DD213049A1

DD213049A1 - Messwertgeber eines wirbeldurchflussmessers fuer hoehere temperaturen

Info

Publication number: DD213049A1
Application number: DD24718383A
Authority: DD
Inventors: Martin Griebsch; Klaus Schilder
Original assignee: Junkalor Dessau
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messwertgeber eines Wirbeldurchflussmessers fuer den Einsatz in fluessige und gasfoermige Messstoffe. Der Erfindung liegen Ziel und Aufgabe zugrunde, einen kompakt ausgefuehrten Messwertgeber zu schaffen, der gegenueber hoeheren Messstofftemperaturen und Verschmutzung des Messstoffes weitgehendst unempfindlich ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass im wirbelerzeugenden Staubkoerper eine Ausnehmung eingebracht und dessen Rueckseite biegeelastisch gestaltet ist. Eine hieraus starr angeordnete Wirbelabtastplatte bewirkt eine frequenzproportionale Auslenkung, die innerhalb der Ausnehmung mittels eines beidseitig starr befestigten Uebertragungshebels mechanisch spielfrei und weitgehend erschuetterungsunempfindlich aus der max. Temperaturzone heraus nach ausserhalb der Rohrleitung uebertragen und hier von einem Messwandler in elektrische Signale umgesetzt wird. Anwendung: Prozessueberwachung in der chemischen Industrie, Wasserwirtschaft und Energieversorgung.

Description

Meßwertgeber eines Wirbeldurchflußmessers für höhere T em ο er at ure xi . .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen relativ temperaturbeständigen Meßwertgeber in einem Wirbeldurchflußmesser zum Einsatz in flüssigen und gasförmigen Meßmedien. Das Hauptanwendungsgebiet solcher Geräte liegt in der Durchflußmessung in' Rohrleitungen industrieller Anlagen,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DD - PS 127531 ist ein Wirbeldurchflußmesser bekannt, der eine in Strömungsrichtung hinter einem Staukörper einseitig ah diesem starr befestigte Wirbelabtastplatte· aufweist, in der ein Meßwandler angeordnet ist. Der Einsatzbereich dieser Ausführung wird von der Temperaturbeständigkeit des Wandlers und des zur Einbettung verwendeten Klebstoffes bestimmt. Die einzusetzende Klebemasse ist dabei in der möglichen Zusammensetzung und Verarbeitung technologisch an die konstruktiven Verhältnisse gebunden»

ii -in O "3 * fW< -1 ~« Q "'

Die in DE - OS 2842559 beschriebene Meßeinrichtung besitzt einen einseitig starr befestigten Staukörper, der mit der Wirbe!frequenz schwingt. Diese Schwingungen werden über eine im inneren befindliche, verschiebbare Stange, die am äußeren Ende gelenkig gelagert ist, nach außerhalb der Rohrleitung übertragen. Diese Signalübertragung wird jedoch durch leichtes Spiel infolge Wärmeausdehnung oder Fertigungstoleranzen der Übertragungsstange sowie zusätzlich durch mögliche Dreh-Pendelschwingungen des Staukörpers mit erheblichen mechanischen Störschwingungen belastet, was sich wegen des unkontrollierbaren Auftretens meßwertverfälschend auswirkt.

In der DS - OS 2842557 wird die· Signalgewinnung in der Art erzielt, daß im Staukörper je eine Längs- und Querbohrung eingearbeitet ist, in denen die Druckschwankungen im Bhythmus der Wirbelfrequenz über einen verschiebbaren Zwischenkörper mit nachfolgender gelenkig gelagerter Stange nach außerhalb der Rohrleitung geleitet und 'hier mit einer schwingungserfassenden Einheit verbunden wird, Nachteilig an dieser Ausführung ist, wie bereits bei der DE - OS 2842559 angedeutet, das zur Übertragung notwendige Gleitspiel, Weiterhin sind solche Über tr a-, gungselemente sehr erschütterungs empfindlich.

Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist es, den Meßwertgeber und dessen funktionsbestimmende Elemente so zu gestalten, daß ein wartungsarmer und mit hoher Zuverlässigkeit arbeitender Einsatz in höheren Meßstofftemperaturen möglich ist, verbunden mit,guten meßtechnischen Eigenschaften.

Darlegung: des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakt ausgeführten Meßwertgeber eines Wirbeldurcjofluß- . messers für den Einsatz in flüssige und gasförmige Meßmedien zu schaffen, der sich dadurch auszeichnet, daß er für niedrige bis hohe Medientemperaturen einsetzbar ist und gleichzeitig über einen großen Geschwindigkeitsbereich ein stabiles Meßsignal guter Qualität, Linearität und Intensität liefert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im. zur Wirbelerzeugung senkrecht zur Strömung angeordneten Staukörper eine innere Ausnehmung in der Form eingebracht ist, daß dessen strömungsabgewandte Rückseite ähnlich einer Biegeplatte in der Wirbelfrequenz ausgelenkt wird. Der Signalabgriff erfolgt im inneren der Ausnehmung mittels eines an der Rückseite des Staukörpers starr angebrachten Übertragungshebels. Dieser Übertragungshebel kann dabei frei in das innere der Ausnehmung ragen, anströmseitig befestigt oder rechtwinklig abgebogen axial mit der Ausnehmung bis zum Staukörperende bzw. nach außerhalb der Rohrleitung geführt und hier starr mit einem Halter befestigt sein. Der Halter selbst kann fest oder lösbar direkt oder indirekt mit der Rohrleitung verbunden sein. Aufgrund dieser Variationsmöglichkeit kann, je nach Temperatur des Meßstoffes der Meßwandler an geeigneter Stelle innerhalb der Ausnehmung im Staukörper oder außerhalb der Rohrleitung gekühlt oder ungekühlt angeordnet und frequenzproportional erregt werden. Der Übertragungshebel kann dabei als elastisches Trägermaterial für den Meßwandler dienen oder nur einseitig starr an der Rückwand des Staukörpers befestigt sein» Sein anderes freibewegliches Ende ist dann in diesem Pail indirekt über den Meßwandler mit dem Halter verbunden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, wie bereits in PS ,,. WP - G 01 P/231511/6 beschrieben, den Übertragungshebel innerhalb einer Ausnehmung der Wirbelabtastplatte beruh-

"rungsfrei weiterzuführen und an dessen freischwingendem Ende starr zu befestigen. Die äußere Kontur des Meßwertgebers ist günstig nach PS ... WP - G 01 F-/ 243651/8 als strömungstechnisch einheitlicher Formkörper auszuführen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 : Meßeinrichtung mit herausgeführtem. Meßwandler im Längsschnitt dargestellt.

Fig. 2: Meßeinrichtung mit versetzt angeordnetem Meßwandler-Halter im Schnitt gezeigt.

Fig. 3: Meßeinrichtung mit gegenüberliegendem Meßwandler-Halter im Schnitt sichtbar.

Fig. 4i Mögliche Varianten der MeßwandleranOrdnung und Ausbildung der Ausnehmung im Schnitt dargestellt.

Gemäß Fig. 1 ist in einer Rohrleitung 1 hinter einem Staukörper 2 in dessen strömungsabgewandterRückseite 3 eine Wirbelabtastplatte 4 befestigt, die mit der Wirbelfrequenz schwingt und diese auf die membranartig ausgebildete Rückseite 3 überträgt* An der Innenseite der Rückseite 3, in einer axialen Ausnehmung. 5 des Staukörpers 2, ist ein Übertragungshebel β starr mit dieser verbunden. Der Übertragungshebel 6 ist innerhalb der Ausnehmung 5 rechtwinklig abgebogen und axial nach außerhalb der Rohrleitung 1 geführt, wo er an einem Halter 7_S der über einen Verschlußdeckel 8 fest oder lösbar mit der· Rohrleitung 1 und/oder dem Staukörper 2 in Verbindung steht»

_ C

Durch diese beidseltige Befestigung .verhält sich der Übertragungshebel β relativ erschütterungsunempfindlich. Der Meßwandler 9 ist, als piezoelektrischer Biegeschwinger aasgeführt, an der Einspannstelle 10 starr mit dem Übertragungshebel β verbunden. Der Halter 7 selbst und/oder die naheliegenden Funktions- 3 0wie Befestigungselemente sollten vorteilhaft wärmeabführend gestaltet sein.

Die Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführung der Fig.1 zur Anordnung des Meßwandlers 9 innerhalb der Ausnehmung 5 des Staukörpers 2. Der Übertragungshebel β sollte, als Trägerunterlage 17 dienend, starr an einein Stutzen 11 und dieser fest oder lösbar mit einer Verschlußscheibe 12 befestigt sein. Der Meßwandler 9 kann mit oder ohne Trägerunterlage 17 zwischen dem Stutzen und dem Übertragungshebel 6 angeordnet sein.

In Fig. 3 ist- der Meßwandler 9 senkrecht zur Staukörperachse zwischen dem gekürzten Übertragungshebel 6 und dem, axial fluchtend mit diesem gegenüberliegenden, Stutzen 11 oder mit der Verschlußscheibe 12 fest oder lose verbunden,- angeordnet. Die Verschlußscheibe 12 ist selbst fest oder lösbar mit dem Staukörper 2 verbunden.

Mit den in Figo 1 bis Fig. 3 dargestellten Ausführungen wird erreicht, daß der Meßwandler 9 durch seine Anordnung einmal nicht zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist und, wenn dieser selbst temperaturbeständig ist, mehrere technologisch günstigere Verfahren zur Einbettung oder Klebung zum Einsatz gelangen können*

-S-

In Fig. 4 sind mehrere Varianten zur Ausbildung der Ausnehmung 5, der Anordnung des Meßwandlers 9 und Ausführung der elastischen Staukörperrückaeite 3 bzw. dessen Übergang zur Wirbelabt astplatte 4 im Durchbiegebereich 14 aufgezeigt. Die Rückseite 3 kann ganz oder nur teilweise über die Staukörperlänge ausgebildet sein; .

Durch eine Spaltung der Y/irbelabtastplatte 4 und symmetrisches Ausbiegen im Y/inkel cL nach außen kann der Durchbiegebereich 14 elastischer gestaltet werden, Infolge günstiger Dimensionierung der Ausnehmung 5 kann sich der Durchbiegebereich 14 auch teilweise auf die Seitenflächen 15 erstrecken. Der zur Schwingungsübertragung notwendige Hebel β und Stutzen 11 können miteinander oder über den Meßwandler 9 kraft- oder formschlüssig verbunden sein.

Claims

-T-

Erf indungsanspruch

1, Meßwertgeber eines Wirbeldurohflußmessers für höhere Temperaturen, bestehend aus einem senkrecht zur Strömung angeordneten Staukörper zur Wirbelerzeugung und einer einseitig starr an diesem befestigten Wirbelabtastplatte, gekennzeichnet dadurch, daß die strömungsabgewandte Rückseite (3) des Staukörpers (2) durch eine eingebrachte Ausnehmung (5) membranartig, dünnwandig ausgebildet ist und die Wirbelabtastplatte (4) trägt, wobei innerhalb der Ausnehmung (5) und diese nicht berührend, an der Rückseite (3) ein Übertragungshebel (6) befestigt ist und vorzugsweise rechtwinklig in axialer Richtung zur Ausnehmung (5) geführt und über einen Halter (7) mit der Rohrleitung (1) oder dem Staukörper (2) fest oder lösbar verbunden und an der Einspannstelle (10) ein Meßwandler (9) angeordnet ist.

Meßwertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der tibertragungshebel (6) indirekt über den Meßwandler (9) mit dem Halter (7) verbunden is te

3. Meßwertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,daß der Übertragungshebel (6) senkrecht in die Ausnehmung (5) hineinragt, in der parallel versetzt und vorteilhaft gegenüberstehend ebenfalls ein Stutzen (11) angeordnet und dazwischen mit oder ohne elastische Trägerunterlage (17) der Meßwandler (9) fest oder lösbar angekoppelt ist»
4. Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 3j gekennzeichnet dadurch, daß der Stutzen (11) dem Übertragungshebel (6) axial und vorteilhaft der Wirbelabtastplatte (4) fluchtend gegenübersteht.
5. Meßwertgeber nach. Punkt 3 und 4, gekennzeichnet dadurcia, daß der Stutzen (11) starr, fest oder lösbar, mit einer Verschlußscheibe (12) und diese ebenfalls starr, fest oder lösbar, mit dem Staukörper

(2) verbunden ist.

Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 5₅ gekennzeichnet da-' durch, daß der Übertragungshebel (6) gabelartig in zwei Hebel (13) aufgespreizt und dazwischen der Meßwandler (9) angeordnet ist»

7« Meßwertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausnehmung (5) eine Bohrung günstiger Dimensionierung sein kann, .
8. Meßv/ertgeber nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,, daß die Ausnehmung (5) eine rückwärtig eingebrachte Hut sein kann, die mittels membranartiger Rückseite

(3) starr verschlossen ist«
9. Meßv/ertgeber nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Wirbelabtastplatte (4) ebenfalls eine innere Ausnehmung aufweist und der Übertragungshebel (6) am freibeweglichen Ende der Wirbelabtastplatte (4) starr verbunden und diese körperlich nicht berührend angeordnet ist,
10. Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Wirbelabtastplatte (4) im Durchbiegebereich (14) mittig aufgespalten und symmetrisch unter einem Winkel ( oC ) nach außen gespreizt an die auslaufenden Seitenflächen (15) des Staukörpers (2) starr befestigt ist*

» Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß zur Sign a Ige v/innung neben piezokeramischen Biegeschwingern auch ein oder mehrere piezokeramische Dicken-, Radial- oder Scherschwinger einsetzbar sind.
12. Meßwertgeber nach Punkt 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß der Meßwandler (9) mittels temperaturbeständiger und vorteilhaft auch körperschalldämnaender Klebemasse schwingungsaufnehmend befestigt ist»
13. Meßwertgeber nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet aadurch, daß der Halter (7) vorteilhaft direkt oder indirekt wärmeableitend ausgeführt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen