DE102006001032A1 - Volume flow measurement unit has dynamic pressure measurement point upstream and a static point downstream of adjustable cross section throttle - Google Patents
Volume flow measurement unit has dynamic pressure measurement point upstream and a static point downstream of adjustable cross section throttle Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Volumenstrommesseinrichtung mit einer in einer Gasleitung angeordneten, im Querschnitt verstellbaren Drosseleinrichtung und mit einer Differenzgasdruckmesseinrichtung, die zwei Druckmessstellen aufweist, von denen eine erste Druckmessstelle stromaufwärts der Drosseleinrichtung in einem von der Drosseleinrichtung bezüglich des Drucks nicht beeinflussten ersten Bereich liegt.The The invention relates to a volumetric flow meter with an in arranged a gas line, adjustable in cross-section throttle device and with a differential gas pressure measuring device, the two pressure measuring points of which a first pressure measuring point upstream of the throttle device in one of the throttle device with respect to the pressure unaffected first area lies.
Derartige Volumenstrommesseinrichtungen sind bekannt. Sie weisen einen eine Gasleitung bildenden Strömungskanal auf, in dem sich eine Drosseleinrichtung befindet, die als Drosselklappe mit Mitteldrehachse ausgebildet ist. Stromaufwärts zur Drosselklappe in einem Abstand von dem zwei- bis dreifachen Radius der Gasleitung befindet sich eine Volumenstrommesseinrichtung, die eine den Querschnitt der Gasleitung verkleinernde Blende aufweist, wobei sich -in Strömungsrichtung gesehen- unmittelbar vor und hinter der Blende jeweils eine Druckmessstelle befindet. Der Differenzdruck der beiden Druckmessstellen wird ermittelt und beispielsweise einer Regeleinrichtung zugeführt, die die Drosselstellung der Drosselklappe einstellt, um auf diese Art und Weise den die Gasleitung durchströmenden Gasstrom, insbesondere Luftstrom, zum Beispiel einen konstanten Wert zu regeln. Derartige Anordnungen werden beispielsweise in Lüftungsanlagen eingesetzt. Die bekannte Volumenstrommesseinrichtung weist einen stark begrenzten Messbereich auf, das heißt, nur in einem beschränkten Geschwindigkeitsbereich der Gasströmung lässt sich ein hinreichend genaues Ergebnis mittels der Differenzgasdruckmesseinrichtung erfassen. Ferner ist die Anordnung empfindlich gegenüber Störungen in der Anströmung des Gases, insbesondere der Luft, die beispielsweise durch einen vorgeschalteten Krümmer oder dergleichen eintreten können. Diese Störungen verfälschen das Messergebnis. Ferner ist die Baulänge der bekannten Einrichtung relativ groß.such Volume flow measuring devices are known. You have one Gas line forming flow channel on, in which a throttle device is located as the throttle is formed with central axis of rotation. Upstream to the throttle in one Distance from the two to three times the radius of the gas line is located there is a volumetric flow meter that has a cross section the gas line reducing aperture, wherein -in flow direction Seen immediately before and behind the aperture in each case a pressure measuring point located. The differential pressure of the two pressure measuring points is determined and, for example, fed to a control device which controls the throttle position the throttle adjusts to in this way the the Gas line flowing through Gas flow, in particular air flow, for example, a constant To regulate value. Such arrangements are for example in ventilation systems used. The known volume flow measuring device has a strongly limited measuring range, that is, only in a limited speed range the gas flow let yourself a sufficiently accurate result by means of the differential gas pressure measuring device to capture. Furthermore, the arrangement is sensitive to disturbances in the flow the gas, in particular the air, for example, by a upstream manifold or the like can occur. These disorders falsify that Measurement result. Furthermore, the length of the known device relatively large.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Volumenstrommesseinrichtung, insbesondere zum Zwecke einer Volumenstromregelung eines Gasstromes, anzugeben, die einen großen Messbereich aufweist, unabhängig gegen Störungen in der Anströmung ist, sodass stets ein entsprechend genaues Messergebnis vorliegt und/oder ferner eine kurze Bauform aufweist.Of the Invention is based on the object, a volumetric flow meter, in particular for the purpose of controlling the volume flow of a gas stream, indicate a big one Measuring range, independent against disturbances in the flow is, so that there is always a correspondingly accurate measurement result and / or further comprises a short design.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die andere, zweite Druckmessstelle in einem von der Drosseleinrichtung bezüglich des Drucks beeinflussten, zweiten Bereich angeordnet ist. Demgemäß befindet sich die eine erste Druckmessstelle so weit von der Drosseleinrichtung entfernt, dass Störeinflüsse der Drosseleinrichtung, die sich verfälschend auf die Druckmessung auswirken könnten, in diesem ersten Bereich nicht vorliegen. Ganz anders verhält es sich bei der anderen, zweiten Druckmessstelle, die derart in der Nachbarschaft beziehungsweise in dem Wirkungskreis der verstellbaren Drosseleinrichtung angeordnet ist, dass eine Beeinflussung der Drosseleinrichtung auf den sich dort einstellenden Druck auch auf die zweite Druckmessstelle wirkt und daher bewusst bei der zweiten Druckmessstelle diese "Strömungsstörung" erfasst wird. Die Folge der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass als Messergebnis ein sehr großer Differenzdruck dp von der Differenzgasdruckmesseinrichtung erfasst wird und demzufolge ein großer Messbereich abgedeckt werden kann, da auch relativ kleine Strömungsgeschwindig keiten des Gases in der Gasleitung genau erfasst werden können. Während im Stand der Technik nur ein schmales Geschwindigkeitsband erfassbar ist, lässt sich mittels des Gegenstandes der Erfindung ein wesentlich größerer Bereich abdecken, das heißt, auch sehr niedrige Strömungsgeschwindigkeiten und/oder auch sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten können genau erfasst werden, wobei aus den Geschwindigkeiten unter Kenntnis der Fläche, also des Strömungsquerschnittes der Gasleitung, der Volumenstrom der Gasströmung ermittelt wird.These Task is inventively characterized solved, that the other, second pressure measuring point in one of the throttle device concerning the Pressure-influenced, second area is arranged. Accordingly, located the first pressure measuring point so far away from the throttle device, that disturbs the Throttling device, which falsifying the pressure measurement could affect not present in this first area. It is completely different at the other, second pressure measuring point, which is so in the neighborhood or in the sphere of the adjustable throttle device is arranged such that an influence of the throttle device on the There also adjusting pressure on the second pressure measuring point acts and therefore consciously at the second pressure measuring point this "flow disturbance" is detected. The Sequence of the inventive arrangement is that the measurement result is a very large differential pressure dp from the Differential gas pressure measuring device is detected and consequently a large measuring range can be covered, as well as relatively small Strömungsgeschwindig opportunities of the gas in the gas line can be accurately detected. While in the State of the art only a narrow speed band detectable is, lets by means of the subject invention a much larger area cover, that is, also very low flow velocities and / or very high flow rates can be accurately detected, taking note of the speeds the area, So the flow cross-section the gas line, the flow rate of the gas flow is determined.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Druckmessstelle eine Gesamtdruckmessstelle ist. Die Gesamtdruckmessstelle erfasst sowohl den statischen als auch den dynamischen Druck.A Development of the invention provides that the first pressure measuring point is a total pressure measuring point. The total pressure measuring point detects both the static as well as the dynamic pressure.
Die zweite Druckmessstelle ist eine Messstelle für den statischen Druck. Die Differenzgasdruckmessung bildet die Differenz von Gesamtdruck und statischem Druck, sodass als Ergebnis der dynamische Druck zur Verfügung steht, der beispielsweise einem Regler zugeführt wird, um eine Volumenstromregelung mittels der verstellbaren Drosseleinrichtung durchzuführen.The second pressure measuring point is a measuring point for the static pressure. The Differential gas pressure measurement forms the difference between total pressure and static pressure so that as a result the dynamic pressure is available the example, a controller is supplied to a flow control perform by means of the adjustable throttle device.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Druckmessstelle in der Gasströmung angeordnet ist. Sie kann sich beispielsweise im Bereich der Mittellängsachse der Gasleitung befinden.A Development of the invention provides that the first pressure measuring point arranged in the gas flow is. It can, for example, in the range of the central longitudinal axis the gas line are located.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die zweite Druckmessstelle in der Gasströmung in der Nähe der Wand der Gasleitung angeordnet ist. Sie befindet sich demgemäß im Wandbereich oder nahe des Wandbereichs der Gasleitung. Selbstverständlich ist es jedoch auch mög lich, von den vorstehend erwähnten Positionen der ersten und/oder zweiten Druckmessstelle abzuweichen, wobei jedoch stets zu beachten ist, dass sich die erste Druckmessstelle in der im Wesentlichen störungsfreien Zone hinsichtlich der durch die Drosseleinrichtung auftretenden Störungen befindet und dass die zweite Druckmessstelle im Wesentlichen in der gestörten Zone angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the second pressure measuring point is arranged in the gas flow in the vicinity of the wall of the gas line. It is accordingly located in the wall area or near the wall area of the gas line. Of course, it is also possible, please include, deviate from the above-mentioned positions of the first and / or second pressure measuring point, but always be to It should be noted that the first pressure measuring point is located in the substantially interference-free zone with respect to the disturbances occurring through the throttle device and that the second pressure measuring point is arranged substantially in the disturbed zone.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Drosseleinrichtung eine verstellbare Drosselklappe, insbesondere mit Mitteldrehachse, ist. Eine derartige Drehklappe wird um die Mittelachse verschwenkbar gelagert, sodass sie bei Längsausrichtung fluchtend zur Mittellängsachse der Gasleitung verläuft und quasi den gesamten Querschnitt der Gasleitung freigibt. Es liegt dann ein Drosselwinkel α = 0° vor. Wird die Drosselklappe um ihre Mitteldrehachse verschwenkt, so verkleinert sich dabei der wirksame Querschnitt für die Strömung in der Gasleitung. Ist ein Drosselwinkel von etwa 60° erreicht (α = 60°), dann befindet sich die Drosselklappe in ihrer geschlossenen Stellung, das heißt, es kann kein Gasstrom mehr passieren.A Development of the invention provides that the throttle device an adjustable throttle, in particular with a central axis of rotation, is. Such a rotary flap is pivotable about the central axis stored so that they are aligned longitudinally in alignment with the central longitudinal axis the gas line runs and virtually releases the entire cross section of the gas line. It lies then a throttle angle α = 0 ° before. If the throttle is pivoted about its central axis of rotation, so reduced This is the effective cross section for the flow in the gas line. is reached a throttle angle of about 60 ° (α = 60 °), then located the throttle is in its closed position, that is, it can no more gas flow happen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Druckmessstelle eine angeströmte Topfmessstelle ist. Es handelt sich bei einer Topfmessstelle um einen Topf beziehungsweise einen Napf, der mit seiner Topföffnung der Gasströmung zugewandt ist. Mittels einer Druckleitung, eines Druckschlauches oder dergleichen wird der Druck in dem Topf ermittelt, sodass auf diese Art und Weise die erste Druckmessstelle realisiert ist.Prefers it is provided that the first pressure measuring point is a flowed pot measuring point. It is a pot measuring point to a pot or a bowl, with its pot opening the gas flow is facing. By means of a pressure line, a pressure hose or the like, the pressure in the pot is detected so that this way the first pressure measuring point is realized.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die erste Druckmessstelle eine angeströmte Stauleistenmessstelle ist. Hierbei handelt es sich um ein Leistenprofil, beispielsweise um eine U-Profil, das die Gasleitung quer durchsetzt. Durch die Längserstreckung der leistenförmigen Messstelle erfolgt eine Mittelwertbildung des so erfassten Druckes. Auch diese Stauleiste ist mit ihrer Öffnung der Gasströmung entgegengerichtet, was durch das Wort "angeströmt" zum Ausdruck gebracht wird. In die U-förmige Stauleiste kann eine U-förmige Einsteckleiste eingesteckt sein, wobei die Einsteckleiste mit ihrer Leistenöffnung voran in die Leistenöffnung der Stauleiste eingesteckt ist. Im Boden der Einsteckleisten befinden sich einige über die Leistenlänge verteilt angeordnete Öffnungen. In den so gebildeten Hohlraum mündet ein Messschlauch oder dergleichen, um den Druck abzunehmen.Further it can be provided that the first pressure measuring point a flowed Stauleistenmessung is. This is a strip profile, for example around a U-profile, which transverses the gas line transversely. By the longitudinal extension the strip-shaped Measuring point is an averaging of the thus detected pressure. Also this Stauleiste is opposite to the opening of the gas flow, what is expressed by the word "streamed" becomes. In the U-shaped Stauleiste can be a U-shaped Inserted plug-in strip, the plug-in strip with her make opening ahead in the groin opening the railing bar is inserted. Located in the bottom of the plug-in strips some about the bar length distributed openings. In the thus formed cavity opens a measuring tube or the like to relieve the pressure.
Die zweite Druckmessstelle, die den Wanddruck misst, kann insbesondere als Nippelmessstelle ausgebildet sein. Hierunter ist eine Öffnung zu verstehen, die sich in der Wandung der Gasleitung befindet und die über eine Messleitung oder einen Messschlauch den erfassten Druck zur weiteren Verwendung ableitet.The second pressure measuring point, which measures the wall pressure, in particular be designed as nipple measuring point. Below this is an opening to which is located in the wall of the gas line and the one above Measuring line or a measuring hose the detected pressure to further Derives use.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die zweite Druckmessstelle eine strömungsabgewandte Topfmessstelle und/oder eine strömungsabgewandte Stauleistenmessstelle ist. Diese beiden Ausführungsformen der Messstelle wurden vorstehend bereits erläutert, wobei es sich im Gegensatz dazu jedoch um strömungsabgewandte Messstellen handelt, das heißt, die Topföffnung oder die Öffnung der Stauleiste ist nicht der Strömung entgegengerichtet angeordnet, sondern weist in Strömungsrichtung, das heißt, eine strömungsabgewandte Messstelle liegt etwa um 180° verdreht angeordnet gegenüber einer angeströmten gleichartigen Messstelle.Advantageous It may be when the second pressure measuring point a flow away Topfmessstelle and / or a flow away Stauleistenmessstelle is. These two embodiments The measuring point has already been explained above, in contrast to but to flow-out Measuring points, that is the pot opening or the opening the railing bar is not the flow arranged opposite, but points in the flow direction, the is called, a flow away Measuring point is rotated by about 180 ° arranged opposite one be streamed similar measuring point.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die ermittelte, zwischen erster und zweiter Druckmessstelle vorliegende Druckdifferenz zur Kompensation von durch die Drosseleinrichtung bewirkten Störeinflüssen mit einer die Drosselstellung berücksichtigenden Größe gewichtet wird. Handelt es sich bei der Drosseleinrichtung beispielsweise um die erwähnte, verschwenkbare Drosselklappe, so erfolgt in Abhängigkeit von dem Drosselwinkel α mittels einer Kennlinie, einem Wertefeld oder derlgeichen eine entsprechende Korrektur, das heißt, die Kennlinie oder das Wertefeld stellt die erwähnte, wichtende Größe dar. Aufgrund dieser Maßnahme ist es daher möglich, den erfindungsgemäß als großen Wert ermittelten Differenzgasdruck, der -obwohl durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen überhöht- ein genaues Messergebnis darstellt, mittels der wichtenden Größe so zu gewichten, dass eine genaue Aussage über den tatsächlichen Messwert getroffen werden kann.Further it is advantageous if the determined, between first and second Pressure measuring point present pressure difference for the compensation of caused by the throttle device disturbing influences with a throttle position considered Weighted size becomes. Is it the throttle device, for example around the mentioned, pivotable throttle, so takes place in dependence on the throttle angle α means a characteristic, a value field or a corresponding one Correction, that is, the characteristic curve or the value field represents the mentioned, weighting variable. Because of this measure is it therefore possible the invention as a great value determined difference gas pressure, which -however excessive by the measures according to the invention accurate measurement result represents weighting by means of weighting size that an accurate statement about the actual Measured value can be taken.
Bei der wichtenden Größe handelt es sich insbesondere um einen sogenannten Verstärkungsfaktor. Dieser kann -nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung- an den gewünschten Messbereich angepasst werden. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass die Positionierung der zweiten Messstelle solange verändert wird, bis sich der gewünschte Verstärkungsfaktor einstellt. Schon geringe Positionsänderungen der Anordnung der ersten, insbesondere jedoch der zweiten Druckmessstelle führt zu einer beachtlichen Auswirkung auf das von der Differenzgasdruckmesseinrichtung erfasste Messergebnis, das heißt, schon mit geringen Positionsverlagerungen lassen sich erhebliche Einflüsse erzielen.at the weighty size in particular it is a so-called amplification factor. This one can-after a particular embodiment the invention- to the desired Measuring range can be adjusted. This is done in particular by that the positioning of the second measuring point is changed as long as until the desired gain established. Even small changes in position of the arrangement of first, but especially the second pressure measuring point leads to a considerable impact on that of the differential gas pressure gauge recorded measurement result, that is, even with small positional displacements can be significant influences achieve.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Druckmessstellen stromaufseitig der Drosseleinrichtung liegen, das heißt, beide Druckmessstellen sind -in Strömungsrichtung gesehen- vor der Drosseleinrichtung angeordnet.A Development of the invention provides that the two pressure measuring points upstream of the throttle device lie, that is, both Pressure measuring points are -in the flow direction Seen before the throttle device arranged.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Volumenstroms einer Gasströmung, mit einer in einer Gasleitung angeordneten, im Querschnitt verstellbaren Drosseleinrichtung und mit einer Differenzgasdruckmesseinrichtung, die zwei Druckmessstellen aufweist, von denen eine erste Druckmessstelle stromaufwärts der Drosseleinrichtung in einem von der Drosseleinrichtung bezüglich des Drucks nicht beeinflussten ersten Bereich angeordnet wird und die andere, zweite Druckmessstelle in einem von der Drosseleinrichtung bezüglich des Drucks beeinflussten, zweiten Bereich angeordnet wird.Furthermore, the invention relates to a method for determining the volumetric flow of a gas flow, with a arranged in a gas line, adjustable in cross-section throttle device and with a differential gas pressure measuring device having two pressure measuring points, of which a first Pressure measuring point upstream of the throttle device is arranged in a non-influenced by the throttle device with respect to the pressure of the first region and the other, second pressure measuring point is arranged in an affected by the throttle device with respect to the pressure, second region.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer Volumenstrommesseinrichtung gemäß vorstehender Ausführungen zur Durchführung eines Volumenstrommessverfahrens.The The invention further relates to a use of a volumetric flow meter according to the above versions to carry out a volumetric flow measurement method.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren oder eine Verwendung der Volumenstrommesseinrichtung, insbesondere gemäß vorstehender Ausführungen zur Volumenstromregelung eines Gasstromes.Further the invention relates to a method or a use of the volumetric flow meter, in particular according to the above versions for volume flow control of a gas flow.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, und zwar zeigt:The Drawings illustrate the invention with reference to an embodiment, and that shows:
Die
Innerhalb
des Luftkanals
An
der ersten Druckmessstelle
Im
Ausführungsbeispiel
der
Bei
der Anordnung der
Die
Die
Die
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