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Einrichtung zur Durchflussmessung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Durchflussmessung, insbesondere bei pulsierenden Strömungen, mit zwei in einem Messkanal in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Messstellen und einem Messgerät zur Ermittlung der zwischen den beiden Messstellen vorhandenen Druckdifferenz sowie mit einem zwischen den Messstellen angeordneten und von einem drehzahlregelbaren Elektromotor getriebenen, den auftretenden Druckdifferenzen entgegenwirkenden Gebläse.
Bei der Durchflussmessung von Gasen und Flüssigkeiten mit Drosselgeräten, Staugeräten, Schwimmermessern und andern Messgeräten, bei welchen eine quadratische Beziehung zwischen dem Durchfluss und den Messkräften besteht, ist eine stationäre Strömung für den Erhalt richtiger Messergebnisse Voraussetzung. Bei pulsierenden Strömungen hingegen weichen die Messergebnisse erheblich vom tatsächlich vorhandenen Durchfluss ab. Diese Messfehler werden vor allem durch falsche Mittelwertbildung, zusätzlichen Energieaufwand im Drosselgerät und Änderung der Durchflusszahl während der Messung verursacht. Es ist zwar möglich, mit Hilfe eines rechnerischen Verfahrens den Fehler zufolge falscher Mittelwertbildung näherungsweise zu erfassen, ein verlässliches Ergebnis liefert aber auch dieses Verfahren nicht.
Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art soll der Fehler durch falsche Mittelwertbildung dadurch ausgeschaltet werden, dass der Messdruck an den beiden Messstellen mittels des Gebläses in gleicher Höhe gehalten und die Anzahl der Umdrehungen des Gebläselaufrades, die eine den Durchfluss proportionale Grösse darstellt, über die gesamte Messdauer summiert wird. Die Regelung der Drehzahl des Gebläsemotors erfolgt hiebei von Hand aus. Individuelle Einflüsse sowie auch die Trägheit dieser Art der Regelung gehen hier als unkontrollierbarer Fehler in das Messergebnis ein, so dass die verbesserte Mittelwertbildung nicht voll zur Geltung kommt und befriedigende Messergebnisse lediglich für im wesentlichen stationäre Strömungen erhalten werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte Einrichtung zur Durchflussmessung zu vervollkommnen, so dass präzise Ergebnisse auch bei stark pulsierenden Strömungen zu erwarten sind und individuelle Einflüsse ausgeschaltet werden. Dieser Aufgabe wird die Erfindung dadurch gerecht, dass die Drehzahl des Elektromotors bzw. des Gebläses über einen elektrischen Regelkreis in Abhängigkeit von der über ein U-Rohr-Manometer elektronisch erfassten Druckdifferenz selbsttätig geregelt ist. Dadurch wird bei jeder Abweichung von dem angestrebten Zustand gleichen Druckes an beiden Messstellen die Drehzahl des Gebläsemotors in dem Sinne beeinflusst, dass durch eine entsprechende Beschleunigung bzw.
Verzögerung des Flügelrades die Gleichheit der Drücke vor und hinter dem Flügelrad wiederhergestellt wird.
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kommen ausgeschaltet sind, ist ein wesentlich genaueres Messergebnis zu erzielen als mit Hilfe der er- wähnten bekannten Einrichtung. Um die Vorteile der erfindungsgemässen Einrichtung voll ausnutzen zu können, empfiehlt sich die Verwendung eines empfindlichen U-Rohr-Manometers mit z. B. photoelektrischer Abtastung der Menisken der Messflüssigkeit, da ein solches bereits auf kleinste Druckdifferenzen anspricht und daher raschen Druckschwankungen augenblicklich zu folgen vermag. Das Messergebnis wird in bekannter Weise durch Summieren der Gebläselaufradumdrehungen während der Messdauer erhalten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können im Bereich des Gebläselaufrades, z. B. Flügelrades in an sich bekannter Weise ein feststehender Impulsgeber und am Gebläselaufrad Indikatorteile angeordnet sein, die beim Vorbeibewegen am Impulsgeber in diesem eine der Drehzahl des Gebläselaufrades pro-
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portionale Anzahl Spannungsimpulse induzieren, die, gegebenenfalls über eine Untersetzerstufe, ein die Anzahl der Spannungsimpulse während der Messdauer registrierendes Zählgerät betätigen, welches vorzugsweise die direkte Ablesung der Durchflussmenge gestattet. Dieser Massnahme kommt im Rahmen der Erfindung insoferne besondere Bedeutung zu, da sie gestattet, durch exakte Registrierung der Umlaufzahl
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zunutzen und Fehler, wie sie sich z.
B. durch die Verwendung mechanischer Zählwerke oder anderer leistungsverzehrender Übertragungsmittel ergeben, auszuschalten.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. In einem die Messstrecke bildenden Messkanal 3 sind zwei in Strömungsrichtunghintereinander- liegende Messstellen vorgesehen, die aus je einer vom Messkanal 3 abzweigenden Druckleitung 8 bzw. 9 bestehen. Die Druckleitungen 8 und 9 stellen eine Verbindung zwischen der Messstrecke und dem in der Zeichnung nicht näher bezeichneten Differenzdrucbnessgerät her.
Im Bereich zwischen den beiden Messstellen ist im Inneren des Messkanales 3 koaxial zu diesem ein den Strömungsverhältnissen optimal angepasstes Flügelrad 1 angeordnet, welches von einem drehzahlregelbaren Elektromotor 2 angetrieben ist. Zur Erfassung und Registrierung der Anzahl der Flügelradumdrehungen während der Messdauer ist im Bereich des Flügelrades 1 ein feststehender Impulsgeber 5 angeordnet, dem über eine Untersetzerstufe 6 ein Zähl-bzw. Registriergerät 7 nachgeschaltet ist. Das Flügelrad 1 ist an seinem Umfang mit einem oder mehreren Indikatorteilen 4 versehen, welche beim Vorbeigang am Impulsgeber 5, der z. B. aus einem Permanentmagneten und einer von dem Magnetfeld umschlossenen Geberspule besteht, in diesem eine der Drehzahl des Flügelrades 1 proportionale Anzahl Spannungsimpulse induzieren.
Diese Spannungsimpulse werden über die Untersetzerstufe 6 dem Zählgerät 7 zugeleitet. Vorteilhafterweise kann eine Abstimmung der Anzahl der Indikatorteile 4 des Flügelrades und des Übersetzungsverhältnisses fl : fg der Untersetzerstufe 6 in der Weise vorgenommen werden, dass eine unmittelbare Ablesung der Durchflussmenge am Zählgerät 7 möglich ist.
Um der eingangs gestellten Aufgabe, durch Regelung der Drehzahl des Gebläselaufrades 1 die zwischen den beiden Messstellen 8 und 9 vorhandene Druckdifferenz auszugleichen, gerecht zu werden, ist ein elektrischer Regelkreis 10 - 15 vorgesehen, dessen Aufbau und Funktionsweise nachstehend erläutert wird : Zur Impulsgabe beim Auftreten einer voreinstcllbaren Druckdifferenz zwischen den beiden Messstellen 8 und 9 wird ein empfindliches, möglichst trägheitsloses Differenzdruckmanometer 10, z. B., wie in der Zeichnung symbolisch angedeutet, ein U-Rohr-Manometer, verwendet. Dieses ist mit
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treten eines Differenzdruckes zwischen den Messstellen 8 und 9 anspricht.
In dem nachfolgenden Regler 13 wird von dem jeweils betätigten Schaltglied 11 bzw. 12 eine positive bzw. negative Spannung eingeschaltet. welche in dem angeschlossenen Stellglied 15, welches aus einem Motor-Potentiometer besteht, die Drehrichtung des Motor-Potentiometers und damit die Ausgangsspannung des Stell-
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könnenStellglieder, wie z. B. gesteuerte Gleichrichter, verwendet werden.
Die Ausgangsspannung des Stellgliedes 15 hat jene Grösse, die dem Motor 2 und damit dem Flügelrad 1 eine Winkelgeschwindigkeit erteilt, die das beabsichtigte Druckgleichgewicht zwischen den Messstellen 8 und 9 herstellt.
PATENTANSPRÜCHE :
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Messkanal in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Messstellen und einem Messgerät zur Ermittlung der zwischen den beiden Messstellen vorhandenen Druckdifferenz sowie mit einem zwischen den Messstellen angeordneten und von einem drehzahlregelbaren Elektromotor getriebenen, den auftretenden
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