DE102008060736A1 - Measuring device for determining parameter, particularly flowing fluid discharge, comprises measuring capsule and multiple housings of different geometry or flows that are adapted for receiving measuring capsule - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung oder ein Messsystem zum Ermitteln eines Parameters, insbesondere des Durchflusses, eines strömenden Fluids mit einer Messkapsel und mehreren zur Aufnahme der Messkapsel geeigneten Gehäusen unterschiedlicher Geometrie und/oder unterschiedlichen Nenndurchflusses, wobei jedes Gehäuse einen Einlass und einen Auslass für das Fluid aufweist.The The invention relates to a measuring device or a measuring system for Determining a parameter, in particular the flow, one flowing fluid with a measuring capsule and several for recording the measuring capsule suitable housings of different geometry and / or different nominal flow, each housing having an inlet and an outlet for the fluid.
Eine bekannte Zähleinrichtung, beispielsweise ein Durchflusszähler, besteht aus einem Gehäuse, das zwei Anschlussenden aufweist, über die es in eine Rohrleitung, in der das zu vermessende Fluid strömt, gesetzt werden kann. Die eigentliche Messung erfolgt mittels einer Messkapsel, die in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Das Gehäuse beziehungsweise die Messkapsel sind so ausgeführt, dass das einströmende Fluid, beispielsweise Wasser, zur Messkapsel strömt, dort beispielsweise ein Flügelrad antreibt, und wieder in das Gehäuse zurück und aus diesem in die abführende Rohrleitung strömt. Die Rotation des Flügelrades und hierüber z. B. der Durchfluss wird beispielsweise über ein mechanisches Zählwerk bzw. kapazitive, induktive oder andere Messmethoden bestimmt.A known counting device, for example a flow meter, consists of a housing, which has two terminal ends over which it flows into a pipeline in which the fluid to be measured flows can be set. The actual measurement is done by means of a Measuring capsule that can be inserted into the housing. The housing or the measuring capsule are designed such that the inflowing fluid, for example water, to the measuring capsule flows, for example, drives an impeller there, and back in the case and out of this flows into the laxative pipe. The rotation the impeller and here about z. B. the flow is for example via a mechanical counter or capacitive, inductive or other measuring methods determined.
Es ist bekannt, dass sich infolge anderer Ein- und Ausströmgeometrien bei Wärme- bzw. Wasserzähler-Messkapseln die Fehlerkurve verändern kann. Die bisherigen Zulassungsanforderungen für Wärme- bzw. Wasserzähler-Messkapseln erforderten den Nachweis, dass die Ergebnisse einer Messkapsel – bei Vergleichsprüfungen in anderen Gehäusen (Gehäuse-Unterteilen, Gehäuseadaptern) – innerhalb einer tolerierten Messabweichung lagen. Eine solche Prüfung hat es sodann ermöglicht, diese Messkapsel entweder in ein Gehäuse des Messkapsel-Herstellers, für welches die Messkapsel originär vorgesehen ist, zu setzen, also ein Gehäuse, auf das die Messkapsel vom Gehäusenenndurchfluss und der Gehäusegeometrie her ausgelegt war. Daneben bestand aber auch die Möglichkeit, die geprüfte Messkapsel in ein vom gleichen Hersteller stammendes Gehäuse eines anderen Nenndurchflusses zu setzen, oder aber in ein Gehäuse eines Mitbewerbers, das eine andere Geometrie und/oder einen anderen Nenndurchfluss aufweist. Das heißt, dass eine bezüglich eines definierten Prüfgehäuses geprüfte Messkapsel oft ausgetauscht und in andere Gehäusetypen des Kapselherstellers oder anderer Hersteller gesetzt wird, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung geeigneter Adapter, über die unterschiedliche Gewindetypen ausgeglichen oder entsprechende Variationen hinsichtlich der Einbaulänge geschaffen werden.It It is known that due to other input and Ausströmgeometrien for heat or water meter measuring capsules the error curve can change. The previous approval requirements for heat or water meter measuring capsules required proof that the results of a measuring capsule - at Comparative tests in other housings (housing lower parts, Housing adapters) - within a tolerated Measurement deviation were. It then has such a test allows this measuring capsule either in a housing of the measuring capsule manufacturer, for which the measuring capsule originally intended to set, so a housing, on which the measuring capsule from the housing rated flow and the Housing geometry was designed fro. But there was also the possibility of the tested measuring capsule in an originating from the same manufacturer housing a other nominal flow, or in a housing a competitor that has a different geometry and / or another Rated flow has. That is, a respect of a defined test housing tested measuring capsule often replaced and in other housing types of the capsule manufacturer or other manufacturer, if necessary with interposition suitable adapter, over the different thread types balanced or corresponding variations in the installation length be created.
Ab
Einführung der Europäischen Richtlinie über
Messgeräte MID (2004/22/EG) müssen die Wärme-
bzw. Wasserzähler-Messkapseln konform zu den Richtlinien
OIML R49, OIML R75 und der Norm
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Messeinrichtung anzugeben, die den Einsatz eines definierten Messkapseltyps für eine Vielzahl unterschiedlicher Gehäuse auch bei Zugrundelegung rigider Prüfvorgaben ermöglicht.Of the The invention is therefore based on the problem of a measuring device indicating the use of a defined type of measuring capsule for a variety of different housing also based on rigid test specifications.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Messeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an der Messkapsel oder einem Ge häuse angeordnet ein nach Einsetzen der Messkapsel in ein Gehäuse im Strömungsweg vom Einlass zur Messkapsel positioniertes Element vorgesehen ist, das unabhängig vom verwendeten Gehäuse ein näherungsweise stets gleiches Strömungsprofil bei gleichem Durchfluss zumindest im Bereich vor dem Eintritt des Fluids in die Messkapsel erzeugt.to Solution to this problem is at a measuring device of the according to the invention, that arranged on the measuring capsule or a Ge housing after inserting the measuring capsule in a housing in the flow path from Is provided inlet to the measuring capsule positioned element, the regardless of the housing used approximately always the same flow profile at the same flow rate generated at least in the region before the entry of the fluid into the measuring capsule.
Erfindungsgemäß wird die Integration eines zusätzlichen Elements in den Strömungsweg vom Gehäuse zur Messkapsel vorgeschlagen, wobei das Element derart ausgebildet ist, dass es das Strömungsprofil in einer definierten Weise ausbildet, dass also das Strömungsprofil für gleichen Durchfluss unabhängig von der Geometrie oder dem Nenndurchfluss des Strömungsgehäuses letztlich allein durch die Art oder Geometrie des zusätzlichen Elements definiert wird. Dies führt dazu, dass infolge der Integration dieses Elements unabhängig vom Gehäuse, in das die geeichte Messkapsel eingesetzt wird, zumindest im Bereich vor dem Eintritt in die Messkapsel stets ein gleiches Strömungsprofil für gleichen Durchfluss gegeben ist. Das heißt, dass die Messgenauigkeit unabhängig vom verwendeten Gehäuse näherungsweise stets die gleiche ist, da keine Strömungsprofildifferenzen, die aus unterschiedlichen Gehäuseeigenschaften resultieren, gegeben sind. Denn das zusätzlich integrierte Element vergleichmäßigt das Strömungsprofil beziehungsweise bildet ein definiertes, stets gleiches Strömungsprofil für gleichen Durchfluss im messrelevanten Bereich aus. Der Durchfluss (häufig auch Durchflussmenge) gibt die Menge des Fluids an, die in einer bestimmten Zeit durch das Gehäuse und die Messkapsel strömt, meist in der Einheit Liter/Stunde (l/h).According to the invention, the integration of an additional element in the flow path from the housing to the measuring capsule is proposed, wherein the element is designed such that it forms the flow profile in a defined manner, that is, the flow profile for the same flow regardless of the geometry or the nominal flow of the flow housing ultimately is defined solely by the type or geometry of the additional element. As a result of the integration of this element, regardless of the housing into which the calibrated measuring capsule is inserted, at least in the region before entry into the measuring capsule, an identical flow profile is always the same Flow is given. This means that the measurement accuracy is almost always the same, regardless of the housing used, since no flow profile differences resulting from different housing properties are given. Because the additionally integrated element even out the flow profile or forms a defined, always the same flow profile for the same flow in the measurement-relevant area. The flow rate (often also the flow rate) indicates the amount of fluid that flows through the housing and the measuring capsule in a certain time, usually in the unit liters / hour (l / h).
Dies führt nun dazu, dass eine Reihe unterschiedlicher Gehäuse verwendet werden können, in die eine bezogen auf ein definiertes Prüfgehäuse geeichte Messkapsel eingesetzt werden kann. Denn die aus den unterschiedlichen Gehäusegeometrien oder Gehäusetypen resultierenden Störungen des Strömungsprofils, verglichen mit dem Strömungsprofil des Prüfgehäuses, werden durch das zusätzliche Element unterdrückt beziehungsweise nicht wirksam. Selbstverständlich wird die Messkapsel im Prüfgehäuse ebenfalls unter Verwendung dieses Elements geprüft, so dass im Endeffekt der Kapselprüfung sowie den nachfolgenden Messungen der Messkapsel in unterschiedlichen Gehäusen stets das gleiche Strömungs profil bei gleichem Durchfluss zugrunde liegt. Der nötige Nachweis hinsichtlich der Messgenauigkeit bei Verwendung verschiedener Gehäuse kann also geführt werden.This now leads to a number of different housing can be used in the one related to a defined Test housing calibrated measuring capsule can be used can. Because of the different housing geometries or housing types resulting interference of the Airfoil, compared with the airfoil of the Test housing, be through the additional element suppressed or not effective. Of course the measuring capsule in the test housing is also under Use of this item checked, so in the end the capsule test and the subsequent measurements of Measuring capsule in different housings always the same flow profile underlying the same flow. The necessary proof in terms of measurement accuracy when using different housing so be guided.
Es ist also die Verwendung einer quasi standardisierten Messkapsel für verschiedenartige Gehäuse möglich. Diese können beispielsweise andere Gewinde jedoch gleiche Nenngröße aufweisen, wobei die Gewindedifferenz über einen geeigneten Adapter ausgeglichen werden kann. Auch können Gehäuse verschiedener Nenngröße desgleichen oder unterschiedlicher Hersteller mit der standardisierten Messkapsel verwendet werden.It So is the use of a quasi-standardized measuring capsule possible for different types of housing. However, these can be the same as other threads, for example Have nominal size, the thread difference over a suitable adapter can be compensated. Also can Housings of different nominal size the same or different manufacturers with the standardized measuring capsule be used.
Das Fluid kann dabei insbesondere Wasser sein. Dann werden folglich Parameter von Wasser, insbesondere der Durchfluss bzw. die Durchflussmenge, ermittelt.The Fluid can be especially water. Then, consequently Parameters of water, in particular the flow rate or the flow rate, determined.
Das zusätzliche, das Strömungsprofil angleichende Element kann entweder am jeweiligen Gehäuse angeordnet werden, zweckmäßigerweise jedoch wird es direkt an der Messkapsel angeordnet und bevorzugt fest, vorzugsweise sogar unlösbar oder zumindest mit einer Sicherungsmarkierung (Plombe) gesichert, angeordnet.The additional, the flow profile balancing Element can either be arranged on the respective housing However, it will be more convenient arranged on the measuring capsule and preferably fixed, preferably even insoluble or at least with a safety mark (seal) secured, arranged.
Hinsichtlich der Ausbildung des Elements sind unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Nach einer ersten Erfindungsalternative kann das Element ein den Strömungsweg verlängerndes Element sein. Das Element ist also eine Strömungsschikane, die den häufig sehr kurzen Strömungsweg innerhalb des Gehäuses zur Messkapsel beachtlich, gegebenenfalls um ein Mehrfaches der Strömungsweglänge ohne Element verlängert. Hierüber wird das Fluid gezwungen, einen definierten Strömungsweg entlang zu strömen, über welchen sich das Strömungsprofil vergleichmäßigt beziehungsweise definiert ausbildet. Kommt ein solches Element bei allen Messkapseln beziehungsweise bei allen Gehäusen zum Einsatz, so ergibt sich zwangsläufig, nachdem über dieses Element und den verlängerten Strömungsweg das Strömungsprofil ausgebildet wird, ein näherungsweise identisches Strömungsprofil für gleichen Durchfluss im jeweiligen Kombinations- oder Einsatzfall.Regarding the formation of the element are different configurations conceivable. After a first invention alternative, the element be a flow path extending element. The element is therefore a flow baffle that is common very short flow path inside the housing to the measuring capsule considerably, possibly by a multiple of Flow path length extended without element. Over this the fluid is forced, a defined flow path to flow along, over which the airfoil evened or defined forms. Is such an element in all measuring capsules or used in all cases, it follows inevitably, after about this element and the extended one Flow path the flow profile is formed an approximately identical flow profile for the same flow in the respective combination or application.
Ein solches Element in Form einer Strömungsschikane kann beispielsweise einen wendelförmigen Strömungsweg aufweisen. Das heißt, dass das Fluid, beispielsweise Wasser, vom Anschlussstutzen kommend in das Element einströmt, dort ein- oder mehrmals um 360°, je nach Länge und Form der Wendel, im Element selbst strömt, um sodann zur Messkapsel hin auszutreten.One such element in the form of a flow baffle can, for example have a helical flow path. The means that the fluid, such as water, from the connection piece incoming flows into the element, there once or several times around 360 °, depending on the length and shape of the helix, in Element itself flows, then exit to the measuring capsule out.
Alternativ zur Ausbildung eines wendelförmigen Strömungsweges ist es auch denkbar, ein Element mit einem mehrfach die Strömungsrichtung umkehrenden Strömungsweg einzusetzen. Bei einem solchen Element wechselt die Strömung beispielsweise mehrmals um 180° die Strömungsrichtung, um sodann zur Messkapsel hin zu strömen.alternative for forming a helical flow path It is also possible to use an element with a multiple flow direction use reversing flow path. In such a Element changes the flow, for example, several times 180 ° the flow direction, then to the measuring capsule to flow.
Eine Alternative zur Verwendung eines strömungsschikaneartigen Elements sieht die Verwendung eines Elements mit mehreren definierten Öffnungen, über die das Fluid zur Messkapsel hin strömt, vor. Ein solches Element weist einen definierten Gesamt-Öffnungsquerschnitt auf, der sich aus der Summe der einzelnen Öffnungsquerschnitte ergibt. Dabei durchsetzen die Öffnungen das Element insbesondere geradlinig. Über dieses Element ist ein Druckabfall im Bereich hinter dem Element verglichen mit dem Bereich davor realisiert. Dieser Druckabfall in Verbindung mit der Öffnungsform und Öffnungsgeometrie führt wiederum zur Ausbildung eines definierten Strömungsprofils in Richtung der Messkapsel. Das Element selbst kann dabei siebartig ausgeführt sein, wobei die Öffnungen gleichen Querschnitts sein können, jedoch auch unterschiedliche Durchmesser beziehungsweise Querschnitte aufweisen können. Die Geometrie der Öffnungen beziehungsweise die geometrische Anordnung der Öffnungen selbst kann beliebig gewählt werden. Beispielsweise ist auch eine Geometrie in Gleichrichterform denkbar. Die Öffnungen selbst durchsetzen das Element zweckmäßigerweise geradlinig in Strömungsrichtung, jedoch ist auch eine schräge Ausrichtung der Öffnungen möglich, um eine definierte Verwirbelung zu ermöglichen. Auch eine definiert verwirbelte Strömung weist ein definiertes, bei allen Anwendungen gleiches Wirbelströmungsprofil auf. Durch eine solche Siebstruktur kann der hydraulische Durchmesser reduziert werden.An alternative to using a flow channel-like element is to use an element having a plurality of defined openings over which the fluid flows toward the measuring capsule. Such an element has a defined total opening cross section, which results from the sum of the individual opening cross sections. The openings in particular enforce the element in a straight line. Through this element, a pressure drop is realized in the area behind the element compared to the area in front of it. This pressure drop in connection with the opening shape and opening geometry in turn leads to the formation of a defined flow profile in the direction of the measuring capsule. The element itself may be designed like a sieve, wherein the openings may be the same cross section, but may also have different diameters or cross sections. The geometry of the openings or the geometric arrangement of the openings themselves can be chosen arbitrarily. For example, a geometry in rectifier form is conceivable. The openings themselves expediently pass straight through the element in the flow direction, but an oblique orientation of the openings is also possible in order to define a defined one To allow turbulence. A defined swirling flow also has a defined swirl flow profile which is the same in all applications. By such a sieve structure, the hydraulic diameter can be reduced.
Sofern möglich ist es zweckmäßig, am Element, z. B. dem siebartigen Element oder dem mehrfach die Strömungsrichtung wechselnden Element, sich in Strömungsrichtung erstreckende, radial stehende Rippen vorzusehen, die sich wenn möglich über die gesamte Länge des Elements erstrecken sollten. Über diese Rippen kann die Strömung aufgeteilt und gleichgerichtet werden.Provided it is possible, on the element, to z. B. the sieve-like element or multiple times the flow direction changing element, extending in the flow direction, provide radially extending ribs, which if possible via should extend the entire length of the element. about These ribs can split the flow and rectified become.
Eine weitere Alternativausführung eines erfindungsgemäßen Elements sieht vor, dass dieses eine dreidimensionale, offenporige Struktur ist oder aufweist. Das Element weist also eine Vielzahl regelmäßig oder unregelmäßig angeordneter Öffnungen oder Poren auf, durch die ein Fluiddurchtritt möglich ist und die das Element nicht geradlinig durchsetzen. Mittels des Elements wird auch hier ein Druckabfall erzeugt. Auch hier bildet die offenporige Struktur ein definiertes Strömungsprofil aus beziehungsweise gleicht dieses gehäuseübergreifend an. Ein solches Element kann beispielsweise eine Schaum- oder Wabenstruktur aufweisen. Denkbar ist aber auch ein Geflecht oder Fadengewirr etc., solange diese offenporige dreidimensionale Struktur hinreichend strömungsbeeinflussend wirkt.A another alternative embodiment of an inventive Elements provides that this is a three-dimensional, open-pored Structure is or has. The element thus has a multiplicity regular or irregular arranged openings or pores, through which a fluid passage is possible and not enforce the element in a straight line. through The element also generates a pressure drop here. Also here forms the open-pore structure a defined flow profile from or resembles this housing across at. Such an element may for example be a foam or honeycomb structure exhibit. It is also conceivable, however, a mesh or Fadengewirr etc., as long as this open-pored three-dimensional structure suffices influencing the flow.
Eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäß einsetzbaren Elements sieht vor, dass dieses eine das anströmende Fluid umlenkende Anströmfläche und einen an diese anschließenden Ringkanal aufweist, dem ein Verwirbelungsabschnitt folgt, von dem aus das Fluid zur Messkapsel gelangt. Mit einem solchen Element wird durch eine definierte Fluidlenkung und anschließende definierte Verwirbelung ein Wirbelströmungsprofil erzeugt. Nachdem bei durchgängiger Verwendung eines solchen Elements für unterschiedliche Gehäusetypen überall das gleiche Wirbelströmungsprofil erzeugt wird, kann auch mit einem solchen Element die gehäuseübergreifend geforderte Messgenauigkeit nachgewiesen beziehungsweise hergestellt werden.A Another alternative embodiment of an inventively usable Elements provides that this one is the inflowing fluid deflecting inflow and a subsequent to this Ring channel having a Verwirbelungsabschnitt follows, of which from the fluid passes to the measuring capsule. With such an element is defined by a fluid control and subsequent defined turbulence generates a vortex flow profile. After continuous use of such an element for different housing types everywhere The same vortex flow profile is generated, too with such an element the housing spanning required measuring accuracy demonstrated or produced become.
Eine weitere Alternative zur Erzeugung eines für gleichen Durchfluss näherungsweise stets gleichen Wirbelströmungsprofils sieht einen parallel zur Kapsellängsachse verlaufenden Ringkanal vor, an den sich ein Verwirbelungsabschnitt anschließt, von dem aus das Fluid zur Messkapsel hin austritt.A another alternative to generating one for the same flow approximately always the same vortex flow profile sees one running parallel to the capsule longitudinal axis Ring channel before, followed by a swirling section, from which the fluid exits to the measuring capsule.
Unabhängig von der verwendeten Elementart sind an den oberen und unteren Elementseiten Dichtmittel zum Abdichten zwischen dem Element und dem Gehäuse und der Messkapsel vorgesehen. Am Gehäuse und an der Messkapsel ist also ein entsprechender Abschnitt oder Sitz vorgesehen oder von Haus aus gegeben, an dem das Element über die Dichtmittel abgedichtet anliegt. Wahlweise können Dichtmittel auch am Gehäuse und/oder an der Messkapsel angeordnet sein.Independently of the type of element used are on the upper and lower side of the element sealant for sealing between the element and the housing and provided the measuring capsule. On the housing and on the measuring capsule So is a corresponding section or seat provided or from House given out, on which the item about the sealant sealed. Optionally, sealants can also be arranged on the housing and / or on the measuring capsule.
Nachdem das verwendete Element eine vom Elementtyp gegebenenfalls abhängige Baulänge aufweist, ist zur Ermöglichung einer Integration des Elements zwischen Gehäuse und Messkapsel die Zwischenschaltung eines zwischen das Gehäuse und die Messkapsel zu setzenden Verlängerungsrings oder Adapters vorgesehen. Dieser schafft den nötigen Bauraum, um das Element integrieren zu können. Über diesen Verlängerungsring kann auch bei unterschiedlichen Gewinden am Gehäuse und an der Messkapsel eine Anpassung erfolgen.After this the element used is an optional dependent on the element type Has length, is to enable a Integration of the element between housing and measuring capsule the interposition of a between the housing and the Measuring capsule to be set extension ring or adapter intended. This creates the necessary space to the To integrate element. About this extension ring can also with different threads on the housing and an adaptation to the measuring capsule.
Wie bereits ausgeführt, ist die Messkapsel zweckmäßigerweise fest mit dem Element verbunden, insbesondere verschraubt. Messkapsel und Element können auch in einem Kapselgehäuse ausgeführt sein. Gegebenenfalls kann auch eine Sicherheitskennung, insbesondere eine Plombierung, an der Messkapsel und dem mit ihr verbundenen Element vorgesehen sein.As already stated, the measuring capsule is expediently firmly connected to the element, in particular screwed. measuring capsule and element can also be in a capsule housing be executed. Optionally, a security identifier, in particular a seal, on the measuring capsule and with it be provided connected element.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the embodiments described below and based on the drawings. Showing:
Vorgesehen
ist ferner eine Messkapsel
Zwischen
das Gehäuse
Unabhängig
davon, wie nun konkret das Gehäuse
Hier
kommt jedoch ein anderes Element
Die
Das
anströmende Fluid durchströmt die offenporige
dreidimensionale Struktur
Schließlich
zeigt die
Ferner
zeigt
Die
gezeigten Ausführungsbeispiele der verschiedenen Elemente,
Gehäuse sowie Verlängerungsringe etc. sind lediglich
exemplarischer Natur. Verwendet werden kann jedwedes Element, das
geeignet ist, ein unabhängig vom verwendeten Gehäuse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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