DE102005038428A1 - Device for measuring the properties of a fluid stream comprises a measuring unit lying opposite an inlet opening for acquiring the impulse force of the fluid stream hitting a surface of the measuring unit - Google Patents
Device for measuring the properties of a fluid stream comprises a measuring unit lying opposite an inlet opening for acquiring the impulse force of the fluid stream hitting a surface of the measuring unit Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005038428A1 DE102005038428A1 DE102005038428A DE102005038428A DE102005038428A1 DE 102005038428 A1 DE102005038428 A1 DE 102005038428A1 DE 102005038428 A DE102005038428 A DE 102005038428A DE 102005038428 A DE102005038428 A DE 102005038428A DE 102005038428 A1 DE102005038428 A1 DE 102005038428A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fluid
- inlet opening
- flow
- measuring
- fluid stream
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/206—Measuring pressure, force or momentum of a fluid flow which is forced to change its direction
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines Massestromes eines Fluids mit einer von dem Fluid durchströmbaren Messkammer mit einer Einlassöffnung und zumindest einer Auslassöffnung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren.The The present invention relates to a device for detecting a Mass flow of a fluid with a flow-through of the fluid measuring chamber with an inlet opening and at least one outlet opening. The invention further relates to a corresponding method.
Um den Durchfluss einer strömenden Flüssigkeit als Massedurchfluss zu bestimmen, also in den physikalischen Einheiten Masse pro Zeit, sind Durchflussmesser mit einer Prallplatte bekannt, die innerhalb des Fluidstromes angeordnet ist. Das Fluid umströmt dabei die in einer Rohrleitung vorgesehene Prallplatte. Wird die Prallplatte in Schwingung versetzt, verändert sich aufgrund des Massestromes und der Fluideigenschaften die Schwingungsfrequenz, so dass bei Kenntnis der Fluideigenschaften folglich der Massestrom des Fluids bestimmbar ist. Alternativ kann die Prallplatte in eine Relativbewegung versetzt werden.Around the flow of a flowing liquid to determine as mass flow, ie in the physical units Mass per time, flowmeters are known with a flapper, which is arranged within the fluid stream. The fluid flows around it the planned in a pipeline baffle plate. Will the baffle plate vibrated, changed due to the mass flow and the fluid properties, the oscillation frequency, so that with knowledge of the fluid properties consequently the mass flow of the fluid is determinable. Alternatively, the baffle plate in a Be offset relative movement.
Der Massestrom kann jedoch nur präzise ermittelt werden, wenn die Fluideigenschaften, beispielsweise die Viskosität, die Dichte und die Temperatur, bekannt sind. Denn der ermittelte Messwert ist davon abhängig, wie das Fluid durch den Ringspalt zwischen der Innenwandung der Rohrleitung und der Prallplatte strömen kann. Der Einfluss dieses Engpasses zeigt ein nichtlineares Verhalten und ist abhängig von der Reynoldszahl und folg lich auch abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und den Fluideigenschaften. Die Genauigkeiten derartiger Geräte liegen im Bereich von 0,5–2%.Of the Mass flow, however, can only be precise be determined when the fluid properties, such as the Viscosity, the density and the temperature are known. Because the determined Reading is dependent on as the fluid passes through the annular gap between the inner wall of the Pipe and the baffle plate can flow. The influence of this Bottleneck shows a nonlinear behavior and is dependent on the Reynolds number and, consequently, also dependent on the flow velocity and the fluid properties. The accuracies of such devices are in the range of 0.5-2%.
Ferner sind Coriolis-Massedurchflussmesser bekannt. Diese Durchflussmesser nutzen bei der Ermittlung die Coriolis-Kraft aus. Hierzu durchströmt die Flüssigkeit ein in Schwingung versetztes Rohr. In Abhängigkeit der Masse, die in einer bestimmten Zeit das Rohr durchströmt, verändert sich die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsphase des Rohres. Diese messbaren Veränderungen werden für die Bestimmung des Massedurchflusses genutzt.Further Coriolis mass flowmeters are known. These flow meters use the Coriolis force in the investigation. For this purpose, the liquid flows through a vibrated tube. Depending on the mass, the in flows through the tube for a certain time, the oscillation frequency changes and the vibration phase of the tube. These measurable changes be for used the determination of the mass flow.
Sehr gute Coriolis-Massedurchflussmesser erreichen eine Wiederholgenauigkeit von etwa 0,02 % über eine Messspanne von 1:10. Der Messbereich für derartige Durchflussmesser endet bei einem Durchfluss von etwa 500t/h. Die Coriolis-Durchflussmesser sind außerdem empfindlich gegenüber Pulsationen und Schwingungen in der Strömung, die das Messergebnis störend beeinflussen können.Very Good Coriolis mass flowmeters achieve repeatability about 0.02% over a span of 1:10. The measuring range for such flowmeters ends at a flow rate of about 500t / h. The Coriolis flowmeter are as well sensitive to Pulsations and vibrations in the flow, which the measurement result disturbing can influence.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, den Messbereich zu erweitern und die Messunsicherheit bei der Erfassung eines Massestromes eines Fluids unabhängig von den Fluideigenschaften zu verbessern. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10.In front In this background, it is the object of the invention, the measuring range to expand and the measurement uncertainty in the detection of a mass flow a fluid independently from the fluid properties. This task is solved by a device with the features according to claim 1 and by a Method with the features according to claim 10th
Eine Vorrichtung der vorstehend bezeichneten Art ist erfindungsgemäß der Einlassöffnung gegenüberliegend einer Messeinrichtung vorgesehen, die von dem Fluid nicht umströmt wird und die die Impulskraft des auf eine Fläche der Messeinrichtung auftreffenden Fluidstromes erfasst.A Device of the type described above is inventively opposite the inlet opening a measuring device provided, which is not flowed around by the fluid and the impulse force of the incident on an area of the measuring device Fluid flow detected.
Die von dem Fluidstrom auf die Fläche wirkende Impulskraft F → ist proportional zu dem Massestrom m . und zur mittleren Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung. Aufgrund der Kenntnis der mittleren Geschwindigkeit und der durch die Vorrichtung erfassten Impulskraft ist der Massestrom des Fluids medienunabhängig bestimmbar, d.h. ohne Kenntnis von den Fluideigenschaften, beispielsweise der Temperatur, Dichte und/oder Viskosität. Die Messung ist deutlich genauer und es ist eine Verbesserung der Genauig keit um den Faktor 10, d.h. von unter 0,1–0,05%, angestrebt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus robust und kompakt in ihrem Aufbau.The impulse force F → acting on the surface by the fluid flow is proportional to the mass flow m. and to the mean flow velocity the fluid flow. Due to the knowledge of the average velocity and the pulse force detected by the device, the mass flow of the fluid can be determined independently of media, ie without knowledge of the fluid properties, for example the temperature, density and / or viscosity. The measurement is much more accurate and it is an improvement of the accuracy by a factor of 10, ie less than 0.1-0.05%, sought. The device according to the invention is also robust and compact in construction.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ausgebildet, eine einstellbare, beispielsweise oszillierende, Relativbewegung zwischen der Messeinrichtung und dem Fluidstrom zu erzeugen. Dadurch können die Impulskräfte bei einer Vorwärtsbewegung und einer Rückwärtsbewegung zueinander in Relation gesetzt werden. Aus den gemessenen Impulskräften und den einstellbaren Geschwindigkeiten der Relativbewegung ist der Massestrom des Fluids ohne Kenntnis der mittleren Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen.A preferred embodiment The present invention is adapted to an adjustable, for example oscillating, relative movement between the measuring device and to generate the fluid flow. As a result, the momentum forces at a forward movement and a backward movement to each other be set in relation. From the measured momentum forces and the adjustable speeds of relative movement is the Mass flow of the fluid without knowledge of the average flow velocity to determine.
Zur Erzeugung der Relativbewegung ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Messeinrichtung relativ zur Einlassöffnung axial verschiebbar. Alternativ ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Einlassöffnung an einem Ende einer in einem Gerätegehäuse vorgesehenen Bohrung angeordnet ist, in die der axial zu der Kraftmesseinrichtung verschiebbare Einlasskanal hineinragt. Die oszillierende Bewegung des Einlasskanals ist einfacher zu realisieren als eine oszillierende Bewegung der Messeinrichtung.to Generation of the relative movement is in an advantageous embodiment the device according to the invention the measuring device axially displaceable relative to the inlet opening. Alternatively, in a preferred embodiment of the device according to the invention the inlet opening at one end of a bore provided in a device housing is arranged, in which the axially displaceable to the force measuring device Inlet channel protrudes. The oscillating movement of the intake passage is easier to implement than an oscillating movement of the measuring device.
Bevorzugt ist eine fest mit dem Einlasskanal verbundene Linearverschiebeeinheit vorgesehen, um die Bewegung des Einlasskanals zu erzeugen.Prefers is a linear displacement unit fixedly connected to the inlet duct provided to generate the movement of the inlet channel.
Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ausgebildet, einen einstellbaren zusätzlichen Massestrom in den Fluidstrom zu injizieren oder dem Fluidstrom zu entnehmen. Bevorzugt ist hierfür stromaufwärts der Einlassöffnung an dem Einlasskanal ein Injektionskanal angeordnet ist, so dass Fluid aus dem Injektionskanal dem Einlasskanal zuführbar oder diesem entnehmbar ist. Mit Kenntnis des zusätzlichen Massestromes kann durch Messung der Impulskraft der Massestrom bestimmt werden.An alternative embodiment of the invention The device according to the invention is designed to inject an adjustable additional mass flow into the fluid flow or to remove it from the fluid flow. For this purpose, an injection channel is preferably arranged upstream of the inlet opening on the inlet channel, so that fluid can be supplied from the injection channel to or removed from the inlet channel. With knowledge of the additional mass flow, the mass flow can be determined by measuring the impulse force.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Messeinrichtung einen axial verschiebbaren Stempel mit einer zur Strömungsrichtung des Fluidstromes senkrechten Stempelfläche auf, und der Stempel wirkt auf einen Kraftaufnehmer ein. Die Verschiebung des Stempels ist proportional zu der Impulskraft des Fluidstromes und es kann somit diese gemessen werden.at an advantageous embodiment of the device according to the invention the measuring device has an axially displaceable stamp one to the flow direction the fluid flow perpendicular plunger surface, and the punch acts on a load cell. The displacement of the stamp is proportional to the momentum of the fluid flow and thus it can these are measured.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung an Hand der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beispielhaft näher erläutert, in denen:following The present invention will become more apparent from the detailed description the embodiments by way of example with reference to the figures, in which:
In
der
Das
Durchflussmessgerät
Das
offene Ende des im Wesentlichen U-förmigen Gerätegehäuses
Der
Stempel
Ein
Teil der Flüssigkeit
gelangt in dem unteren Bereich der Messkammer
Die
auf die Stempelfläche
Um
eine Ermittlung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit zu vermeiden,
wird eine zusätzliche kontrollierte
Relativbewegung zwischen der Strömung
und der Stempelfläche
Wird
nun die Messung der auf die Stempelfläche
Mit der Annahme, dass der Massestrom m . und die Strömungsgeschwindigkeit u → über den betrachteten Zeitraum konstant sind, gilt m .v = m .r = m . und u →v = u →r = u →. Wird dies nun in das Gleichungssystem eingesetzt, ergibt sich für den Massestrom folgende Gleichung: Assuming that the mass flow m. and the flow velocity u → are constant over the considered period, m applies. v = m. r = m. and u → v = u → r = u →. If this is now used in the equation system, the following equation results for the mass flow:
Da
die Geschwindigkeit der Relativbewegung, d.h. w →, kontrolliert eingestellt
werden kann, reduziert sich die Ermittlung des Massestroms m . somit auf
zwei Kraftmessungen, der KraftF →v bei einer
Vorwärts-
bzw. Abwärtsbewegung
und der Kraft F →r bei einer Rückwärts- bzw. Aufwärtsbewegung
des Einlasskanals
Alternativ
zu der Bewegung des Einlasskanals
In
der
Zur
Messung der Impulskraft der strömenden
Flüssigkeit
ist ebenfalls ein mit einem Kraftaufnehmer
Im
Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus
Das
injizierte Volumen verändert
somit kontrolliert den Gesamtmassestrom der Flüssigkeit und es ergibt sich
für zwei
Messungen der Kraft mit und ohne Injektion folgendes Gleichungssystem:
Die Änderung der mittleren Geschwindigkeit u → aufgrund des durch die Injektion vergrößerten Volumens der strömenden Flüssigkeit kann bei einem kleinen Injektionsvolumen vernachlässigt werden, so dass in einer Näherung die Strömungsgeschwindigkeit u → als konstant angenommen werden kann. Dies führt dann nach Einsetzen in das Gleichungssystem und Umstellen nach dem Massestrom m . zu folgender Gleichung: The change in the average velocity u → due to the volume of the flowing liquid increased by the injection can be neglected with a small injection volume, so that in an approximation the flow velocity u → can be assumed to be constant. This then leads after insertion into the equation system and switching to the mass flow m. to the following equation:
Der
Injektionsmassestrom Δm . ist
durch das Injektionsvolumen und der Geschwindigkeit bestimmt. Er
lässt sich
somit direkt aus dem Querschnitt der Injektionskanals
Für die Messung
des Massestromes m . mit der vorstehend erläuterten Injektion eines Flüssigkeitsvolumens
ist es erforderlich, dass in dem Injektionskanal
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005038428A DE102005038428B4 (en) | 2005-08-12 | 2005-08-12 | Apparatus and method for detecting a mass flow of a fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005038428A DE102005038428B4 (en) | 2005-08-12 | 2005-08-12 | Apparatus and method for detecting a mass flow of a fluid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005038428A1 true DE102005038428A1 (en) | 2007-02-15 |
DE102005038428B4 DE102005038428B4 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=37681144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005038428A Expired - Fee Related DE102005038428B4 (en) | 2005-08-12 | 2005-08-12 | Apparatus and method for detecting a mass flow of a fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005038428B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715357C1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-02-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method of determining volume of liquid in pipeline |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3138955A (en) * | 1960-05-12 | 1964-06-30 | Nat Res Dev | Fluid measuring apparatus |
JPS61130818A (en) * | 1984-11-30 | 1986-06-18 | Koko Res Kk | Flowmeter |
US4612814A (en) * | 1982-01-06 | 1986-09-23 | Dowell Schlumberger Incorporated | Flow meter and densitometer apparatus |
US4781070A (en) * | 1986-08-06 | 1988-11-01 | Stephen Derin | Flow meter |
-
2005
- 2005-08-12 DE DE102005038428A patent/DE102005038428B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3138955A (en) * | 1960-05-12 | 1964-06-30 | Nat Res Dev | Fluid measuring apparatus |
US4612814A (en) * | 1982-01-06 | 1986-09-23 | Dowell Schlumberger Incorporated | Flow meter and densitometer apparatus |
JPS61130818A (en) * | 1984-11-30 | 1986-06-18 | Koko Res Kk | Flowmeter |
US4781070A (en) * | 1986-08-06 | 1988-11-01 | Stephen Derin | Flow meter |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Patent Abstracts of Japan & JP 61130818 A * |
Patent Abstracts of Japan: JP 61-130 818 A |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102005038428B4 (en) | 2007-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112004001119B4 (en) | Viscosity-corrected flowmeter | |
DE10331228B3 (en) | Device for measuring time-resolved volumetric flow processes | |
DE102010040396A1 (en) | Flow meter for detecting a property of a fluid medium | |
DE3032578A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DYNAMIC AND DENSITY-INDEPENDENT DETERMINATION OF THE MASS FLOW | |
EP3390983B1 (en) | Vibronic sensor and measuring assembly for monitoring a flowable medium | |
DE102009003020A1 (en) | Runtime measurement correction in a flow sensor | |
DE102006062552A1 (en) | Fluid e.g. water, quantity recording method for use in e.g. automobile industry, involves comparing profiles of two signals with each other, which rises in relationship with pulsation condition pressure change of fluid flow | |
DE102009002941A1 (en) | Method for detecting a blockage in a Coriolis flowmeter | |
WO2004088252A2 (en) | Device for determination and/or monitoring of the volumetric and/or mass flow of a medium | |
DE102005001897C5 (en) | Ultrasonic measuring arrangement for installation on a Einrohranschlussstück in a pipeline | |
DE102005038428B4 (en) | Apparatus and method for detecting a mass flow of a fluid | |
DE102015001826B3 (en) | fitting | |
AT505035B1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR MEASURING FLOW RESISTANCES | |
DE102014110556B3 (en) | Device for flow measurement | |
EP2072970A1 (en) | Method for determining the viscosity of a fluid using a vortex flowmeter | |
DE2405786C3 (en) | Measuring devices for gas flow measurement in gas suction lines | |
DE10103240A1 (en) | Flow velocity measuring device | |
DE102006019146B3 (en) | Device for determining the flow velocity of a fluid or gas in a pipe | |
DE102008026620A1 (en) | Method for calibrating ultrasonic flow meter, involves measuring time in calibration step, which requires ultrasonic pulse from ultrasonic transmitter along ultrasonic path of geometrical length to ultrasonic receiver | |
DE102007061585A1 (en) | Method for compensating disturbing influences in vibration type measuring instruments, involves transferring fluid medium in measuring pipe which is set into mechanical vibrations by excitation unit | |
EP2581714B1 (en) | Method and measuring device for determining an absolute flow velocity of a volume or mass flow | |
DE102012109234A1 (en) | Volumetric flow meter for determining flow rate and/or composition of e.g. gas of e.g. oil refinery, has devices that determine flow rate of mediums based on transit time difference method and thermal mass flow measurement | |
DE102019134602A1 (en) | Method for operating a flow measuring point for media with at least one liquid phase | |
WO2008083791A1 (en) | Measuring device and measuring method for an injector | |
DE102010014693B3 (en) | Fluid-flow measuring system comprises differential pressure measuring device and conductor which is provided for fluid, where flow measuring device is arranged for measuring flow rate through conductor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130301 |