CH701684A2 - Durchflusssensor. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Durchflusssensor (1) zur Messung des Durchflussgewichtes eines pulverigen, körnigen, flockigen oder flüssigen Schüttstroms (2) im Bereich von 20 g/min bis 20 kg/min. Der Durchflusssensor (1) umfasst ein Gehäuseteil (3) zum dichten Anbringen an einen Durchflussmessadapter (4) sowie eine lange, vorzugsweise als Zunge (6) ausgestaltete Prallplatte (5), welche an einem Ende fest über einen Sensor (7) am Gehäuseteil (3) angebracht ist und mit der Zunge (6) während einer Messung in den Schüttstrom (2) ragt. Erfindungsgemäss ist die Prallplatte (5) derart dünn und biegeweich ausgestaltet, dass sie im Gebrauch durch den Schüttstrom (2) in eine Schwingung versetzt werden kann, wobei der Sensor (7) im Gebrauch die Schwingung der Prallplatte (5) erfassen kann.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Durchflusssensor zur Messung des Durchflussgewichtes eines pulverigen, körnigen, flockigen oder flüssigen Schüttstroms, umfassend ein Gehäuseteil zum dichten Anbringen an einen Durchflussmessadapter sowie eine Prallplatte, welche fest über einen Sensor am Gehäuse angebracht ist.

Stand der Technik

[0002] Durchflussmessungen von Medienströmen werden gebraucht, um beispielsweise beim Sandstrahlen die Zufuhrmenge der Festteilchen zu regulieren. Angewendet wird dies vor allem in der Flugzeug- und Fahrzeugindustrie, zum Verbessern der Dauerfestigkeit der verwendeten Bauteile.

[0003] Für diese Anwendungen werden in der Regel metallische Strahlmittel verwendet, damit auf der Basis von Induktionsänderungen von elektrischen Spulen mit entsprechender Auswerteelektronik gemessen werden konnte. Mit dieser Methode lässt sich aber kein Durchfluss von nichtmetallischen Strahlmitteln bestimmen.

[0004] Prallplattenwaagen sind bekannt, um grosse, nichtmetallische Durchflussmittel zu wiegen. So ist beispielsweise von der Firma MTS Messtechnik in Olsberg ein Gerät bekannt. Der Schüttgutstrom wird mit konstanter Fallhöhe durch eine Zulaufrutsche auf die Prallplatte geführt. Durch eine parallelogrammartige Aufhängung der Prallplatte wird die Beschleunigungskraft auf eine Wägeeinheit übertragen. Die Vorrichtung eignet sich zum Messen von Volumenströmen ab 26 kg/min.

[0005] Ein weiteres Gerät wird von der Firma Thermo Electron Corporation angeboten. Anwendungen sind Durchflussmessungen von Düngemittel, Zement, Kohle, Sand, Kies, Holzspäne, Salz, etc. Der Schüttgutstrom erfährt beim Auftreffen auf die mittig abgestützte Prallplatte eine Richtungsänderung. Dabei wirkt auf die Prallplatte eine Impulskraft, welche bei konstanter Aufprallgeschwindigkeit ein Mass für den Massendurchsatz ist. Die Prallplatte ist horizontal gegen Messfedern abgestützt. Es wird somit ausschliesslich die horizontal auftretende Messkraft ausgewertet von Strömen, die 4.5 bis 600 kg/min Material liefern.

[0006] Solche Systeme lassen sich aus Konzeptgründen nicht einfach beliebig verkleinern.

Darstellung der Erfindung

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Durchflusssensor eingangs angegebener Art für metallische und nichtmetallische Materialien zu beschreiben, welche zur Messung des Durchflussgewichtes eines Mediumstroms im Bereich von 20 g/min bis 20 kg/min geeignet ist. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Prallplatte als lange Zunge ausgestaltet ist, wobei die Zunge während einer Messung in den Schüttstrom ragt. An ihrem hinteren Ende ist die Prallplatte fest über einen Sensor am Gehäuse angebracht. Erfindungsgemäss ist die Prallplatte derart dünn und biegeweich ausgestaltet, dass sie im Gebrauch durch den Schüttstrom in eine Schwingung versetzt wird. Der Sensor erfasst diese Schwingung und leitet die entsprechenden Werte an eine Auswerteelektronik weiter. Mit bekannten Rechenmethoden kann auf Grund der Messwerte und der Kenntnis der physikalischen Eigenschaften der Platte, insbesondere der Parameter der Eigenschwingung, der Masse und/oder Steifigkeit, auf das Durchflussgewicht geschlossen werden, das auf die Prallplatte gelangte.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0008] Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen <tb>Fig. 1<sep>eine schematische Darstellung im Längsschnitt eines erfindungsgemässen Durchflusssensors in der Ebene der Prallplatte <tb>Fig. 2<sep>eine schematische Darstellung im Querschnitt eines erfindungsgemässen Durchflusssensors an einem Durchflussmessadapter montiert, im Gebrauch.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0009] Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Durchflusssensor 1 in einem Längsschnitt. Dieser umfasst ein Gehäuseteil 3 mit einem darin angebrachten Sensor 7. An diesem Sensor 7 ist wiederum eine Prallplatte 5 angebracht, welche lang ausgestaltet ist und vorzugsweise die Ausgestaltung einer Zunge 6 aufweist. Die Zunge 6 ist frei schwingend und wird bei einer Messung von einem pulverigen, körnigen, flockigen oder flüssigen Schüttstrom 2, das hier nicht eingezeichnet ist, berieselt oder begossen. Der Schüttstrom kann insbesondere nicht homogen sein, d.h. beispielsweise ein Gemisch aus Luft und Feststoffen, welche sich fei zueinander bewegen können. Die Prallplatte 5 ist erfindungsgemäss derart dünn und biegeweich ausgestaltet, dass sie bei einer Messung in eine Schwingung versetzt wird, da der Schüttstrom 2 in der Regel nicht homogen fliesst.

[0010] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zunge 6 mindestens teilweise mit einer abriebfesten Schutzschicht 12 versehen, damit der Schüttstrom 2 die Prallplatte 5 nicht zu sehr abnützt. Dadurch wird die Lebensdauer der Prallplatte 5 verlängert.

[0011] Der Durchflusssensor 1 der Fig. 1umfasst zudem ein Schutzrohr 9, welches die Prallplatte 5 umgibt und schützt, solange der Durchflusssensor 1 nicht in einem Durchflussmessadapter 4 eingebaut ist. Zu einem solchen Einbau, wie in Fig. 2dargestellt, ist am Gehäuseteil 3 ein Flansch 8 angebracht.

[0012] Der Sensor 7 umfasst bevorzugt einen Dehnmesssensor. Dieser kann die Schwingung erfassen und in Form von Messdaten weiterleiten. In der vorliegenden Ausführungsform ist im Gehäuseteil 3 eine Elektronik 13 eingebaut, welche die vom Sensor 7 erfassten Messwerte auswerten und weiterleiten kann. Alternativ dazu können auch die Rohdaten über ein Kabel zu einer extern angeordneten Auswerteeinheit übertragen werden und dort weiter verarbeitet werden.

[0013] Fig. 2 zeigt einen Durchflusssensor 1 in einem Durchflussmessadapter 4 eingesetzt, im Betrieb. Der Durchflussmessadapter 4 verfügt über einen Einlass 16 und einen Auslass 17 für einen Schüttstrom 2, der diesen durchdringen kann. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Durchflussmessadapter 4 mehrere Flansche 14, welche ein dichtes Anbringen an weitere Komponenten ermöglicht.

[0014] Insbesondere umfasst der Durchflussmessadapter 4 einen Flansch 14, an dem der Durchflusssensor 1, seinerseits an seinem Flansch 8, dicht angebracht ist.

[0015] Durch das dichte anbringen der Komponenten zueinander an den Flanschen 8, 14 ist die Messanlage mit einem Systemdruck von bis zu 1 MPa beaufschlagbar. Dies ist für viele Anwendungen wichtig.

[0016] Das Schutzrohr 9 weist eine erste Öffnung 10 auf, durch die der Schüttstrom 2 eindringen und auf die Prallplatte 5 gelangen kann. Damit der Schüttstrom 2 diese erste Öffnung 10 auch trifft, kann der Durchflussmessadapter 4 über eine entsprechend ausgelegter Ablenkeinrichtung 15 verfügen.

[0017] Nach der Prallplatte 5 rieselt der Schüttstrom 2 weiter durch eine zweite Öffnung 11 des Schutzrohres 9 zum Auslass des Durchflussmessadapters 4.

[0018] Die vorliegende Anordnung ist sehr robust und kann daher auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Zudem sind Messungen in einem Druckbereich von einem starken Vakuum bis 1 MPa möglich.

[0019] Im Ruhezustand muss der Sensor 7 praktisch unbelastet sein und darf an keine nennenswerte Masse gekoppelt sein, damit der Nullpunkt nicht beeinflusst wird. Daher darf die Prallplatte 5 nur die technisch erforderliche minimale Masse aufweisen. Zudem soll ihr Volumen möglichst gering sein, um in kompressiblen Medien arbeitend keinen Messwertbeeinflussenden Auftrieb zu erzeugen. Allenfalls sind Kombinationen von Druckkompensationen in der Signalaufbereitung erforderlich.

[0020] Bei einer Messung gerät die Prallplatte 5 in eine Schwingung im Sinne der Eigenfrequenz. Dies eliminiert allfällige Hysteresen innerhalb des gesamten Messkreises.

[0021] Damit die Messdaten im Messbereich zwischen 20 g/min bis 20 kg/min möglichst genau ausfallen, d.h. höchstens +/-2% vom Istwert abweichen, auch unter Druckbeaufschlagung im oben genannten Bereich, sollte die Prallplatte 5 höchstens 20 g wiegen. Zudem soll sie nicht dicker als 1 mm, vorzugsweise nicht dicker als 0.6 mm sein bei einer vorgegebenen mittleren freien Länge der Zunge 6 von 10-15 cm.

[0022] Das hier beschriebene System zeichnet sich durch seine vielseitige Anwendbarkeit, den grossen Messbereich und die hohe Messgenauigkeit aus, bei zudem robuster, einfacher und daher kostengünstig gehaltenen Ausgestaltung.

Bezugszeichenliste

[0023] <tb>1<sep>Durchflusssensor <tb>2<sep>Schüttstrom <tb>3<sep>Gehäuseteil <tb>4<sep>Durchflussmessadapter <tb>5<sep>Prallplatte <tb>6<sep>Zunge <tb>7<sep>Sensor <tb>8<sep>Flansch <tb>9<sep>Schutzrohr <tb>10<sep>Erste Öffnung <tb>11<sep>Zweite Öffnung <tb>12<sep>Schutzschicht <tb>13<sep>Elektronik <tb>14<sep>Flansche <tb>15<sep>Ablenkeinrichtung <tb>16<sep>Einlass <tb>17<sep>Auslass

Claims (11)

1. Durchflusssensor zur Messung des Durchflussgewichtes eines pulverigen, körnigen, flockigen oder flüssigen Schutt Stroms (2) im Bereich von 20 g/min bis 20 kg/min, umfassend ein Gehäuseteil (3) zum dichten Anbringen an einen Durchflussmessadapter (4) sowie eine lange, vorzugsweise als Zunge (6) ausgestaltete Prallplatte (5), welche an einem Ende fest über einen Sensor (7) am Gehäuseteil (3) angebracht ist und mit der Zunge (6) während einer Messung in den Schüttstrom (2) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (5) derart dünn und biegeweich ausgestaltet ist, dass sie im Gebrauch durch den Schüttstrom (2) in eine Schwingung versetzt werden kann, wobei der Sensor (7) im Gebrauch die Schwingung der Prallplatte (5) erfassen kann.

2. Durchflusssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (3) und die Anbringung an den Durchflussmessadapter (4) mit Systemdruck von bis zu 1 MPa beaufschlagbar ist.

3. Durchflusssensor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Schutzrohr (9), welches die frei schwingbare Zunge der Prallplatte (5) umgibt und eine erste Öffnung (10) als Einlass des Schüttstroms (2) sowie eine zweite Öffnung (11) als Auslass des gemessenen Schüttstroms (2) umfasst.

4. Durchflusssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) einen Dehnmesssensor umfasst.

5. Durchflusssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (5) höchstens 20 g wiegt.

6. Durchflusssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (5) nicht dicker als 1 mm, insbesondere nicht dicker als 0.6 mm dick ist.

7. Durchflusssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (5) mindestens teilweise mit einer abriebfesten Schutzschicht (12) versehen ist.

8. Durchflusssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Elektronik (13) zum Verarbeiten der erfassten Messsignale.

9. Durchflussmessadapter umfassend einen Durchflusssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

10. Durchflussmessadapter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Flansch (14) zum Anbringen des Durchflusssensors (1) sowie eine Ablenkeinrichtung (15) zum Führen des Schüttstroms (2) im Gebrauch.

11. Durchflussmessadapter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussmessadapter mit Systemdruck von bis zu 1 MPa beaufschlagbar ist.