Geschwindigkeits-Durchflussmengenmesser mit einstellbarem Regelkörper
Der Gegenstand dieser Erfindung betrifft einen Geschwindigkeits-Durchflussmengenmesser mit drehbarem Messorgan, bei welchem sich der Regelkörper in einem gesonderten Gehäuse befindet.
Die bisher verwendeten Methoden zur Messung der durchflossenen Menge haben viele Nachteile. So z. B. die zur Messung der Gasmenge benützten volumetrischen Gasmesser können praktisch nur für Stundenmengen bis zu 500 m3 gebaut werden, da für grö ssere Durchflussmengen ihre Abmessungen und Gewichte den praktischen Betriebseinsatz unmöglich machen.
Die volumetrischen Rotationsgasmesser sind für grössere Durchflussmengen ebenfalls unzulässig gross, schwer und störanfällig.
Auch andere Arten der Durchflussmengenmesser (Drosseleinrichtungen, Thomas-Rohre, Durchfluss Kniestücke und dergleichen) entsprechen nicht den Betriebsanforderungen.
Ganz anders verhält sich die Sache mit Geschwindigkeits-Durchflussmengenmessern. Bei diesen Geräten wird zur Mengenmessung das bekannte Prinzip der Strömung durch verengten Querschnitt ausgenutzt (wobei der Druckunterschied vor und nach dem verengten Querschnitt zum Betriebe des eigentlichen Mengenmessorgans verwendet wird). Bei Durchflussmengenmessern dieser Art sind die Nachteile der oben erwähnten volumetrischen Mengenmesser beseitigt.
Ihr einziger, jedoch sehr wichtiger Nachteil besteht in unbequemer Regelung und Einstellung, die zur Erzielung der erforderlichen Genauigkeit und des gewünschten Messbereiches unbedingt nötig ist. Ausserdem ist man gezwungen, eine grosse Menge verschiedener Typen dieser Geräte herzustellen, und zwar darum, weil die Durchflussquerschnitte der Drosseleinrichtung jeweils derjeniger Durchflussmenge entsprechen müssen, für welche das Gerät bestimmt ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Nachteile der bisherigen Geschwindigkeits-Durchflussmengen- messer zu beseitigen. Aus der Analyse der allgemein gültigen Grundgleichung der Durchflussvorgänge im verengten Querschnitt geht folgende Grundgleichung hervor:
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Hier bedeutet: G0 durchfliessende Menge F0 Durchflussquerschnitt Pl-P2 wirksamer Druck, welcher durch die Ein engung bzw.
Drosselung der Durchflussquer schnitte erzeugt wird K Konstante, welche die folgenden Einflüsse umfasst: a) spezifisches Gewicht der zu messenden Substanz; b) Gravitationsbeschleunigung; c) Durchflusskoeffizient, welcher der Rauhigkeit der inneren Oberfläche der Rohrleitung und der An ordnung der Drosseleinrichtung Rechnung trägt; d) Expansionskoeffizient, in welchem die thermody namischen Einflüsse des Durchflusses durch die
Drosseleinrichtung zusammengefasst sind.
Die Analyse der oben angeführten Grundgleichung führt zum Schluss, dass die Durchflussmenge nur durch Veränderung des Gliedes F0 (d. h. des Durchflussquerschnittes der Drosseleinrichtung) gesteuert werden kann, da das zweite Glied
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dieser Gleichung von der Grösse F0 selbst abhängig ist.
Der erfindungsgemässe Geschwindigkeits-Durchflussmengenmesser ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper, welcher den Durchfluss querschnitt der Drosseleinrichtung und dadurch auch die durchfliessende Menge auf die gewünschte Grösse regelt, in einem gesonderten Gehäuse ausserhalb des Gehäuses des Geschwindigkeits-Durchflussmengenmessers ange- ordnet ist. Es ist ersichtlich, dass diese Anordnung des Geschwindigkeits-Durchflussmengenmessers die Ausnützung kleiner und leichter Messgeräte ermöglicht, was wesentliche Ersparnisse an Werkstoffen und Anschaffungs- sowie auch Betriebskosten zur Folge hat.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt, welche einen axialen Schnitt durch einen Geschwindigkeits-Durchflussmengenmesser mit drehbarem Messorgan der durchflossenen Menge und mit dem Regelkörper zeigt.
In dem Durchflussmesser-Gehäuse 1 befindet sich die Drosseleinrichtung 2 mit dem drehbaren Messorgan 3, dessen Umdrehungen in die Anzeige desZählers 4 umgewandelt werden. Die Rippen 5 verbinden den inneren und den äusseren Teil 2 der Drosseleinrichtung. An der Einflussseite ist das Durchflussmesser-Gehäuse 1 mit Hilfe der normalisierten Flanschen mit dem Gehäuse 6, das den Regelkörper 7 enthält, verbunden. Dieses Gehäuse 6 ist mit einer schraubenförmigen Nut 8 versehen, in welcher der Regelkörper 7 gelagert ist. Der Regelkörper 7 ist in seinem unteren Teil mit Ausschnitten versehen, durch welche die Rippen 5 der Drosselvorrichtung hindurchgehen. Dadurch ist der Regelkörper 7 gegen Drehung gesichert und muss sich beim Drehen des Gehäuses 6 gegen über der Drosselvorrichtung verschieben.
Auf diese Weise wird der Durchflussquerschnitt der Drosseleinrichtung geändert, und zwar in einem Umfang, der zur Regelung des Durchflussmengenmessers innerhalb eines gewünschten Bereiches völlig ausreicht. Dadurch kommt man zu optimalen Beziehungen zwischen den Strömungsparametern und den Umdrehungen des Messorgans 3 mit gleichzeitiger Ausscheidung des Einflusses aller anderen Faktoren (z. B. der Rauhigkeit der inneren Oberfläche der Rohrleitung), welche die Strömung beeinflussen und welche gewöhnlich mit Koeffizienten berücksichtigt werden müssen.
Unerwünschte Manipulation mit dem Regelkörper wird durch Sicherstellung der eingestellten Lage der beiden Flanschen mit Hilfe der Plombe 9 verhindert.
Velocity flow meter with adjustable control body
The subject matter of this invention relates to a speed flow rate meter with a rotatable measuring element in which the regulating body is located in a separate housing.
The methods used to date for measuring the flow rate have many disadvantages. So z. B. the volumetric gas meters used to measure the gas volume can practically only be built for hourly volumes of up to 500 m3, since their dimensions and weights make practical use impossible for larger flow rates.
The volumetric rotary gas meters are also impermissibly large, heavy and prone to failure for larger flow rates.
Other types of flow meters (throttle devices, Thomas pipes, flow elbows and the like) also do not meet the operational requirements.
The situation is very different with velocity flow meters. In these devices, the well-known principle of flow through a narrowed cross-section is used to measure quantities (the pressure difference before and after the narrowed cross-section is used to operate the actual quantity measuring device). In flow meters of this type, the disadvantages of the above-mentioned volumetric flow meters are eliminated.
Their only, but very important, disadvantage is inconvenient regulation and adjustment, which is absolutely necessary to achieve the required accuracy and the desired measuring range. In addition, one is forced to manufacture a large number of different types of these devices, namely because the flow cross-sections of the throttle device must correspond to the flow rate for which the device is intended.
The present invention aims to eliminate the disadvantages of the previous velocity flow meters. The following basic equation emerges from the analysis of the generally valid basic equation of the flow processes in the narrowed cross section:
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Here: G0 flowing volume F0 flow cross section Pl-P2 effective pressure, which is caused by the constriction or
Throttling of the flow cross-sections is generated K constant, which includes the following influences: a) specific weight of the substance to be measured; b) gravitational acceleration; c) flow coefficient, which takes into account the roughness of the inner surface of the pipeline and the arrangement of the throttle device; d) Expansion coefficient, in which the thermodynamic influences of the flow through the
Throttle device are summarized.
The analysis of the above-mentioned basic equation leads to the conclusion that the flow rate can only be controlled by changing the element F0 (i.e. the flow area of the throttle device), since the second element
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of this equation depends on the quantity F0 itself.
The speed flow meter according to the invention is characterized in that the regulating body, which regulates the flow cross-section of the throttle device and thereby also the flow rate to the desired size, is arranged in a separate housing outside the housing of the speed flow meter. It can be seen that this arrangement of the velocity / flow rate meter enables the use of smaller and lighter measuring devices, which results in substantial savings in terms of materials and acquisition and operating costs.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing, which shows an axial section through a speed flow rate meter with a rotatable measuring element of the flowed amount and with the control body.
The flow meter housing 1 contains the throttle device 2 with the rotatable measuring element 3, the revolutions of which are converted into the display of the counter 4. The ribs 5 connect the inner and the outer part 2 of the throttle device. On the inflow side, the flow meter housing 1 is connected to the housing 6, which contains the control body 7, with the aid of the normalized flanges. This housing 6 is provided with a helical groove 8 in which the regulating body 7 is mounted. The regulating body 7 is provided in its lower part with cutouts through which the ribs 5 of the throttle device pass. As a result, the regulating body 7 is secured against rotation and must move relative to the throttle device when the housing 6 is turned.
In this way, the flow cross-section of the throttle device is changed, to an extent that is completely sufficient for regulating the flow rate meter within a desired range. This leads to optimal relationships between the flow parameters and the revolutions of the measuring element 3 with the simultaneous elimination of the influence of all other factors (e.g. the roughness of the inner surface of the pipeline) which influence the flow and which usually have to be taken into account with coefficients.
Undesired manipulation with the control body is prevented by ensuring the set position of the two flanges with the aid of the seal 9.