wobei durch die Abdeckungen 90 Kunststoff-Spritzgußteil ausgebildetes Filter 20' einzufür die abströmende Flüssigkeit dasselbe erreicht wird setzen. Das Gehäuse 10 ist so ausgebildet daß der MeB-wie durch die Verjüngung der Einströmkammer 38. Die kammereinsatz 28' beim Einsetzen in das Gehäuse so Flüssigkeit strömt dann über und unter dem Meßkam- 45 geführt wird, daß er eine schräg nach unten und in Richmereinsatz 28 zu einer Abströmkammer 94 und von tung auf die Zuflußöffnung 16 zu verlaufende Bewegung dort in den Abflußstutzen 14. durchführt und dabei die Dichtlippe 26' gegen die In-Oberhalb und unterhalb des Flügelrads 46 befinden nenseite des Gehäuses 10 gepreßt wird Bei dieser Aussich in bekannter Weise radial verlaufende Staurippen führungsform ist der ideale Zustand erreicht daß sämtli-96 bzw. 98, die bei dem erfindungsgemäßen Durchfluß- so ehe. für die hydraulischen Eigenschaften des Durchflußmengenmesser von den Wandbereichen zwischen den mengenzählers bestimmenden Merkmale in dem ohne g Auslaßöffnungen 88a bis 88/gebildet werden. weiteres austauschbaren Meßkammereinsatz vereinigt t; Erfindungsgemäß sind außerdem die Entlüftungs-und sind.

If die Schmutzöffnung 74 bzw. 76 größer als die Öffnun- Die F i g. 11 und 12 zeigen, daß die zwischen den An-

-: gen des Filters 20, so daß gewährleistet ist daß nur 55 Strömöffnungen stehenbleibenden Bereiche der Um-

::- solche Schmutzpartikel das Filter 20 passieren können, fangswand 42 bzw. 42' keinerlei spitzwinklige Kanten

f| die auf alle Fälle über die öffnungen 74 und 76 die aufweisen, da diese durch Abrundungen R oder Abfla-

p Einströmkammer 38 wieder verlassen können. chungen Fersetzt worden sind.

fr Alle Teile des Meßkammereinsatzes 28, eventuell mit Bei der dritten Ausführungsform gemäß den F i g. 13

f. Ausnahme der Flügelradachse 48 sowie der Lager für 60 und 14 wurden die Auslaßöffnungen 88a bis 88/ durch

% das Flügelrad und der Magnetkupplung 84, sind erfin- derart schräg gestellte, schlitzförmige Auslaßöffnungen

% dungsgemäß als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet 88" ersetzt daß sich das Flügelrad in der Draufsicht im

ti. und lassen sich deshalb billig mit großer Präzision ferti- Uhrzeigersinn dreht wenn die Flüssigkeit entsprechend

y_: gen. Da der Meßkammereinsatz alle für die hydrauli- den in die Fig. 13 eingezeichneten Pfeilen den Zähler

(. sehen Eigenschaften des Durchflußmengenzählers ent- 65 rückwärts durchströmt — bei normaler Durchströmung

k\ scheidenden Bestandteile umfaßt müssen an die Genau- (s. F i g. 2) dreht sich das Flügelrad im Gegenuhrzeiger-

'■ igkeit des Außengehäuses 10 keine größeren Anforde- sinn.

runeen eestellt werden. Gestaltet man also die Auslaßöffnungen so, daß sie

!3

bei umgekehrter Durchströmung des Zählers einen Drall der die Flügelradkammer durchströmenden Flüssigkeit erzeugen, kann der Zähier rückwärts zählen, wie dies üblicherweise gefordert wird. Ein mit dem zuletzt erwähnten Merkmal versehener, erfindungsgemäßer 5 Durchflußmengenzähler läßt sich aber auch so einsetzen, daß er mit dem vorstehend als Abflußstutzen bezeichneten Stutzen 14 an dem Flüssigkeitszulauf angeschlossen wird, ohne daß auf die Vorteile der Erfindung verzichtet werden muß. 10

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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20

25

30

35

40

45

50

60 65

Claims

Patentansprüche:

1. Durchflußmengenzähler für Flüssigkeiten mit einem becherförmigen Außengehäuse, welches an seinem Umfang einander ungefähr gegenüberliegend eine Zufluß- und eine Abflußöffnung aufweist, sowie mit einem in das Außengehäuse eiiisetzbaren Meßkammereinsatz, welcher eine Flügelradkammer und eine diese umfassende Einströmkammer bildet, wobei die letztere in ihrem mittleren Bereich eine mit der Zufltißöffnung in Verbindung stehende Einlaßöffnung aufweist und in der ersteren ein Flügelrad mit zum Boden des Außengehäuses ungefähr senkrechter Rotationsachse drehbar gelagert ist, sowie mit einer zur Flügelradachse insbesondere konzentrischen Flügelradkammer-Umfangswand in der sich mehrere, gegenüber der radialen Richtung in Umlaufrichtung jeweils gleichsinnig geneigte Anströmöffnungen befinden, und mit mindestens einer mit der Abflußöffnung in Verbindung stehenden Auslaßöffnung der Flügelradkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsquerschnitte der Einströmkammer (38; 38') zu beiden Seiten ihrer Einlaßöffnung (72; 72') in Strömungsrichtung bis zu einem Abschluß des jeweiligen Einströmkammerzweigs abnehmen und die Flügelradkammer (40) in Achsrichtung zu beiden Seiten der Anströmöffnungen (44a bis 44/? jeweils mindestens eine Auslaßöffnung (88a bis 88/; 88") aufweist

2. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der Einströmkammer (38; 38') unmittelbar vor jeder Anströmöffnung (44a bis 44$ dividiert durch den Strömungsquerschnitt der Einströmkammer unmittelbar vor der ersten Anströmöffnung (44a bzw. 44d) der betreffenden Kammerseite zumindest ungefähr

beträgt, wobei m die Gesamtzahl der Anströmöffnungen einer Kammerseite und π die Zahl derjeni- « gen Anströmöffnungen bedeutet, die auf dieser Kammerseite vor der betreffenden Anströmöffnung liegen.

3. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die die Flügelradkammer (40) verlassen- de Flüssigkeit sowohl von den oberen als auch von den unteren Auslaßöffnungen (88a bis 88/} jeweils ein Strömungspfad zur Abflußöffnung (18) führt und daß die Strömungsquerschnitte dieser Strömungspfade in Richtung auf die Abflußöffnung zunehmen.

4. Zähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Strömungspfade für die die Flügelradkammer (40) verlassende Flüssigkeit von der Einströmkammer (38) durch eine Trennwand (68,70) getrennt ist, die, senkrecht zur Flügel- radachse (48) sowie zur Verbindungslinie von Zufluß- und Abflußöffnung (16,18) gesehen, schräg zu einer zur Flügelradachse senkrechten Ebene verläuft.

5. Zähler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmkammer (40) in Richtung der Flügelradachse (48) beidseitig durch Trennwände (68,70) begrenzt wird, die in Richtung zur Abflußöffnung (18) schräg aufeinander zulaufen.

6. Zähler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umfangswand (42) der Einströmkammer (38) in Richtung der Flügeiradachse (48) an der Trennwand (68,70) endet.

7. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einlaßöffnung (72) hin geneigten Anströmöffnungen (44a, 44b, 44c) einen kleineren Gesamtquerschnitt aufweisen als die von der Einlaßöffnung wegweisenden Anströmöffnungen (44c/bis 44/Jt

8. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flügelradkammer (40) in Richtung der Fiügelradachse (48) beidseitig begrenzenden Stirnwänden (49, 50) jeweils mehrere Auslaßöffnungen (88a bis 88/? vorgesehen sind, wobei die der Abflußöffnung (18) näher liegenden Auslaßöffnungen (z. B. 88c; 86f) einen kleineren Querschnitt aufweisen als die fernerliegenden.

9. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Umfangswand (36) der Einströmkammer (38) relativ zur Flügelradachse (48) exzentrisch angeordnet und zur Zuflußöffnung (16) hin verlagert ist

10. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmkammer (38) die Flügelradkammer (40) nur teilweise umfaßt und zwischen der letzteren und der Abflußöffnung (18) eine Abströmkammer (94) vorgesehen ist, über die die Auslaßöffnungen (88a bis 88flmit der Abflußöffnung (18) verbunden sind.

11. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einströmkammer (38) in Richtung der Flügelradachse (48) beidseitig begrenzenden Stirnwänden (68, 70) zumindest im Bereich der Einlaßöffnung (72) oben mindestens eine Entlüftungs- und unten mindestens eine Schwerschmutzöffnung (74, 76) vorgesehen sind.

12. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der in einer Umfangswand (36') der Einströmkammer (38') liegenden Einlaßöffnung (72') ein Filter (20') angeordnet ist.

13. Zähler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß ein die Einström- und die Flügelradkammer bildendes Gehäuse des Meßkammereinsatzes (28') quer zur Flügeiradachse (48) und durch die Einlaßöffnung (72') hindurch geteilt ist und daß das Filter (20') eine gegen das Außengehäuse (10) anlegbare Dichtlippe (26') aufweist sowie als gesondertes Teil ausgebildet und in die Einlaßöffnung (72') eingesetzt ist

14. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungen der Anströmöffnungen (44a bis 44f) und/oder der Auslaßöffnungen (88a bis SSf) keine spitzwinkligen Kanten aufweisen.

15. Zähler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die sich infolge des schrägen Verlaufs der Anströmöffnungen (44a bis 44f) ergebenden spitzwinkligen Kanten der Flügelradkammer-Umfangswand (42) durch — im Schnitt quer zur Flügeiradachse — Abflachungen (F) mit einer Breite von ca. 0,5 bis 1 mm oder durch Radien (R) von ca. 0,2 bis 0,5 mm ersetzt wurden.

16. Zähler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (88") bezüglich der Umlaufrichtung des Flügelrads (46) so geneigt sind, daß sich bei einer Anströmung des Zählers durch die Abflußöffnung (18) ein der normalen Drehrich-

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tung des Flügelrads entgegengerichtetes Drehmo- Mindestdurchflußmenge je Zeiteinheit haben; es ist

ment ergibt aber leicht einzusehen, daß wegen des in Strömungsrichtung gesehen überall ungefähr gleichen Quer-

schnitte der Einströmkammer die Strömungsgeschwin-

5 digkeit der Flüssigkeit in der Einströmkammer mit der Entfernung von der Zuflußöffnung des Außengehäuses

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmengenzähler abnimmt. Entsprechendes gilt für die abströmende Flüs-

für Flüssigkeiten mit einem becherförmigen Außenge- sigkeit im Bereich zwischen den Auslaßöffnungen der

häuse, welches an seinem Umfang einander ungefähr Flügelradkammer und der Abflußöffnung des Außenge-

gegenüberlisgend eine Zufluß- und eine Abflußöffnung ίο häuses. Eine weitere Unsymmetrie der Belastung der

aufweist sowie mit einem in das Außengehäuse einsetz- Flügelradlager bringt der Umstand mit sich, daß bei den

baren Meßkammereinsatz, welcher eine Flügelradkam- bekannten Durchflußmengenzählern die Flüssigkeit un-

mer und eine diese umfassende Einströmkammer bildet ten in die Flügelradkammer einströmt und diese in ih-

wobei die letztere in ihrem mittleren Bereich eine mit rem ofjeren Bereich verläßt, so daß das Flügelrad —

der Zuflußöffnung in Verbindung stehende Einlaßöff- 15 sieht man einmal von der Strömungskomponente in

nung aufweist und in der ersteren ein Flügelrad mit zum Umlaufrichtung ab — von unten nach oben angeströmt

Boden des Außengehäuses ungefähr senkrechter Rota- wird.

tionsachse drehbar gelagert ist, sowie mit einer zur Flü- Die bekannten Konstruktionen haben aber noch weigelradachse insbesondere konzentrischen Flügelrad- tere Nachteile: Da die Flügelradkammer unten einen kammer-Umfangswand, in der sich mehrere, gegenüber 20 mit sogenannten Staurippen versehenen Boden aufder radialen Richtung in Umlaufrichtung jeweils gleich- weist, neigt in den Durchflußmengenzähler eintretender sinnig geneigte Anströmöffnungen befinden, und mit Schmutz dazu, sich am Boden der Flügelradkammer und mindestens einer mit der Abflußöffnung in Verbindung damit im Bereich des einen Flügelradlagers anzusamstehenden Auslaßöffnung der Flügelradkammer. Die mein. Außer der Beeinträchtigung dieses Lagers wird Erfindung betrifft insbesondere solche Durchflußmen- 25 dadurch die Wirkung der Staurippen vermindert Fergenzähler, die für die Messung des Verbrauchs von ner bedingen die scharfen Kanten an den Enden der Kalt-, Warm- und Heißwasser sowie als Volumenmeß- gegenüber der radialen Richtung geneigten Anströmteil für Wärmemengenzähler eingesetzt werden. und Auslaßöffnungen bzw. -kanäle spitzwinklig auslau-

Bei einem bekannten, von der Firma Wassermesser fende Teile der Spritzgußwerkzeuge für die Herstellung fabrik Andrae GmbH & Co. auf den Markt gebrachten 30 der als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildeten Be-Durchflußmengenzähler der vorstehend erwähnten Art standteile des Meßkammereinsatzes; da man den letztebildet der Meßkammereinsatz zusammen mit einem be- ren aus Gründen der geforderten Festigkeit, Stabilität cherförmigen Außengehäuse die Einströmkammer, und und Temperaturbeständigkeit jedoch am besten aus da der Meßkammereinsatz derart im Außengehäuse an- Glasfaser-verstärkten Kunststoffen herstellt, bei deren geordnet ist, daß sich die Rotationsachse des Flügelrads 35 Verarbeitung sich ein gewisser Verschleiß der Spritzim Zentrum des Außengehäuses befindet, hat die Ein- gußwerkzeuge nicht vermeiden läßt, wirkt sich dieser Strömkammer — in Richtung der Flügelradachse gese- Verschleiß an scharfkantigen bzw. spitzwinklig auslaufhen — ungefähr die Form eines Teils eines zur Flügel- enden Werkzeugteilen verhältnismäßig rasch aus, so radachse konzentrischen Kreisrings. Die in der gleich- daß in der Großserienfertigung eine Identität der hergezeitig die Umfangswand der Flügelradkammer bilden- 40 stellten Teile und damit der meßtechnischen Eigenden Umfangswand des Meßkämmereinsatzes befindli- schäften nicht gewährleistet ist.
chen Anströmöffnungen sind sämtlich gleich ausgebil- Der Konstrukteur eines anderen bekannten Durchdet und dimensioniert; sie befinden sich im unteren Teil flußmengenzählers (DE-OS 24 30 904) hat zwar erkannt, der Flügelradkammer-Umfangswand, in deren oberem daß es für die meßtechnischen Eigenschaften eines Bereich mehrere, über den Umfang der Flügelradkam- 45 Durchflußmengenzählers entscheidend ist, das Flügeimer gleichmäßig verteilte Auslaßöffnungen angeordnet rad gleichmäßig zu beaufschlagen, jedoch ist gerade sind. Diese allgemein übliche Gestaltung und Anord- dies bei dem bekannten Zähler nicht der Fall: Er besitzt nung der Einströmkammer sowie der Anström- und eine als Meßkammereinsatz ausgebildete Flügelrad-Auslaßöffnungen führt unter anderem infolge einer un- kammer, die in ein becherförmiges Außengehäuse einsymmetrischen Anströmung des Flügelrads zu einer un- 50 gesetzt ist und mit dessen Umfangswand eine Einströmsymmetrischen Belastung der Flügelradlager und damit kammer bildet, deren Querschnitt in Flügelrad-Umlaufzu nicht-optimalen meßtechnischen Eigenschaften der richtung stetig abnimmt Infolgedessen besitzt die Rebekannten Durchflußmengenzähler, und zwar aus fol- sultierende der auf die Flügelradachse wirkenden Kräfgenden Gründen: te eine beträchtliche, quer zur Flügelradachse verlau-

Da bei den bekannten Durchflußmengenzählern die 55 fende Komponente. Die in der Umfangswand der Flü-Anströmöffnungen sämtlich gleich dimensioniert und in gelradkammer vorgesehenen Anströmöffnungen sind gleicher Weise gegenüber der radialen Ricntung ge- sämtlich gleich groß und radial ausgerichtet Die in die neigt sind, bieten die auf der einen Seite der durch die Flügelradkammer einströmende Flüssigkeit verläßt die Flügelradachse und die Zentren der Zufluß- sowie die Flügelradkammer ausschließlich durch in deren oberem Abflußöffnung des Außengehäuses verlaufenden Ebene ω Bereich vorgesehene Auslaßöffnungen, so daß die Reliegenden Anströmöffnungen der Flüssigkeit einen gru- sukierende der auf das Flügelrad ausgeübter. Kräfte ßeren Strömungswiderstand als die auf der anderen Sei- auch el.-.e nach oben gerichtete Komponente aufweist. te dieser Ebene befindlichen Anströmöffnungen, so daß Bei diesem bekannten Durchflußmengenzähler werden das Flügelrad schon aus diesem Grund unsymmetrisch also die Lager für die Flügelradachse einseitig und auangeströmt wird. Ferner haben Messungen gezeigt, daß 65 ßtrdem das obere La™er stärker als das untere Lager auch die Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit belastet, was zu den vorstehend bereits geschilderten vor den Anströmöffnungen einen Einfluß auf die BeIa- Nachteilen führt,
stung der Flügelradlager sowie auf die noch meßbare Nichts anderes gilt für ein bekanntes Gerät zur Mes-