CH700175B1 - Durchflussmesseinrichtung. - Google Patents

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CH700175B1
CH700175B1 CH01159/07A CH11592007A CH700175B1 CH 700175 B1 CH700175 B1 CH 700175B1 CH 01159/07 A CH01159/07 A CH 01159/07A CH 11592007 A CH11592007 A CH 11592007A CH 700175 B1 CH700175 B1 CH 700175B1
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fluid
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diameter
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CH01159/07A
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Michael Grange Vincent
Bernhard Funck
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Aquametro Ag
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Abstract

Die Durchflussmesseinrichtung ist für ein strömendes Fluid in einer Rohrleitung (3) bestimmt. Die Einrichtung weist ein Messrohr (4) auf, welches am Eintrittsbereich mit einem Konfusor (9) und am Austrittsbereich mit einem Diffusor (10) ausgestattet ist. Auf das Messrohr (4) ist ein Messgerät (1) aufgesetzt, von welchem Messsignale (14) in das Fluid ein- und/oder austreten. Der Konfusor (9) weist eine Verengung auf, welche 40% bis 80% des Nenndurchmessers der Rohrleitung (3) beträgt. Gleichzeitig ist das Messgerät in einem bestimmten Abstandsbereich (17, 25) vom Konfusor (9) entfernt angeordnet, wobei dieser Abstandsbereich (17, 25) eine Funktion des grössten Durchmessers (11) des Konfusors (9) ist. Diese Anordnung ermöglicht fehlerfreie und von Störungseinflüssen in der Strömung des Fluids unabhängige Durchflussmessungen.

Description


  [0001]    Die Erfindung betrifft eine Durchflussmesseinrichtung für ein strömendes Fluid in einer Rohrleitung, mit einem Messrohr mit einem zentralen Durchflusskanal sowie einem mit dem Messrohr verbundenen Durchflussmessgerät, wobei der Durchflusskanal am Eintrittsbereich einen Konfusor und am Austrittsbereich einen Diffusor aufweist.

  

[0002]    Derartige Messeinrichtungen dienen dazu, mittels eines Durchflussmessgerätes Durchflussmengen in Rohrleitungen zu messen, welche von einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit oder einem Gas, durchströmt werden. Aus EP-A2-0 708 313 ist eine derartige Durchflussmesseinrichtung bekannt, welche über Anschlussflanschen in eine Rohrleitung eingebaut werden kann. Ein Messrohr weist einen Durchflusskanal auf, welcher am Eintrittsbereich des Fluids einen Konfusor und am Austrittsbereich einen Diffusor aufweist. Als Durchflussmessgerät ist ein Ultraschall-Durchflussmessgerät vorgeschlagen, wobei zwei Ultraschallwandler vorgesehen sind. Diese sind in Fliessrichtung des Fluids voneinander beabstandet, und das Messrohr weist Reflektoren auf, um die Messsignale der Ultraschallwandler in die richtige Richtung umzulenken.

   Messeinrichtungen dieser Art haben den Nachteil, dass Störeinflüsse in der Strömung des Fluids, z.B. durch unsymmetrische Strömung, zu ungenauen und falschen Messungen führen. Insbesondere bei geprüften Durchflussmessgeräten, z.B. bei Wärmezählern, sind deshalb Prüfverfahren vorgeschrieben, welche Störungen in der Strömung des Fluids erzeugen und die Messgenauigkeit definieren. Diese Prüfverfahren sind in nationalen und internationalen Normen festgelegt. Für Wärmezähler findet beispielsweise die europäische Norm EN 1434 Anwendung. Bei der genannten vorbekannten Lösung wird deshalb vorgeschlagen, im Bereiche des Konfusors und über eine daran anschliessende Strecke im Durchflusskanal ein Drallblech einzubauen, welches nicht symmetrische Strömungen, z.B. Drall in der Strömung, beseitigen soll.

   Die Wirkung derartiger Drallbleche ist jedoch ungenügend, und sie erhöhen den Strömungswiderstand und sind aufwendig im Einbau in die Messeinrichtung. Für unterschiedliche Nenndurchmesser der Rohrleitung müssen unterschiedliche Drallbleche eingesetzt werden und deren Form und Gestaltung muss durch aufwendige Versuche ermittelt werden. Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt, welche Einbauten in die Rohrleitung oder das Messrohr beschreiben, um Störeinflüsse in der Strömung des Fluids zu beheben oder die Strömung gleichzurichten. Diese Einrichtungen sind alle technisch aufwendig und haben einen hohen Herstellungsaufwand zur Folge, und sie erhöhen den Strömungswiderstand. Trotzdem ist die Reduktion der Störeinflüsse und damit der Messfehler in vielen Fällen nicht befriedigend.

   Je nach Art der Einbauten zur Strömungsberuhigung muss die Anordnung der Messeinrichtung am Messrohr durch Versuche ermittelt werden, und sie verändert sich auch noch bei unterschiedlichen Nenndurchmessern der Rohrleitung.

  

[0003]    Es ist auch bekannt, an Stelle eines Ultraschall-Messgerätes eine Durchflussmessung nach dem Prinzip der magnetischen Induktion zu verwenden. Derartige Geräte werden als MID-Messgeräte bezeichnet, und eine entsprechende Messeinrichtung ist beispielsweise aus US-A-4 290 312 bekannt. Auch bei Verwendung derartiger MID-Messeinrichtungen werden in die Rohrleitung und/oder das Messrohr zusätzliche mechanische Einrichtungen eingebaut, um die Strömung des Fluids gleichzurichten und Störeinflüsse zu reduzieren. Dabei treten die gleichen Nachteile auf wie bereits oben beschrieben.

  

[0004]    Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Durchflussmesseinrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher keine zusätzlichen Einbauten in der Rohrleitung und/oder dem Durchflusskanal notwendig sind und welche eine einfache Konstruktion aufweist, bei welcher die Störeinflüsse in der Strömung des Fluids auf ein zulässiges Mass reduziert werden, bei welcher das Durchflussmessgerät am Messrohr eine Position aufweist, in welcher die Störeinflüsse in der Strömung des Fluids minimal sind und keine störenden Messfehler verursachen, und die Messfehler sollen so gering sein, dass die Normvorschriften z.B. gemäss der europäischen Norm EN 1434 mindestens erfüllt sind.

  

[0005]    Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nach den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.

  

[0006]    Die erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung macht von der Erkenntnis Gebrauch, dass die Störeinflüsse in der Strömung, insbesondere verursacht durch unsymmetrische Strömung, reduziert und damit die Messfehler auf eine zulässige Grenze vermindert werden können, und zwar wenn der Konfusor am Eintrittsbereich des Durchflusskanals erfindungsgemäss dimensioniert und gestaltet wird und gleichzeitig die Position des Messgerätes bzw. der Messsignale am Messrohr nach einer erfindungsgemässen Funktion in Abhängigkeit von den Abmessungen des Konfusors gewählt wird. Dazu sind keine zusätzlichen und aufwendigen mechanischen Einbauten im Messrohr und/oder in der Rohrleitung notwendig.

   Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass der grösste Durchmesser des Konfusors dem Nenndurchmesser der Rohrleitung entspricht und der kleinste, bzw. reduzierte Durchmesser des Konfusors ein Mass zwischen 40% und 80% des Nenndurchmessers der Rohrleitung aufweist. Die Messsignale des Messgerätes treten in einem ersten Übergangsbereich in das Fluid ein und/oder aus, welcher einen vorbestimmten Abstand zu einer Ebene aufweist, welche eine Normalebene zur Fliessrichtung des Fluids ist und in welcher der kleinste Durchmesser des Konfusors liegt. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass dieser Abstand in einem Bereich liegt, welcher etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers des Konfusors beträgt, wobei dieser Durchmesser dem Nenndurchmesser der Rohrleitung entspricht.

   Die genaue Position innerhalb dieses Bereiches ist, insbesondere bei Ultraschall-Messeinrichtungen, in an sich bekannter Weise von verschiedenen Faktoren abhängig, wie dem Material des Messrohres, der Art des Fluids, der Oberflächenbeschaffenheit des Messrohres, etc. Damit ist die Position, in welcher die Messsignale des Messgerätes in das Fluid ein- und/oder austreten sowohl bei der Verwendung von Ultraschallmessgeräten wie auch von MID-Messgeräten bestimmt.

  

[0007]    Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass der Konfusor einen Kegelstumpfmantel bildet und der Scheitelwinkel des zugehörigen Kegels mindestens 10[deg.] und maximal 100[deg.] beträgt. Veränderungen des Scheitelwinkels des Kegels innerhalb dieses Bereiches haben praktisch keinen Einfluss auf die Veränderung der relativen Abweichung im Messfehler im Bereiche des nachfolgenden Messgerätes. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Scheitelwinkel des Kegels von etwa 14[deg.], da in diesem Bereich der Druckverlust im Wesentlichen kompensiert wird. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung des Konfusors, bei welcher der kleinste Durchmesser des Konfusors etwa 65-67% des grössten Durchmessers des Konfusors beträgt.

   Bei der Wahl dieser Durchmesserverhältnisse am Konfusor ergibt sich eine optimale Reduktion der Störeinflüsse in der Strömung des Fluids, wobei insbesondere asymmetrische Strömungen so beeinflusst werden, dass sie im Bereiche des Messgerätes keine unzulässigen Abweichungen im Messfehler zur Folge haben. Nach dem Durchlaufen des Bereiches mit dem Messgerät nehmen die Störeinflüsse in der Strömung des Fluids wieder zu. Bei der Kombination dieses Durchmesserverhältnisses am Konfusor mit einem Scheitelwinkel des Kegels von etwa 14[deg.] ergibt sich eine besonders vorteilhafte Lösung mit einer optimalen Reduktion der Störeinflüsse und damit der Messfehler im Bereiche des Messgerätes. Diese Anordnung ergibt einen langgestreckten Konfusor.

   Wenn kürzere Baumasse des Konfusors gewünscht werden, kann ein grösserer Scheitelwinkel des Kegels gewählt werden, z.B. 35[deg.] oder ein anderer Wert bis gegen 100[deg.]. In gleicher Weise kann der Scheitelwinkel am Diffusor angepasst werden. Dabei entstehen Veränderungen der Druckverluste im strömenden Fluid. Diese Druckverluste können in an sich bekannter Weise minimiert werden, indem die bekannten Gestaltungsprinzipien für Venturirohre zur Anwendung gelangen. Grundsätzlich sollte der Diffusorwinkel so klein als möglich gewählt werden, auch wenn ein grosser Scheitelwinkel am Konfusor gewählt wird.

  

[0008]    Dabei wird der Druckverlust, welcher durch die Verengung entsteht, durch geeignete Auswahl der Scheitelwinkel am Konfusor und insbesondere am Diffusor in wesentlichem Ausmass kompensiert. Diese Technologie ist beispielsweise aus dem Fachbuch "Flow Measurement Engineering Handbook", R.W. Miller, 1983, McGraw-Hill Company (ISBN 0-07-042045-9) bekannt.

  

[0009]    Gemäss einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist das Messgerät ein Ultraschallmessgerät mit zwei Ultraschallwandlern. Der erste Ultraschallwandler ist dabei im Bereich des ersten Übergangsbereiches angeordnet, in welchem die Messsignale des Messgerätes in das Fluid ein- und/oder austreten. Der zweite Ultraschallwandler ist in Fliessrichtung des Fluids vom ersten Ultraschallwandler beabstandet und ist in einem zweiten Übergangsbereich angeordnet, in welchem die Messsignale dieses zweiten Ultraschallwandlers in das Fluid ein- und/oder austreten. Der Abstand zwischen den beiden Ultraschallwandlern ist dabei eine Funktion des Durchmessers des Messrohres, der Art des Fluids sowie anderer an sich bekannter Faktoren und kann in bekannter Weise ermittelt werden.

   Es wird weiter vorgeschlagen, dass sowohl der erste wie auch der zweite Übergangsbereich der Messsignale der beiden Ultraschallwandler in das Fluid, in einem Abstand von etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers des Konfusors, von der Ebene mit dem kleinsten Durchmesser des Konfusors angeordnet sind. Wenn die beiden Ultraschallwandler des Ultraschall-Messgerätes in dieser Weise am Messrohr angeordnet werden, befinden sie sich in einem Bereich, in welchem die Störeinflüsse in der Strömung in der gewünschten Weise reduziert sind und deshalb auch die Messfehler soweit reduziert werden, dass beispielsweise bei Wärmezählern die europäische Norm EN 1434 erfüllt werden kann.

   Dabei können die beiden Ultraschallwandler auf der gleichen Seite des Messrohres angeordnet sein und nach dem Reflexionsprinzip der Ultraschallstrahlen zusammenwirken, oder sie sind an gegenüberliegenden Seiten angeordnet und wirken nach dem Direktprinzip der Ultraschallstrahlen zusammen.

  

[0010]    Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät ein magnetisches Induktionsmessgerät (MID-Gerät) mit Magneten, welche ein Magnetfeld erzeugen, und Elektroden ist und die Magnete, bzw. das Magnetfeld und die Elektroden in einer Normalebene zur Fliessrichtung des Fluids angeordnet sind. Dabei ist diese Normalebene im Bereiche des ersten Übergangsbereiches der Messsignale in das Fluid angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung werden die Messsignale in bekannterweise durch die induzierte Spannung erzeugt, welche zwischen zwei sich gegenüberliegenden Elektroden am Messrohr abgegriffen wird. Beim Einsatz eines derartigen MID-Gerätes wird nur in einer Messebene gemessen und es ist nur ein erster Übergangsbereich von Messsignalen, welche vom Fluid ein- und/oder austreten, vorhanden.

  

[0011]    Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass beim Einsatz eines MID-Messgerätes der erste Übergangsbereich, bzw. die Ebene mit den Magneten und dem Magnetfeld sowie den Elektroden, zur Ebene mit dem kleinsten Durchmesser des Konfusors einen Abstand von etwa 100% des grössten Durchmessers des Konfusors aufweist. Diese Anordnung führt bei dieser Art von Messgeräten zu einer optimalen Reduktion der Messfehler bei Durchflussstörungen. Sie stellt gleichzeitig auch sicher, dass das Messgerät in einem Bereich des Messrohres angeordnet ist, in welchem die Störeinflüsse in der Strömung des Fluids maximal reduziert sind.

  

[0012]    Da die geometrische Ausgestaltung des Konfusors und auch die Anordnung der Messeinrichtung am Messrohr in Abhängigkeit vom Nenndurchmesser der Rohrleitung bestimmt sind, ergibt sich für jeden Nenndurchmesser einer Rohrleitung und die entsprechende Durchflussmesseinrichtung immer eine vorbestimmte Anordnung gemäss Erfindung. Dadurch wird auch bei der Durchflussmesseinrichtung für unterschiedliche Nenndurchmesser immer eine bestmögliche Reduktion der Störeinflüsse in der Strömung und eine minimale relative Abweichung im Messfehler bei Durchflussstörungen im Fluid gewährleistet.

   Zusätzlich zum Vorteil, dass weder in der Rohrleitung noch im Messrohr zusätzliche mechanische Einbauten notwendig sind, führt dies zu erheblichen Vereinfachungen bei der Konstruktion und beim Bau derartiger Durchflussmesseinrichtungen und es wird auch die Genauigkeit und Sicherheit der Durchflussmessung erhöht.

  

[0013]    Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein Ultraschall-Durchflussmessgerät mit einem erfindungsgemässen Messrohr mit Konfusor im Längsschnitt und in schematischer Darstellung, und


  <tb>Fig. 2<sep>ein Magnetinduktions-Durchflussmessgerät mit einem Messrohr mit Konfusor in einem Längsschnitt.

  

[0014]    Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung mit einem Ultraschall-Durchflussmessgerät 1 in einem Längsschnitt und in schematischer Darstellung. Dabei ist die Durchflussmesseinrichtung über Verbindungsflansche 34 in eine Rohrleitung 3 eingebaut. Durch diese Rohrleitung 3 strömt ein Fluid, z.B. Wasser, in Richtung des Pfeiles 8. Die Durchflussmesseinrichtung weist ein Messrohr 4 mit einem Durchflusskanal 5 auf. Am Eintrittsbereich 6 des Durchflusskanals 5, bzw. des Messrohres 4, an welchem das Fluid in den Durchflusskanal 5 eintritt, ist ein Konfusor 9 ausgebildet. Dieser Konfusor 9 weist an der Eintrittsseite des Fluids einen grössten Durchmesser 11 auf, wobei dieser grösste Durchmesser 11 des Konfusors 9 dem Nenndurchmesser 13 der Rohrleitung 3 entspricht.

   In Fliessrichtung 8 des Fluids konvertiert der Konfusor auf den kleinsten Durchmesser 12, welcher dem Durchmesser des Durchflusskanals 5 entspricht. Der Konfusor 9 bildet dabei einen Kegelstumpfmantel 18, welcher Teil eines gestrichelt dargestellten Kegelmantels mit einem Scheitelwinkel 19 ist. Dieser Scheitelwinkel 19 liegt zweckmässigerweise in einem Bereich zwischen 10[deg.] und 100[deg.], wobei im dargestellten Beispiel ein Scheitelwinkel 19 von 90[deg.] gewählt ist. Der kleinste Durchmesser 12 des Konfusors 9 weist dabei ein Mass 20 auf, welches zwischen 40% und 80% des Nenndurchmessers 13 der Rohrleitung 3, bzw. des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 beträgt. Im dargestellten Beispiel beträgt die Abmessung 20 des kleinsten Durchmessers 12 des Konfusors 950% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9. Mit diesen Angaben ist auch die Länge des Konfusors 9 bestimmt.

  

[0015]    Am Aussenmantel des Messrohres 4 ist das Durchflussmessgerät 1 angeordnet. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Ultraschallmessgerät mit zwei Ultraschallwandlern 21, 22. Dabei sind diese beiden Ultraschallwandler 21, 22 in Fliessrichtung 8 des Fluids voneinander beabstandet, und sie arbeiten im Reflexionsmodus. Es ist aber auch möglich, die beiden Ultraschallwandler im Direktmodus zu betreiben, wobei dann der zweite Ultraschallwandler 22 an der Gegenseite des Messrohres 4 angeordnet wäre. Der erste Ultraschallwandler 21 ist in einem vorbestimmten Abstand 17 zu einer Ebene 16 mit dem kleinsten Durchmesser 12 des Konfusors 9 am Messrohr 4 angebracht.

   Dieser Abstand 17 ist dabei durch einen ersten Übergangsbereich 15 bestimmt, welcher durch diejenige Stelle festgelegt ist, an welcher die Messsignale 14 des ersten Ultraschallwandlers 21 in das Fluid ein- und/oder austreten. Dieser erste Übergangsbereich 15 ist durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Der Abstand 17 dieses ersten Übergangbereiches 15 von der Ebene 16 mit dem kleinsten Durchmesser 12 des Konfusors 9 liegt dabei in einem Bereich, welcher etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 entspricht. Der grösste Abstand von 200% kann nur benutzt werden, wenn nur ein Ultraschallwandler vorhanden ist (Doppler-Verfahren).

   Wenn wie im dargestellten Beispiel zwei voneinander beabstandete Ultraschallwandler 21, 22 vorhanden sind, werden beide Ultraschallwandler 21, 22 innerhalb des Bereiches von etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 angeordnet. Die Messsignale 23 des zweiten Ultraschallwandlers 22 treten dabei in einem zweiten Übergangsbereich 24 in das Fluid ein und/oder aus. Dieser zweite Übergangsbereich 24 ist ebenfalls durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Dabei ist dieser zweite Übergangsbereich 24, welcher die Position des zweiten Ultraschallwandlers 22 festlegt, mit einem Abstand 25 von der Ebene 16 mit dem kleinsten Durchmesser 12 des Konfusors 9 bestimmt. Dieser Abstand 25 beträgt maximal bis etwa 200% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9.

   Der Abstand 17 des ersten Übergangbereiches 15 des ersten Ultraschallwandlers 21 kann zum Beispiel mit 30% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9, bzw. des Nenndurchmessers 13 der Rohrleitung 3 festgelegt werden. Der Abstand zwischen den beiden Ultraschallwandlern 21, 22 und damit der Abstand 25 des zweiten Übergangsbereiches 24 von der Ebene 16 ergibt sich dann in bekannter Weise aus den technischen Gegebenheiten des Ultraschallmessgerätes 1, insbesondere dem Ein- und/oder Austrittswinkel der Messsignalstrahlen 14, 23 gegenüber den Oberflächen des Messrohres 4. Im Weiteren aber auch aus den Faktoren wie Material des Messrohres 4, Beschaffenheit der Oberfläche des Durchflusskanals 5 und der Art des Fluids.

   Die technischen Gegebenheiten des Ultraschallmessgerätes 1 werden dazu so festgelegt, dass die beiden Ultraschallwandler 21, 22 immer innerhalb der beiden vorgegebenen Grenzen der Abstände 17, bzw. 25 von etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 angeordnet sind.

  

[0016]    Die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Konfusors 9 reduziert allfällige Störeinflüsse in der Strömung, z.B. durch unsymmetrische Strömung, und die beiden Ultraschallwandler 21, 22 sind in einem Bereich des Messrohres 4 angeordnet, in welchem die Störeinflüsse so weit reduziert sind, dass keine unzulässigen Abweichungen der Messfehler auftreten. Die erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung kann somit in einfacher Weise geeicht werden und erfüllt die Bedingungen der nationalen und internationalen Normen wie beispielsweise der europäischen Norm EN 1434.

   Eine optimierte Reduktion der Störeinflüsse bei gleichzeitig minimalem Druckverlust in der Strömung ergibt sich, wenn für den Scheitelwinkel 19 des Kegelmantels 18 am Konfusor 9 ein Winkel von 14[deg.] gewählt wird und gleichzeitig der kleinste Durchmesser 12 des Konfusors 9 eine Abmessung 20 von 65% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 bzw. des Nenndurchmessers 13 der Rohrleitung 3 aufweist. Bei dieser Auswahl der geometrischen Abmessungen wird die Baulänge des Konfusors 9 nicht ungewöhnlich lang.

  

[0017]    Am Austrittsbereich 7 des Fluids aus dem Messrohr 4 ist ein Diffusor 10 angeordnet, welcher im dargestellten Beispiel die gleichen Abmessungen aufweist wie der Konfusor 9. Durch die Verengung zwischen Rohrleitung 3 und Messrohr 4 treten bekanntlich Druckverluste auf, wobei diese Druckverluste in an sich bekannter Weise durch Veränderung der Scheitelwinkel am Konfusor 9 und insbesondere am Diffusor 10 wesentlich kompensiert werden können. Dazu werden Kenntnisse angewendet, wie sie dem Fachmann aus dem Anwendungsgebiet der Venturirohre bekannt sind (siehe "Flow Measurement Engineering Handbook", R.W. Miller, 1983, McGraw-Hill Company, ISBN 0-07-042045-9). Die Länge der Durchflussmesseinrichtung zwischen dem Eintrittsbereich 6 und dem Austrittsbereich 7 ist ebenfalls durch die entsprechenden Normen, beispielsweise die europäische Norm EN 1434, bestimmt.

   So ist beispielsweise für einen Nenndurchmesser 13 von 50 mm und bei einer Flanschverbindung eine Gesamtlänge von 300 mm vorgegeben. Für andere Nenndurchmesser sind gemäss den Normen, beispielsweise der europäischen Norm, andere Längen bestimmt bzw. vorgeschrieben.

  

[0018]    In Fig. 2 ist eine erfindungsgemässe Durchflussmesseinrichtung dargestellt, welche mit einem Magnetinduktions-Durchflussmessgerät 2 ausgestattet ist. Derartige Geräte werden abgekürzt als MID-Geräte bezeichnet. Das MID-Durchflussmessgerät 2 weist zwei sich gegenüberliegende Magnete 26 auf, welche je aus einer Spule 27 und einem Kern 28 bestehen. Bei den Magneten 26 handelt es sich um Elektromagnete, welche mit nicht dargestellten elektrischen Zuleitungen versehen sind. Die beiden Magnete 26 sind am Messrohr 4 angeordnet, wobei die gesamte Anordnung von einem Gehäuse 31 umgeben ist. Zwischen den beiden Magneten 26 wird ein Magnetfeld aufgebaut, welches rechtwinklig zur Fliessrichtung 8 des Fluids im Durchflusskanal 5 des Messrohres 4 steht.

   Bekanntlich wird durch das Fluid, welches in Richtung des Pfeiles 8 durch das Magnetfeld strömt, eine Spannung induziert, welche mit Elektroden 29 abgegriffen und gemessen werden kann. Im dargestellten Beispiel sind zwei Elektroden 29 angeordnet, welche gegenüber den Magneten 26 um 90[deg.] versetzt sind, wobei die beiden Elektroden 29 ebenfalls gegenüberliegend im Messrohr 4 angeordnet sind. Sowohl die Magnete 26 wie auch die Elektroden 29 sind in einer Normalebene 30 zur Strömungsrichtung 8 des Fluids angeordnet. Dabei entspricht diese Normalebene 30 dem zu Fig. 1beschriebenen ersten Übergangsbereich 15, in welchem die Messsignale in das Fluid ein- und/oder austreten. Im vorliegenden Beispiel werden die Messsignale durch die induzierte Spannung erzeugt und über die Elektroden 29 abgeleitet.

  

[0019]    Der Durchflusskanal 5 im Messrohr 4 weist am Eintrittsbereich 6 einen Konfusor 9 auf, welcher in gleicher Weise gestaltet ist, wie bereits zu Fig. 1beschrieben. Am Austrittsbereich 7 des Durchflusskanals 5 bzw. des Messrohres 4 ist auch hier ein Diffusor 10 ausgebildet. In diesem Beispiel beträgt der Scheitelwinkel am Diffusor 10 16[deg.]. Als Verbindungselemente 32, 33 zu der nicht dargestellten Rohrleitung 3 sind am Gehäuse 31 beidseitig Schraubstutzen ausgebildet. Diese Verbindungselemente, bzw. Schraubstutzen 32, 33 weisen eine Durchgangsbohrung auf, welche dem Nenndurchmesser 13 entspricht. Der grösste Durchmesser 11 des Konfusors 9 ist gleich gross wie der Nenndurchmesser 13.

   Der kleinste Durchmesser 12 des Konfusors 9 weist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Abmessung 20 auf, welche zwischen 40% und 80% des Nenndurchmessers 13 der Rohrleitung 3, bzw. des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 beträgt. Im dargestellten Beispiel beträgt die Abmessung 20 des kleinsten Durchmessers 12 des Konfusors 9 67% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9. Der Scheitelwinkel 19 des Kegelstumpfmantels 18 beträgt 30[deg.].

  

[0020]    Wie im dargestellten Beispiel vorgesehen, ist normalerweise bei derartigen Durchflussmesseinrichtungen mit einem Magnetinduktions-Durchflussmessgerät 2 nur ein derartiges MID-Durchflussmessgerät 2 vorhanden. Die Normalebene 30, in welcher die Elektroden 29 liegen, weist zur Ebene 16, in welcher der kleinste Durchmesser 12 des Konfusors 9 liegt, einen Abstand 17 auf, welcher gemäss der Erfindung etwa 30% bis 200% des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9 bzw. des Nenndurchmessers 13 entspricht. Im dargestellten Beispiel beträgt der Abstand 17 100% des Nenndurchmessers 13 bzw. des grössten Durchmessers 11 des Konfusors 9.

   Auch bei dieser Ausführungsform reduziert der Konfusor 9 allfällige Störeinflüsse in der Strömung, z.B. durch unsymmetrische Strömung, und die Elektroden 29 sind in einem Bereiche des Messrohres 4 angeordnet, in welchem die Störeinflüsse so weit reduziert sind, dass keine unzulässigen Abweichungen der Messfehler auftreten. Auch diese Ausführungsform erfüllt die Bedingungen der nationalen und internationalen Normen, z.B. der europäischen Norm EN 1434, und sie kann ebenfalls in einfacher Weise geeicht werden. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist für einen Nenndurchmesser 13 von 15 mm bestimmt.

Claims (7)

1. Durchflussmesseinrichtung für ein strömendes Fluid in einer Rohrleitung (3), mit einem Messrohr (4) mit einem zentralen Durchflusskanal (5), sowie einem mit dem Messrohr (4) verbundenen Durchflussmessgerät (1; 2), wobei der Durchflusskanal (5) am Eintrittsbereich (6) des Fluids einen Konfusor (9) und am Austrittsbereich (7) einen Diffusor (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfusor (9) einen grössten Durchmesser (11) aufweist, welcher dem Nenndurchmesser (13) der Rohrleitung (3) entspricht, der kleinste Durchmesser (12) des Konfusors (9) ein Mass (20) zwischen 40% und 80% des Nenndurchmessers (13) der Rohrleitung (3) aufweist, Messsignale (14) des Messgerätes (1;
2) in einem ersten Übergangsbereich (15) in das Fluid ein- und/oder aus dem Fluid austreten und dieser Übergangsbereich (15) zu einer Ebene (16), welche eine Normalebene zur Fliessrichtung des Fluids ist und in welcher der kleinste Durchmesser (12) des Konfusors (9) liegt, in Fliessrichtung (8) des Fluids einen Abstand (17) aufweist, welcher 30% bis 200% des grössten Durchmessers (11) des Konfusors (9) entspricht.
2. Durchflussmesseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfusor (9) einen Kegelstumpfmantel (18) bildet und der Scheitelwinkel (19) des zugehörigen Kegels mindestens 10[deg.] und maximal 100[deg.] beträgt.
3. Durchflussmesseinrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelwinkel (19) des Kegels etwa 14[deg.] beträgt.
4. Durchflussmesseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Durchmesser (12) des Konfusors (9) eine Abmessung (20) von 65 bis 67% des grössten Durchmessers (11) des Konfusors (9) aufweist.
5. Durchflussmesseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät (1) ein Ultraschallmessgerät mit zwei Ultraschallwandlern (21, 22) ist, der erste Ultraschallwandler (21) im Bereiche des ersten Übergangsbereiches (15) angeordnet ist, der zweite Ultraschallwandler (22) in Fliessrichtung (8) des Fluids vom ersten Ultraschallwandler (21) beabstandet ist und Messsignale (23) dieses zweiten Ultraschallwandlers (22) in einem zweiten Übergangsbereich (24) in das Fluid ein- und/oder aus dem Fluid austreten, wobei dieser zweite Übergangsbereich (24) zur Ebene (16), welche eine Normalebene zur Fliessrichtung des Fluids ist und in welcher der kleinste Durchmesser (12) des Konfusors (9) liegt, einen maximalen Abstand (25) bis 200% des grössten Durchmessers (11) des Konfusors (9) aufweist.
6. Durchflussmesseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät (2) ein magnetisches Induktionsmessgerät mit Magneten (26), welche ein Magnetfeld erzeugen, und Elektroden (29) ist und diese Magnete (26) und die Elektroden (29) in einer Normalebene (30) zur Fliessrichtung (8) des Fluids angeordnet sind, wobei diese Normalebene (30) im Bereiche des ersten Übergangsbereiches (15), wo die Messsignale in das Fluid ein- und/oder aus dem Fluid austreten, angeordnet ist.
7. Durchflussmesseinrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übergangsbereich (15) mit der Ebene (30) der Magnete (26) und den Elektroden (29) zur Ebene (16), welche eine Normalebene zur Fliessrichtung des Fluids ist und in welcher der kleinste Durchmesser (12) des Konfusors (9) liegt, einen Abstand von etwa 100% des grössten Durchmessers (11) des Konfusors (9) aufweist.
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