DD300329A7

DD300329A7 - Mobile device for the determination of flow velocity profiles in open channels

Info

Publication number: DD300329A7
Application number: DD33759490A
Authority: DD
Inventors: Roland Mende
Original assignee: Tech Hochschule C Schorlemmer
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1992-06-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung zur Bestimmung von Stroemungsgeschwindigkeitsprofilen in offenen Kanaelen, vorzugsweise fuer den laminaren Bereich. Sie ist anwendbar in der Laborpraxis von Industrie- und Forschungseinrichtungen. Ziel ist die Schaffung einer einfach handhabbaren und multivalent einsetzbaren Vorrichtung. Die diesbezuegliche Aufgabe wird erfindungsgemaesz dahingehend geloest, dasz ein starres Pendelkreuz mit zwei horizontalen und vertikalen, masseaustarierten Pendelarmen drehbar in einer mit einer horizontal und vertikal verschiebbaren Verstelleinrichtung gekoppelten Aufnahme angeordnet ist, wobei an einem vertikalen Pendelarm ein geometrisch definierter Widerstandskoerper angebracht ist, der in die Stroemung hineinragt. Infolge der Stroemungskraft erfolgt die Auslenkung des Pendelkreuzes, die Rueckstellung erfolgt mittels Gewichtsausgleich zu einem horizontalen Pendelarm. Die Vorrichtung kann beliebig an der Kanalwandung befestigt werden, sie ist in Fig. 2 ausreichend dargestellt. Fig. 2{Stroemungsgeschwindigkeitsprofil; offener Kanal; Laminarstroemung; Pendelkreuz; Pendelarm; Stroemungskraft; Rueckstellkraft; Verstelleinrichtung; Masseausgleich}The invention relates to a mobile device for determining flow velocity profiles in open channels, preferably for the laminar region. It is applicable in the laboratory practice of industrial and research institutions. The goal is to create an easy-to-use and multi-use device. The object in question is achieved according to the invention in that a rigid pendulum cross with two horizontal and vertical mass-balanced pendulum arms is rotatably mounted in a receptacle coupled with a horizontally and vertically displaceable adjusting device, a geometrically defined resistance body being mounted on a vertical pendulum arm Stroemung protrudes. As a result of the Stroemungskraft the deflection of the pendulum cross takes place, the reset takes place by means of weight compensation to a horizontal pendulum. The device can be attached as desired to the channel wall, it is shown in Fig. 2 sufficiently. Fig. 2 {flow velocity profile; open channel; laminar flow; Bob Cross; pendulum; Stroemungskraft; restoring force; adjusting device; Mass balance}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeitsprofilen in offenen Kanälen, vorzugsweise im laminaren Strömungsbereich, anwendbar in der Laborpraxis von Industrie- und Forschungseinrichtungen.The invention relates to a mobile device for the determination of flow velocity profiles in open channels, preferably in the laminar flow region, applicable in the laboratory practice of industrial and research institutions.

Characteristic of the known state of the art

Zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von strömenden Flüssigkeiten in offenen Kanälen sind eine Reihe von technischen Lösungen bekannt. Vorwiegend wird dabei der Staudruck mit Hilfe eines Prandtl-Rohres gemessen, woraus direkt die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden kann. Staurohre haben jedoch den Nachteil, daß sie leicht verschmutzen können und bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten nicht auswertbare, kleine Staudrücke messen.To measure the flow velocity of flowing liquids in open channels, a number of technical solutions are known. Predominantly, the dynamic pressure is measured with the aid of a Prandtl tube, from which the flow velocity can be determined directly. However, Pitot tubes have the disadvantage that they can easily pollute and measure at low flow velocities not evaluable, small back pressures.

Weiterhin gibt es Lösungen, die auf dem Flügelradprinzip beruhen und relativ große Abmessungen haben, so daß sie in kleinen Kanälen nicht verwendbar sind.Furthermore, there are solutions based on the impeller principle and have relatively large dimensions, so that they are not usable in small channels.

Eine andere, nach der DDR-Patentschrift Nr. 71648 bekannt gewordene technische Lehre ist dadurch gekennzeichnet, daß ein in einem Gehäuse gehaltener Widerstandskörper so in den Flüssigkeitsstrom hineinragt, daß die infolge der Strömung auf den Widerstandskörper wirkende Kraft über ein Übertragungselement auf eine im Gehäuse befestigte Rückstellfeder übertragen wird und die Auslenkung der Rückstellfeder durch eine direkte Wegmessung mittels bekannter Verfahren ermittelt wird. Der Widerstandskörper wird dabei von einem Kreisring oder einer Kreisscheibe gebildet. Diese Vorrichtung und andere sind dadurch nachteilbehaftet, daß der Ort der Messung durch die zur Auswertung notwendige Auslenkung nicht genau definiert ist und daß eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit gemessen wird. Zur Bestimmung von Strömungsprofilen sind aufwendige Justagearbeiten notwendig.Another, after DDR patent no. 71648 become known technical teaching is characterized in that a held in a housing resistance body protrudes into the liquid flow, that the force acting as a result of the flow on the resistance body via a transmission element mounted on a housing Return spring is transmitted and the deflection of the return spring is determined by a direct displacement measurement by known methods. The resistance body is formed by a circular ring or a circular disk. This device and others are disadvantageous in that the location of the measurement is not precisely defined by the deflection necessary for the evaluation and that an average flow velocity is measured. For the determination of flow profiles elaborate adjustment work is necessary.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, eine mobile Vorrichtung zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeitsprofilen in offenen Kanälen und Gerinnen zu schaffen, die bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten, besonders bei laminarem Strömungsregime, einsetzbar ist, einen einfachen Aufbau aufweist und eine einfache Handhabung zur Ermittlung von Geschwindigkeitsprofilen ermöglicht.The object of the invention is to provide a mobile device for the determination of flow velocity profiles in open channels and channels, which can be used at low flow velocities, especially in laminar flow regime, has a simple structure and allows easy handling for the determination of velocity profiles.

-2- Darlegung des Wesens der Erfindung-2- Outline of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine mobile Vorrichtung zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeitsprofilen in offenen Kanälen mit den in der Zielstellung genannten Vorteilen zu schaffen.The invention is based on the technical object to provide a mobile device for the determination of flow velocity profiles in open channels with the advantages mentioned in the objective.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dahingehend gelöst, daß ein starres Pendelkreuz mit jeweils zwei horizontalen und zwei vertikalen Pendelarmen, die in einer Auflagevorrichtung zusammengeführt sind, auf einer Auflageschneide drehbar angeordnet wird. Die Auflageschneide selbst ist in der Pendelaufhängung einer Verstelleinrichtung fixiert. Die Verstelleinrichtung weist Verstellvorrichtungen für Verstellmöglichkeiten in vertikaler und horizontaler Richtung auf. Die die Auflagenschneide tragende Pendelaufhängung ist dabei mit der horizontalen Verstelleinrichtung gekoppelt, wodurch deren Bewegung in den Ebenen ermöglicht wird. Die gesamte Verstelleinrichtung wird lösbar mittels Klemmverbindung auf der Außenwandung des Kanales am vorgesehenen Meßort angebracht.This object is achieved according to the invention in that a rigid pendulum cross with two horizontal and two vertical pendulum arms, which are brought together in a support device, is rotatably mounted on a support cutter. The support cutter itself is fixed in the pendulum suspension of an adjustment. The adjusting device has adjusting devices for adjustment in the vertical and horizontal directions. The bearing support bearing pendulum suspension is coupled to the horizontal adjustment, whereby their movement is made possible in the planes. The entire adjustment is releasably mounted by means of clamping connection on the outer wall of the channel at the intended measuring location.

Die horizontalen Pendelarme weisen jeweils verschiebbar eine Wägeschale und eine Ausgleichsmasse auf, die vertikalen Pendelarme sind oben mit einer verschiebbaren Ausgleichsmasse und unten lösbar mit einem Widerstandskörper definierter geometrischer Form, z. B. einer Kugel, gekoppelt.The horizontal pendulum arms each have slidably on a weighing pan and a balancing mass, the vertical pendulum arms are above with a movable balancing mass and below releasably defined with a resistive body geometric shape, z. B. a ball coupled.

Der Widerstandskörper ragt in die Strömung des offenen Kanales, was bei Anströmung zu einer Auslenkung des Pendelkreuzes führt. Die dieser Kraft äquivalente Rückstellkraft wird durch das Auflegen von Gewichten auf die Wägeschale des horizontalen Pendelarmes bis zum Gleichgewichtszustand kompensiert, der optisch durch das Gegenüberstehen von am unteren vertikalen Pendelarm und an der Pendelaufhängung angebrachten Eichstiften indiziert wird. Durch die an den Pendelarmen in vertikaler und horizontaler Richtung angeordneten Ausgleichsmassen kann zum einen die Eigenmasse der Arme kompensiert und zum anderen die Empfindlichkeit der Anordnung verändert werden.The resistance body protrudes into the flow of the open channel, which leads to a deflection of the pendulum cross when it flows. The restoring force equivalent to this force is compensated for by applying weights to the weighing pan of the horizontal pendulum arm to equilibrium indicated optically by facing calibration pins attached to the lower vertical pendulum arm and to the pendulum suspension. By arranged on the pendulum arms in the vertical and horizontal balancing masses can be compensated on the one hand, the net mass of the arms and on the other hand, the sensitivity of the arrangement can be changed.

Durch Verstellen der horizontalen bzw. vertikalen Verstellvorrichtung kann die Stellung des Widerstandskörpers in der Kanalströmung verändert werden. Das Geschwindigkeitsprofil wird nach bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten aus den Kraft- und Hebelarmverhältnissen berechnet.By adjusting the horizontal or vertical adjustment, the position of the resistor body in the channel flow can be changed. The velocity profile is calculated according to known physical laws from the force and lever arm ratios.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden und zwar zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment and that show

Fig. 1: die Vorderansicht der erfindungsgemäßen VorrichtungFig. 1: the front view of the device according to the invention

Fig. 2: die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang des Schnittes A-A.Fig. 2: the side view of the device according to the invention along the section A-A.

Entsprechend Fig. 1 ist die Verstelleinrichtung 5 mit einer einstellbaren horizontalen Verstellvorrichtung 2 und einer vertikalen Verstelleinrichtung 3 über die Befestigungseinheit 4 mit der Wandung 13 des offenen Kanales lösbar verbunden. Die horizontale Verstelleinrichtung 2 trägt die Pendelaufhängung 6 mit der Auflagenschneide 12, auf der im Drehpunkt 11 die Auflagevorrichtung 13 eines Pendelkreuzes angeordnet ist.According to FIG. 1, the adjusting device 5 is detachably connected with an adjustable horizontal adjusting device 2 and a vertical adjusting device 3 via the fastening unit 4 with the wall 13 of the open channel. The horizontal adjustment device 2 carries the pendulum suspension 6 with the support blade 12, on the pivot point 11, the support device 13 of a pendulum cross is arranged.

Entsprechend Fig. 2 besteht das Pendelkreuz weiterhin aus den horizontalen Pendelarmen 14 und 15 sowie den vertikalen Pendelarmen 16 und 17. Der Pendelarm 17 ist lösbar mit dem Widerstandskörper 1, z.B. einer Kugel, verbunden, die in-die Strömung des offenen Kanales hineinragt. Die der auf diesen Widerstandskörper 1 wirkende Strömungskraft entgegengesetzte Rückstellkraft wird durch Gewichtsstücke bewirkt, die auf eine am Pendelarm 14 angebrachte Wägeschale 9 aufgebracht werden, bis der Gleichgewichtszustand wiederhergestellt ist. Der Zustand kann visuell an gegenüberstehenden Eichstiften 10 abgelesen werden, die jeweils am Pendelarm 17 und der Pendelaufhängung 6 angeordnet sind. Zum Ausgleich der-Sgen massen bzw. der Erhöhung der Empfindlichkeit sind an den Pendelarmen 15 und 16 jeweils verschiebbar die Ausgleichsmassen 7 und angebracht.2, the shuttle still consists of the horizontal pendulum arms 14 and 15 and the vertical pendulum arms 16 and 17. The pendulum arm 17 is detachable with the resistance body 1, e.g. a ball connected, which projects into the flow of the open channel. The restoring force opposing the flow force acting on this resistance body 1 is effected by weights which are applied to a weighing pan 9 attached to the pendulum arm 14 until the equilibrium state is restored. The condition can be visually read on opposing calibration pins 10 which are respectively disposed on the pendulum arm 17 and the pendulum suspension 6. To compensate for the-Sgen masses or increasing the sensitivity of the pendulum arms 15 and 16 are each slidably the balancing weights 7 and attached.

Claims

claims:

Anspruch [en] A mobile device for determining flow velocity profiles in open channels having a resistive body defined in the geometric shape which dips locally into the flowing medium in the channel and a lever system coupled to an evaluation device, the resistance body being connected to a lever arm, characterized in that a rigid pendulum cross with the horizontal pendulum arms (14,15) and the vertical pendulum arms (16; 17) which are brought together in a support device (18) on a support blade (12) fixed in the pendulum suspension (6) of an adjustment device (5) is arranged and that the lower vertical pendulum arm (17) releasably coupled to a resistance body (1) defined geometric shape.

2. Mobile device for determining flow velocity profiles in open channels according to claim 1, characterized in that the adjusting device (5) has an adjustable horizontal adjustment device (2) which is coupled to the pendulum suspension (6) and an adjustable vertical adjustment device (3) and that the adjusting device (5) by means of adjustable fastening unit (4) on the channel wall (13) is detachably arranged.

3. Mobile device for the determination of flow velocity profiles in open channels according to claims 1 and 2, characterized in that on the horizontal pendulum arm (14) slidably a weighing pan (9) and the horizontal pendulum arm (15) a displaceable balancing mass (8) is arranged and in that the vertical pendulum arm (16) has a displaceable compensating piece (7).

4. Mobile device for determining flow velocity profiles in open channels according to claims 1 to 3, characterized in that the vertical pendulum arm (17) and the pendulum suspension (6), in the equilibrium position directly opposite, each a calibration pin (10) is arranged ,