DE10119860C2 - Symmetrischer Schwingstrahlzähler - Google Patents
Symmetrischer SchwingstrahlzählerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingstrahlzähler mit einem Strömungska
nal, der sich von einem Einströmkanal in Richtung auf einen mittig angeordneten
Prallkörper erweitert und zum Ausströmkanal hin wieder verengt und mit Sensoren
zur Erfassung eines schwingenden Teilstrahls.
Die bislang vorgeschlagenen Schwingstrahlzähler wurden hinsichtlich Messge
nauigkeit, möglichst hoher Dynamik und einem geringen Druckabfall über die
Messstrecke optimiert. Aus diesem Grund sind der Messraum sowie der Ein- und
Ausströmkanal konventioneller Fluidistoren generell nicht symmetrischen in Fluss
richtung angeordnet. Als ein Nachteil dieser Konstruktion ergibt sich die Festle
gung auf eine bestimmte Durchflussrichtung. Es gibt keine Möglichkeit, zurück
strömende Flüssigkeit zu erfassen, wodurch das an sich sehr elegante und ohne
bewegliche Teile auskommende Schwingstrahlmessprinzip für bestimmte Anwen
dungen nicht in Frage kommt. Auf dem Markt erhältliche Schwingstrahlkaltwasser
zähler sind sogar ausschließlich mit einem integrierten Rückflussverhinderer er
hältlich.
Aus der JP 52 033 763 A ist bereits ein mit einer begrenzt um seine Achse hin und
her schwingenden Platte versehener Flüssigkeitszähler bekannt geworden, bei
dem es sich aber nicht um einen Schwingstrahlzähler mit einem von einer Düse
erzeugten der eigentlichen Messkammer frei durchsetzenden Freistahl handelt der
abwechselnd auf einen Prallkörper auftrifft und abwechselnd an diesem seitlich
links oder rechts vorbeiläuft. Darüber hinaus ist dieser vorbekannte Zähler auch
nicht für eine Messung in beiden Durchflussrichtungen geeignet. Würde man die
Ausströmöffnungen 9, 10 als Einströmöffnungen nehmen, so würde die Anord
nung überhaupt nicht mehr als Zähler funktionieren können. Bei der Anordnung
nach Fig. 3 ist durch den zusätzlichen Prallkörper eine Unsymmetrie erzeugt, die
keinesfalls eine Umkehrung der Strömungsrichtung zulässt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schwingstrahlzähler der
eingangs genannten Art so auszugestalten, dass er zur Messung der strömenden
Flüssigkeit in beiden Strömungsrichtungen geeignet ist, sodass auch rückfließen
de Flüssigkeit zuverlässig erfassbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Strö
mungsführungskanal einschließlich des Ein- und Ausströmkanals zur Quermittel
ebene durch den Prallkörper ebenso wie dieser symmetrisch ausgebildet ist und
dass in beiden symmetrischen Teilkammern und/oder an beiden symmetrischen
Hälften des Prallkörpers Sensorelemente zum Detektieren der Schwingfrequenz
für jeweils eine Strömungsrichtung angeordnet sind.
Durch diese vollständige symmetrische Ausbildung, wozu natürlich auch die sym
metrische Ausbildung des Prallkörpers selbst gehört, ergibt sich die Möglichkeit,
sowohl Flüssigkeitsströmungen in der einen als auch in der anderen Richtung zu
erfassen, wozu es selbstverständlich auch erforderlich ist, in beiden symmetri
schen Teilkammern und/oder an beiden symmetrischen Hälften des Prallkörpers
Sensorelemente
zum Detektieren der Schwingfrequenz anzuordnen, derart, dass die
einen Sensorelemente nur Schwingungen des Teilstrahls in der einen Strömungs
richtung und die anderen Schwingungen des Teilstrahls in der anderen Strö
mungsrichtung erfassen, sodass eine exakte getrennte Erfassung der unter
schiedlichen Strömungsrichtungen möglich ist. Als Sensorelemente kommen da
bei magnetisch induktive Strömungsgeschwindigkeitsmesser, Drucksensoren und
zwar Absolut- oder auch Differenzdrucksensoren und Kraftmesssensoren in Be
tracht.
Um einen stabilen Freistrahl zu erhalten, der in Verbindung mit dem Prallkörper
und dem sich erweiternden Strömungsführungskanal zu den gewünschten durch
flussabhängigen Schwingungen führt, soll der Strömungsführungskanal stufenartig
an die engeren Ein- und Ausströmkanäle anschließen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie
anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 Einen schematischen axialen Schnitt durch einen erfindungsgemä
ßen Schwingstrahlzähler und
Fig. 2 einen axialen Schnitt durch einen Schwingstrahlzähler mit abge
wandelter Ausbildung des Strömungsführungskanals.
Vom Einströmkanal 1 gelangt das einströmende Wasser über eine Stufe 2, die
das Entstehen eines stabilen Freistrahls begünstigt, in den Strömungsführungska
nal 3, der sich in Richtung auf eine mittig in der Achse des Einströmkanals und
des gegenüberliegenden Ausströmkanals 4 angeordneten Prallkörpers 5 erweitert
und anschließend zum Ausströmkanal 4 hin wieder verengt, wobei wiederum eine
Stufe 6 am Übergang des Strömungsführungskanals 3 in den Ausströmkanal 4
vorgesehen ist. Die gesamte Anordnung ist zur Mittelebene 7 des Prallkörpers 5
symmetrisch ausgebildet, das heißt die Symmetrie zur Mittelebene 7 gilt sowohl
für den Prallkörper selbst, als auch für den Strömungsführungskanal sowie Ein-
und Ausströmkanal 1 und 4. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass nicht nur Flüs
sigkeit gemessen werden kann, die vom Einströmkanal zum Ausströmkanal 4
fließt, sondern auch rückfließendes Wasser vom Ausströmkanal 4 zum Einström
kanal 1. Zu diesem Zweck sind in beiden symmetrischen Hälften 3a und 3b des
Strömungsführungskanals 3 Sensorelemente S1 und S1' in den Wänden des
Strömungsführungskanals oder aber auch Sensorelemente S2 und S2' im Prall
körper vorgesehen, von denen jeweils einer zur Detektierung des Strömungs
durchflusses in der einen Strömungsrichtung und der andere zur Detektierung des
Strömungsdurchflusses in der anderen Richtung dient. Wird der Strömungsfüh
rungskanal 3 in Richtung vom Einströmkanal 1 zum Ausströmkanal 4 durchflos
sen, so erfasst der Sensor S1' bzw. der Sensor S2' den Schwingstrahl, bei umge
kehrter Flussrichtung liefern die Sensoren S1 und S2 ein Signal über die Frequenz
des schwingenden Freistahls und damit ein Maß für die Durchflussmenge.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 le
diglich dadurch, dass der gestufte Übergang 2' bzw. 6' zwischen dem Einströmka
nal 1 bzw. Ausströmkanal 4 und dem Strömungsführungskanal 3 in anderer Weise
ausgebildet ist.
Die Sensorelemente S1, S1', S2, S2' können magnetisch induktive Strömungsge
schwindigkeitsmesser, Absolut- bzw. Differenzdrucksensoren oder auch Kraft
messsensoren sein.
Der Vorteil des erfindungsgemäß symmetrisch aufgebauten Schwingstrahldurch
flussmessers ist die Möglichkeit, das jeweils durchströmende Flüssigkeitsvolumen
unabhängig von der Strömungsrichtung exakt zu erfassen, was kein anderes stati
sches hydrodynamisches elektronisches Durchflussmessverfahren bei einer
Messdynamik deutlich größer als 200 bieten kann.
Claims (5)
1. Schwingstrahlzähler mit einem Strömungsführungskanal, der sich von ei
nem Einströmkanal in Richtung auf einen mittig angeordneten Prallkörper
erweitert und zum Ausströmkanal hin wieder verengt und mit Sensoren zur
Erfassung eines schwingenden Teilstrahls der Flüssigkeit, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Strömungsführungskanal (3) einschließlich des Ein
strömkanals (1) und des Ausströmkanals (4) zur Quermittelebene (7) durch
den Prallkörper (5) ebenso wie dieser symmetrisch ausgebildet ist und dass
in beiden symmetrischen Teilkammern (3a, 3b) und/oder an beiden sym
metrischen Hälften des Prallkörpers (5) Sensorelemente zum Detektieren
der Schwingfrequenz für jeweils eine Strömungsrichtung angeordnet sind.
2. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am
Übergang vom Einströmkanal (1) und/oder Ausströmkanal (4) in den Strö
mungsführungskanal (3) eine Stufe (2, 6; 2', 6') vorgesehen ist.
3. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorelemente (S1, S1', S2, S2') magnetisch induktive Strö
mungsgeschwindigkeitsmesser sind.
4. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorelemente (S1, S1', S2, S2') Drucksensoren sind.
5. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorelemente (S1, S1', S2, S2') Kraftmesssensoren sind.
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