DD149571A1

DD149571A1 - DEVICE FOR VOLUME FLOW MEASUREMENT

Info

Publication number: DD149571A1
Application number: DD21990480A
Authority: DD
Inventors: Hans-Peter Kunzendorf
Original assignee: Kunzendorf Hans Peter
Priority date: 1980-03-25
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1981-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Volumenstromes (Volumen pro Zeiteinheit) verschiedener Medien, insbesondere von Fluessigkeiten mit geringem Feststoffanteil in Rohrleitungen. Vorzugsweise soll die Erfindung zur Messung und/oder Regulierung des Volumenstromes in der Filterbrunnenentwaesserung von Tagebauen dienen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz ein mit einer Anstroemplatte versehener, zweiarmiger Hebel, der in die Fluessigkeit hineinragt, die beim Anstroemen entstehende Kraft auf ein auszerhalb der Stroemung befindliches Meszsystem uebertraegt. Das Meszsystem besteht aus einem Biegebalken mit Dehnungsmeszstreifen, deren elektrische Werte sich mit der Groesze der Verformung aendern. Der Biegebalken kann ohne Unterbrechung der Stroemung in der Rohrleitung ausgewechselt und das Meszsystem abgeglichen werden. Die Verwendung spezifischer Biegebalken ermoeglicht einen standardisierten Grundaufbau der Vorrichtung bei unterschiedlicher Anwendung.The invention relates to a device for measuring the volume flow (volume per unit time) of various media, in particular liquids with a low solids content in pipelines. Preferably, the invention is intended to measure and / or regulate the volume flow in the filter well dewatering of opencast mines. The object is achieved in that a provided with an Anstroemplatte, two-armed lever which protrudes into the liquid, which transfers the force generated during the Anstroemen force on a located outside of the flow Meszsystem. The measuring system consists of a bending beam with strain strips whose electrical values change with the amount of deformation. The bending beam can be replaced without interrupting the flow in the pipeline and the measuring system can be adjusted. The use of specific bending beams allows a standardized basic structure of the device in different applications.

Description

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Erfinder und Anmelder: Kunzendorf, Hans-PeterInventor and applicant: Kunzendorf, Hans-Peter

Zustellungsbevollmächtigter: VEB Braunkohlenkombinat Cottbus 7501 Cottbua/TagebauDelivery Agent: VEB Lignite Combine Cottbus 7501 Cottbua / Opencast

Vorrichtung zur VolumenstrommessungDevice for volume flow measurement

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung, mit der VoIumenströme gemessen werden können. Das strömende Medium kann sowohl flüssig als auch gasförmig sein, darf aber nur einen geringen Peststoffanteil mit geringem Korndurchmesser besitzen. Insbesondere ist die Meßvorrichtung zur Messung des Volumenstromes in der Filterbrunnenentwässerung von Tagebauen vorgesehen.The invention relates to a measuring device with which volumetric flows can be measured. The flowing medium can be both liquid and gaseous, but may only have a small amount of pesticides with a small grain diameter. In particular, the measuring device is provided for measuring the volume flow in the filter well drainage of opencast mines.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Entsprechend der Aufgabe wird bei der Betrachtung des Standes der Technik auf Meßmethoden, die nach dem voluraetrißchen Meßprinzip arbeiten, nicht eingegangen. Ebenso wird das Drosselverfahren nicht in die Ausarbeitung einbezogen, da es bereits in der Tagebauentwässerung Anwendung fand, sich aber nicht bewährte.Characteristic of the known technical solutions: In accordance with the object, consideration of the state of the art does not address measuring methods which work according to the volumetric measuring principle. Likewise, the throttling process is not included in the draft as it has already been used in open-pit mining but has not proven to be successful.

T/eiterhin ist ein induktiver Meßgeber bekannt, der sich vom Meßprinzip her sehr gut für die zu lösende Aufgabe eignet. In Filterbrunnenanlagen mit mehreren hundert Meßstellen ist der Einsatz aus Ökonomischen Gründen nicht gerechtfertigt. Desweiteren wurden in der Tagebauentwässerung zur Messung des Volumenstromes Rücks"chlagklappen verwendet, deren Auslenkwinkel als Meßgröße benutzt wurde. Durch die relativ großen Bewegungen der Klappe und durch Abdichtungsprobleme an der herausgeführten Klappenwelle führte diese .T / eiterhin an inductive transducer is known, which is very suitable for the task to be solved by the measuring principle. In filter well systems with several hundred measuring points, the use is not justified for economic reasons. Furthermore, backflow dampers were used in the open pit drainage to measure the volume flow, the deflection angle of which was used as the measured variable, which resulted from the relatively large movements of the flap and sealing problems on the deflected flap shaft.

λ «na? Ir Φ φ \2λ "so? Ir Φ φ \ 2

Methode nach einer gewissen Einsatzzeit zu erheblichen Meßungenauigkeiten« Deshalb sind ausgehend von diesem Prinzip Verfahren bekannt, die anstelle der auslenkbaren Rückschlagklappe einen fest eingespannten Biegebalken verwenden· Dieser Biegebalken wird durch die Impulskraft der Strömung verformt, so daß die Verformung als Maß für den Volumenstrorn genutzt und mittels Dehnungsmeßstreifen auswertbar dargestellt werden kann. Die bei dieser Methode auftretenden mechanischen Bewegungen sind sehr gering. Im V/irtschaftspatent 53405 ist eine derartige Lösung dargestellt, die aber folgende wesentliche Nachteile besitzt:Method after a certain period of use to considerable measurement inaccuracies «Therefore, based on this principle, methods are known which use a fixedly clamped bending beam instead of the deflectable non-return valve · This bending beam is deformed by the impulse force of the flow, so that the deformation is used as a measure of the volume flow and can be displayed evaluable by means of strain gauges. The mechanical movements occurring with this method are very small. In the industrial patent 53405 such a solution is shown, but has the following major disadvantages:

1e Die Dehnungsmeßstreifen liegen direkt im strömenden Medium, so daß Beschädigungen durch Feststoffanteile auftreten können.1e The strain gauges are located directly in the flowing medium, so that damage from solid particles can occur.

2. Die Abdichtung der Dehnungsmeßstreifen gegenüber dem Strömungsmedium bereitet Schwierigkeiten, da schon ein geringer Feuchtigkeitseinfluß genügt, den Isolationswiderstand so weit herabzusetzen, daß das elektrische System unbrauchbar wird.2. The sealing of the strain gauges against the flow medium is difficult because even a small amount of moisture is sufficient to reduce the insulation resistance so far that the electrical system is unusable.

In der Offenlegungsschrift 24-13245 werden zwei Möglichkeiten der Messung von Durchflußmengen angegeben. Im ersten Fall wird durch ein oder zv,iei Leiträder, die sich in der Strömung befinden, auf einen Torsionsstab ein Torsionsmoment übertragen und die Verdrehung des Torsionsstabes mit Dehnungsmeßstreifen erfaßt. Bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten ist die Empfindlichkeit des Meßsystems gering. Im zweiten Fall wird ein Biegebalken mit einer Anströmplatte als Meßgeber angegeben, wobei der Biegebalken als Rohr ausgebildet ist. Die verhältnismäßig hohe Biegesteifigkeit von Rohren bedingt auch hier nur eine geringe Empfindlichkeit bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten. Beide Methoden haben den Nachteil, daß die Dehnungsmeßstreifen im Rohr geklebt werden müssen, oder es bestehen die gleichen Abdichtungsprobleme wie bereits genannt» Die vorrangige ange-In the published patent application 24-13245 two ways of measuring flow rates are given. In the first case, a torsional moment is transmitted to a torsion bar by one or zv, iei guide wheels, which are in the flow, and the rotation of the torsion bar is detected by means of strain gauges. At low flow rates, the sensitivity of the measuring system is low. In the second case, a bending beam is specified with a Anströmplatte as a measuring sensor, wherein the bending beam is formed as a tube. The relatively high bending stiffness of pipes also requires only a low sensitivity at low flow speeds. Both methods have the disadvantage that the strain gauges must be glued in the pipe, or there are the same sealing problems as already mentioned »The priority ange-

wendete Klebetechnologie für Dehnungsmeßstreifen und die erforderliche, genau fixierte Lage der Dehnungsmeßstreifen im Rohr führen zu komplizierten Verfahren und Vorrichtungen· Allen beschriebenen Varianten der Messung von Volumenströmen in Rohrleitungen haftet der Mangel an, daß ein Auswechseln der Dehnungsmeßstreifenträger (Biegebalken, Torsionsrohr) nur bei geöffneter Rohrleitung erfolgen kann·Applied strain gauge bonding technology and the required, precisely fixed position of the strain gauges in the tube lead to complicated procedures and devices · All described variants of the measurement of volume flows in pipelines has the defect that replacement of the strain gauge (Biegebalken, Torsionsrohr) only with open pipe can take place ·

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Volumenstrom, der bei der Tagebauentwässerung aus Filterbrunnen durch Unterwassermotorpumpen gefördert wird, mit relativ geringem Aufwand vor Ort zu messen und beim Einsatz der Fernwirktechnik den Meßwert in eine Zentrale übertragen zu können, wobei der Y/artungs aufwand für die Meßeinrichtung minimal und die Meßgenauigkeit über einen längeren Zeitraum konstant sein soll. Als Eingangsgröße für eine Regeleinrichtung muß der gewonnene Meßwert verwendbar sein·The aim of the invention is to measure the volume flow, which is funded in the pit mining from filter wells by submersible motor pumps, with relatively little effort on the spot and to transmit the measured value in a central office when using the telecontrol, the Y / artungsaufwand for the measuring device should be minimal and the measuring accuracy should be constant over a longer period of time. The input obtained for a control device must be the measured value obtained.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus den bisher gesammelten Erkenntnissen zur Messung des Volumenstromes insbesondere aus Filterbrunnen eine Gießvorrichtung zu entwickeln, die nur sehr geringe mechanische Bewegungen während des Meßvorganges ausführt und diese mit Dehnungsmeßstreifen erfaßt. Die Dehnungsmeßstreifen sind getrennt vom strömenden Medium unterzubringen und gemeinsam mit dem Dehnungsmeßstreifenträger auswechselbar zu gestalten, ohne das die Strömung in der Rohrleitung unterbrochen wird. Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Impulskraft des strömenden Mediums senkrecht auf eine Anströmplatte, die Teil eines zweiarmigen Hebels ist, wirkt und über einen Gelenkpunkt mit dem anderen Hebelarm WcSex einen einstellbaren, federbelasteten Verbindungsbolzen auf den Biegebalken mit darauf befestigten Dehnungsmeßstreifen übertragen wird. Die Dehnungsmeßstreifen werden durch eine VerschlußkappeThe invention has for its object to develop from the previously collected findings for measuring the flow rate, in particular from filter wells, a pouring device that performs only very small mechanical movements during the measuring process and detects them with strain gauges. The strain gauges are to be accommodated separately from the flowing medium and made to be interchangeable with the Dehnungsmeßstreifenträger without the flow is interrupted in the pipeline. The object is moderately solved in that the impulse force of the flowing medium perpendicular to a Anströmplatte that is part of a two-armed lever acts and is transmitted via a hinge point with the other lever arm WcSex an adjustable spring-loaded connecting pin on the bending beam with strain gauges attached thereto. The strain gauges are covered by a cap

vor Umgebungseinflüssen geschützt.protected against environmental influences.

Die Meßvorrichtung erfüllt die Bedingung geringer mechanischer Bewegung aller Teile des Meßsystems und damit verschleiß armer Ausführung« Die Meßvorrichtung gestattet das Auswechseln des Biegebalkens mit den Dehnungsmeßstreifen sowie einen Abgleich des Heßsystems, ohne daß die Strömung in der Rohrleitung unterbrochen werden muß. Die Empfindlichkeit des Meßsystems kann durch die Ausführung des Biegebalkene und der Hebelübersetzung den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden. Einflüsse des strömenden Mediums wirken auf die außerhalb angebrachten Dehnungsmeßstreifen nicht ein. Die auf einem flachen Biegebalken angebrachten Dehnungsmeßstreifen lassen sich mit der herkömmlichen Klebetechnik unkompliziert befestigen.The measuring device meets the condition of low mechanical movement of all parts of the measuring system and thus wear poor execution «The measuring device allows the replacement of the bending beam with the strain gauges and a balance of Hesssystems without the flow in the pipeline must be interrupted. The sensitivity of the measuring system can be adapted to the respective operating conditions by the design of the bending lobe and the leverage. Influences of the flowing medium do not affect the externally mounted strain gauges. The strain gauges mounted on a flat bending beam can be easily attached using conventional adhesive technology.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung erläutert werden. Die Vorrichtung besteht aus einem am Rohr 1 angeschweißten Stutzen mit Plansch 2, an dem eine druckfeste Membran 3 durch eine Grundplatte 4 dicht angepreßt wird. An der Grundplatte 4 ist ein Befestigungselement 5 zur Einspannung des Biegebalkens 7 mit den Dehnungsmeßstreifen 6 angebracht. Auf der an der Grundplatte 4 befestigten Hebelachse 11 ist der zweiarmige Hebel 8 drehbar gelagert« Der federbelastete Verbindungsbolzen 9 verbindet den zweiarmigen Hebel 8 mit dem Biegebalken 7. Die Abdeckung des äußeren Teiles der Vorrichtung erfolgt durch die Verschlußkappe 10. Wird der in das Rohr hineinragende Teil des zweiarmigen Hebels 8, der als Anströmplatte wirkt, durch ein Medium angeströmt, so bewirkt die Impulskraft eine Auslenkung des zweiarmigen Hebels 8 und über den federbelasteten Verbindungsbolzen 9 eine Verformung des Biegebalkens 7. Die durch die Verformung des Biegebalkens 7 an . dessen Oberfläche auftretende Dehnung bzw. Stauchung wird durch die Veränderung des elektrischen Widerstandes der Dehnungsmeßstreifen erfaßt und mit einer elektrischenThe invention will be explained with reference to a drawing. The device consists of a welded to the pipe 1 nozzle with Plansch 2, to which a flameproof membrane 3 is pressed tightly by a base plate 4. On the base plate 4, a fastening element 5 is mounted for clamping the bending beam 7 with the strain gauges 6. The two-armed lever 8 is rotatably mounted on the lever shaft 11 fastened to the base plate 4. The spring-loaded connecting pin 9 connects the two-armed lever 8 to the bending beam 7. The cover of the outer part of the device is carried by the closure cap 10. If the tube projects into the tube Part of the two-armed lever 8, which acts as Anströmplatte flowed through a medium, the pulse force causes a deflection of the two-armed lever 8 and the spring-loaded connecting pin 9, a deformation of the bending beam 7. The by the deformation of the bending beam 7 at. its surface occurring strain or compression is detected by the change in the electrical resistance of the strain gauges and an electrical

-5 - 219 904-5 - 219 904

Brückenschaltung ausgewertet. Um den Meßwert unabhängig vom Innendruck: im Rohr 1 zu erhalten, legt die Hebelachse 11 den zweiarmigen'Hebel 8 in seiner Höhe fest, da die Membran 3 diese Punktion nicht übernehmen kann. Zur Verhinderung einer Überdehnung der Membran 3 ist die Grundplatte 4 so gestaltet, daß sich die Membran-3 daran abstützen kann.Bridge circuit evaluated. In order to obtain the measured value independently of the internal pressure: in the tube 1, the lever axis 11 defines the two-armed lever 8 in its height, since the membrane 3 can not take over this puncture. To prevent overstretching of the membrane 3, the base plate 4 is designed so that the membrane-3 can support it.

Claims

Erfindungsanspruoh:

Apparatus for measuring the volume flow of flowing media, in particular liquids with a low proportion of plutonium in pipelines, characterized in that a two-armed lever (8) rotatably mounted about a Hebo axis (11), one lever arm of which is designed as a flow plate and projects into the pipe (1) and whose "other lever arm is sealed by a membrane (3) against the flowing medium in the tube (1), via a federbe loaded connecting pin (9) with the outside of the pipeline to a fastener

(5) cantilevered and with strain gauges

(6) provided bending beam (7) is connected,

Device according to item 1, characterized in that the bending beam provided with strain gauges (6)

(7) exchangeable without interruption of the flow in the tube (1) and the measuring system can be adjusted *

Device according to point 1, characterized in that S Ur the use of the device in different media land at different flow rates with the same basic structure specific bending beam (7) can be used «

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