DE102014110556B3 - Device for flow measurement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchflussmessung, die integral eine Strömung erfassen und den Durchfluss bestimmen kann und umfasst – ein ein Gehäuse bildendes Rohrleitungsstück, – eine in Strömungsrichtung beweglich gehaltene Messdüse, deren lichte Weite sich in Strömungsrichtung von einem Messdüseneintritt zu einem Messdüsenaustritt verjüngt nach Art eines Venturi-Rohres, – Kraftmesseinheiten zur Messung der Kraft, die die Strömung auf die Messdüse ausübt, – wenigstens einen Druckmesser zur Messung des Drucks am Messdüseneintritt und wenigstens einen zur Messung des Drucks am Messdüsenaustritt, – wenigstens einen Temperaturmesser zur Messung der Temperatur des Fluids – eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung und Auswertung der Messdaten und Bereitstellung eines Auswerteergebnisses.The invention relates to a device for flow measurement, which can detect a flow integrally and determine the flow and comprises - a pipe forming a housing piece, - a measuring nozzle movably held in the flow direction, the inside diameter of which narrows in the flow direction from a measuring nozzle inlet to a measuring nozzle outlet according to Art a Venturi tube, - force measuring units for measuring the force exerted by the flow on the measuring nozzle, - at least one pressure gauge for measuring the pressure at the measuring nozzle inlet and at least one for measuring the pressure at the measuring nozzle outlet, - at least one temperature gauge for measuring the temperature of the fluid - An evaluation device for detecting and evaluating the measurement data and providing an evaluation result.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Messung des Durchflusses eines Fluids, also eines Gases oder einer Flüssigkeit.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1 for measuring the flow of a fluid, ie a gas or a liquid.

In der Prozessdurchflussmesstechnik sind verschiedene Messverfahren bekannt, zum Beispiel mechanische Turbinenradzähler, mit denen relativ genau der Durchfluss gemessen werden kann, die aber wegen ihrer Mechanik verschleißanfällig und aufwändig sind. In den letzten Jahren werden zunehmend Ultraschallzähler eingesetzt, die diese Nachteile nicht aufweisen und die im Wesentlichen aus einem Messaufnehmer, der ein Rohrstück mit angeschweißten Anschlussflanschen umfasst und den Ultraschallsonden, sowie weiterer Hard- und Software zur Signalverarbeitung der Ultraschallsignale, bestehen. Das Messprinzip besteht in einer Detektion einer Laufzeitdifferenz zweier Ultraschallsignale, die einmal eine Komponente in Strömungsrichtung und einmal eine Komponente entgegen der Strömungsrichtung aufweisen.In the process flow measurement various measuring methods are known, for example, mechanical turbine meters, with which the flow can be measured relatively accurately, but because of their mechanics are susceptible to wear and consuming. In recent years, ultrasonic meters are increasingly used, which do not have these disadvantages and which consists essentially of a sensor comprising a piece of pipe with welded connection flanges and the ultrasonic probes, as well as other hardware and software for signal processing of the ultrasonic signals. The measurement principle consists in a detection of a transit time difference between two ultrasonic signals, which once have a component in the flow direction and once a component counter to the flow direction.

Zwar sind Ultraschallzähler sehr langlebig und können sehr genau sein, aber es ist zur Auswertung der Signale eine umfangreiche Elektronik und Software notwendig, die das Gerät sehr kostenaufwändig macht. Ein weiterer Nachteil ist, dass die eigentliche Messung mit den Ultraschallsignalen nur auf wenigen Messpfaden erfolgt und damit nur lokal der Querschnitt der Strömung erfasst wird. Diese begrenzte räumliche Abtastung begrenzt auch die Genauigkeit. Ein weiterer Nachteil ist die Abhängigkeit des Messergebnisses von Vorstörungen in der Rohrleitung. Ein repräsentatives Ergebnis wird mit der (nur lokal abtastenden) Ultraschallmessung nämlich nur dann erhalten, wenn die Strömung bekannt ist und keine unbekannten Störungen aufweist. Solche Störungen lassen sich aber in der Realität fast nie vermeiden, denn eine Rohrleitung hat fast immer Biegungen, Krümmer, Durchmesserveränderungen und dergleichen, und solche Änderungen in der Leitung haben weit stromabwärts noch erhebliche Auswirkungen auf die Strömung.Although ultrasonic counters are very durable and can be very accurate, but it is necessary to evaluate the signals extensive electronics and software, which makes the device very expensive. A further disadvantage is that the actual measurement with the ultrasound signals takes place only on a few measuring paths and thus only locally the cross section of the flow is detected. This limited spatial sampling also limits the accuracy. Another disadvantage is the dependence of the measurement result of Vorstörungen in the pipeline. A representative result is obtained with the (only locally sampling) ultrasonic measurement namely only if the flow is known and has no unknown interference. However, such disturbances can almost never be avoided in reality, because a pipeline almost always has bends, elbows, changes in diameter and the like, and such changes in the pipeline still have a considerable effect on the flow far downstream.

Aus der DE 34 30 835 C2 ist eine Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit bekannt, bei der in der Rohrleitung eine Drosselstelle, also eine Verengung, vorgesehen ist und die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Drosselstelle und dem Druck in dem nachfolgenden Rohrstück erfasst wird. Dazu ist in der Drosselstelle und in dem nachfolgenden Rohrstück je ein Kanal vorgesehen, die in zugeordnete Kammern münden. Die Kammern sind über eine Membran getrennt. Je nach Druckverhältnissen in den Kammern wird die Membran ausgelenkt und somit die Druckdifferenz bestimmt und daraus die Strömungsgeschwindigkeit. Nachteilig ist, dass diese Konstruktion direkt in die Strömung eingreift und einen Teil der Strömung durch die Kanäle ableitet. Dadurch besteht die Gefahr der Verschmutzung der Kanäle und Kammern und damit Funktionsverlust. Gase wie zum Beispiel Erdgas fördern häufig einen Anteil Verschmutzungen oder sogar einen Anteil Flüssigkeit mit, so dass diese bekannte Vorrichtung ungeeignet ist.From the DE 34 30 835 C2 is a device for measuring the flow velocity is known in which in the pipeline a throttle point, ie a constriction, is provided and the pressure difference between the pressure in the throttle point and the pressure in the subsequent pipe section is detected. For this purpose, each channel is provided in the throttle point and in the subsequent pipe section, which open into associated chambers. The chambers are separated by a membrane. Depending on the pressure conditions in the chambers, the membrane is deflected and thus determines the pressure difference and from this the flow velocity. The disadvantage is that this construction engages directly in the flow and diverts a portion of the flow through the channels. As a result, there is a risk of contamination of the channels and chambers and thus loss of function. Gases, such as natural gas, often carry a portion of soils or even a portion of liquid, so this known device is inappropriate.

Weitere gattungsgemäßen Vorrichtungen sind aus EP 0 124 666 A1 , DE 1 773 768 A und GB 1,169,365 A bekannt.Other generic devices are made EP 0 124 666 A1 . DE 1 773 768 A and GB 1,169,365 A known.

Aus der DE 10 2007 044 079 A1 ist ein Durchflsusssensor bekannt, bei dem in der Fluidströmung ein tragflächenartiger Messkörper ausgebildet ist, den das Fluid asymmetrisch umströmt, wodurch am Messkörper eine Druckdifferenz entsteht, die als Maß für den Fluidmassenstrom ausgewertet wird.From the DE 10 2007 044 079 A1 a flow rate sensor is known, in which in the fluid flow, a wing-like measuring body is formed, which flows around the fluid asymmetrically, whereby the measuring body, a pressure difference arises, which is evaluated as a measure of the fluid mass flow.

Weiterer Stand der Technik ist aus US 2010/0224009 A1 und DE 1 943 021 A bekannt.Further prior art is out US 2010/0224009 A1 and DE 1 943 021 A known.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Durchflussmessung bereitzustellen, mit der die vorgenannten Nachteile möglichst vermieden werden können.It is an object of the invention to provide an improved device for flow measurement, with which the aforementioned disadvantages can be avoided as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a device having the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung umfasst

  • – ein ein Gehäuse bildendes Rohrleitungsstück,
  • – eine in Strömungsrichtung beweglich gehaltene Messdüse, deren lichte Weite sich in Strömungsrichtung von einem Messdüseneintritt zu einem Messdüsenaustritt verjüngt nach Art eines Venturi-Rohres,
  • – Kraftmesseinheiten zur Messung der Kraft, die die Strömung auf die Messdüse ausübt,
  • – wenigstens einen Druckmesser zur Messung des Drucks am Messdüseneintritt und wenigstens einen zur Messung des Drucks am Messdüsenaustritt,
  • – wenigstens einen Temperaturmesser zur Messung der Temperatur des Fluids
  • – eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung und Auswertung der Messdaten und Bereitstellung eines Auswerteergebnisses
wobei die Messdüse als aus dem Rohrleitungsstück herausnehmbarer, austauschbarer Einsatz vorgesehen ist, der auch die Kraftmesseinheiten aufnimmt.The inventive device for flow measurement comprises
  • A pipeline piece forming a housing,
  • A measurement nozzle which is held movably in the flow direction and whose inside diameter tapers in the flow direction from a measuring nozzle inlet to a measuring nozzle outlet in the manner of a Venturi tube,
  • Force measuring units for measuring the force exerted on the measuring nozzle by the flow,
  • At least one pressure gauge for measuring the pressure at the measuring nozzle inlet and at least one for measuring the pressure at the measuring nozzle outlet,
  • - At least one temperature gauge for measuring the temperature of the fluid
  • - An evaluation device for detecting and evaluating the measurement data and providing an evaluation result
wherein the measuring nozzle is provided as removable from the pipe piece, replaceable insert, which also receives the force measuring units.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich hohe Genauigkeiten erzielen, da nicht einzelne Messpfade in der Strömung erfasst werden, sondern die gesamte Strömung in axialer Richtung zur Messung beiträgt. Durch die integrale Erfassung der gesamten Strömung ist eine erheblich geringere Abhängigkeit des Messergebnisses von Vorstörungen in der Rohrleitung gegeben. Das Messergebnis wird dadurch repräsentativer und unabhängiger von unbekannten, nicht-axialen Strömungskomponenten aufgrund von z. B. schiefen Strömungen oder Drallströmungen.With the device according to the invention can achieve high accuracies, since not individual measuring paths are detected in the flow, but the entire flow in the axial direction contributes to the measurement. Due to the integral detection of the entire flow, a considerably lower dependence of the measurement result of pre-interference in the pipeline is given. The measurement result is thereby more representative and independent of unknown, non-axial flow components due to z. B. inclined currents or swirl currents.

Ein weiterer Vorteil ist die gegenüber den bekannten Geräten verringerte Anzahl an benötigen Bauteilen. Weiterhin können durch die konstruktive einfache Ausführung standardisierte Bauteile und Halbzeuge zur Verfügung gestellt werden und damit die Komplexität des Gerätes und dessen Herstellungskosten minimiert werden.Another advantage is compared to the known devices reduced number of required components. Furthermore, standardized components and semi-finished products can be made available by the simple construction design and thus the complexity of the device and its production costs are minimized.

Für eine einfache Montage und eine einfache Wartung ist die Messdüse als aus dem Rohrleitungsstück herausnehmbarer, austauschbarer Einsatz vorgesehen. Dabei nimmt dieser Einsatz auch die Kraftmesseinheiten auf.For ease of installation and maintenance, the metering nozzle is designed as an exchangeable insert that can be removed from the tubing. This application also includes the force measuring units.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Damit die Messdüse sich in Strömungsrichtung bewegen kann, ist sie vorteilhafterweise am Biegebalken im Bereich des Messdüseneintritts gehalten. Die Kraftmesseinheit erfasst dann das Ausmaß der Biegung und damit die Kraft, die von der Strömung auf die Messdüse ausgeübt wird, durch wenigstens einen Dehnungsmessstreifen, der bevorzugt an dem Biegebalken befestigt ist.In order for the measuring nozzle to be able to move in the flow direction, it is advantageously held on the bending beam in the region of the measuring nozzle inlet. The force measuring unit then detects the extent of the bending and thus the force exerted by the flow on the measuring nozzle, by at least one strain gauge, which is preferably attached to the bending beam.

In Weiterbildung der Erfindung sind drei Kraftmesseinheiten über den Umfang des Messdüseneintritts verteilt angeordnet, um die Kraft auf die Messdüse bestimmen zu können.In a development of the invention, three force measuring units are distributed over the circumference of the measuring nozzle inlet in order to be able to determine the force on the measuring nozzle.

Wenn die Druckmesser zur Bestimmung der für die Auswertung notwendigen Drücke an der Messdüse angeordnet sind, geben sie unmittelbar den gewünschten Druck an und können zusätzlich zusammen mit der Messdüse eingebaut, ausgebaut oder ausgetauscht werden.If the pressure gauges are arranged at the measuring nozzle to determine the pressures necessary for the evaluation, they immediately indicate the desired pressure and can additionally be installed, removed or replaced together with the measuring nozzle.

Um die Strömung möglichst wenig zu stören, schließt sich in einer Ausführungsform der Erfindung an dem Messdüsenaustritt in Strömungsrichtung ein Diffusor an. So kann das Fluid strömungsoptimiert in ein an die Vorrichtung anschließendes Rohr übergeführt werden.In order to disturb the flow as little as possible, in one embodiment of the invention, a diffuser adjoins the measuring nozzle outlet in the flow direction. Thus, the fluid can be transferred flow optimized in a subsequent to the device tube.

Da die Vorrichtung in Rohrleitungen mit Standardmaßen eingesetzt werden soll und auch nachträglich eingebaut werden soll, z. B. als Ersatz für bisherige Durchflussmesser, weist das Gehäuse genormte Flansche auf, über die die Vorrichtung in die Standardrohrleitung eingefügt werden kann.Since the device should be used in pipelines with standard dimensions and should also be retrofitted, z. As a replacement for previous flow meters, the housing has standardized flanges over which the device can be inserted into the standard pipeline.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention will be explained in detail by means of embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:

1 eine schematische Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a schematic cross-sectional view of the device according to the invention;

2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1; 2 an enlarged section 1 ;

3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2. 3 an enlarged section 2 ,

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Durchflussmessung umfasst ein Gehäuse bildendes Rohrleitungsstück 12, das über Flansche 14 und 16 in einer ein Fluid führende Rohrleitung 18 eingefügt ist. Mit der Vorrichtung 10 soll der Durchfluss messbar sein.An inventive device 10 for flow measurement comprises a housing forming a piece of pipe 12 that over flanges 14 and 16 in a fluid conduit 18 is inserted. With the device 10 the flow should be measurable.

Dazu weist die Vorrichtung 10 eine in Strömungsrichtung beweglich gehaltene Messdüse 20 auf, deren lichte Weite sich in Strömungsrichtung 22 von einem Messdüseneintritt 24 zu einem Messdüsenaustritt 26 verjüngt nach Art eines Venturi-Rohres.For this purpose, the device 10 a measuring nozzle kept movable in the flow direction 20 on whose clear width in the flow direction 22 from a measuring nozzle inlet 24 to a measuring nozzle outlet 26 tapered in the manner of a Venturi tube.

Über Kraftmesseinheiten 28 ist die Messdüse 20 in dem Gehäuse 12 gehalten. Die Kraftmesseinheiten 28 messen die Kraft FHX, die die Strömung 22 auf die Messdüse 20 ausübt. Dazu sind vorzugsweise drei oder mehr Kraftmesseinheiten 28 über den Umfang des Messdüseneintritts 24 verteilt angeordnet, die – wie nachstehend noch näher beschrieben – einerseits an dem Flansch 14 montiert sind und andererseits die Messdüse halten.About force measuring units 28 is the measuring nozzle 20 in the case 12 held. The force measuring units 28 measure the force F HX , which is the flow 22 on the measuring nozzle 20 exercises. These are preferably three or more force measuring units 28 over the circumference of the measuring nozzle inlet 24 distributed, which - as described in more detail below - on the one hand to the flange 14 are mounted and on the other hand hold the measuring nozzle.

Des Weiteren ist wenigstens ein erster Druckmesser 30 vorgesehen, mit dem der statische Druck p1 am Messdüseneintritt 24 erfasst wird und wenigstens ein zweiter Druckmesser 32 am Messdüsenaustritt 26 vorgesehen, mit dem der statische Druck p2 am Messdüsenaustritt 26 erfasst wird.Furthermore, at least one first pressure gauge 30 provided with the static pressure p1 at the measuring nozzle inlet 24 is detected and at least a second pressure gauge 32 at the measuring nozzle outlet 26 provided with the static pressure p2 at the measuring nozzle outlet 26 is detected.

Weiter wird die Temperatur T des Fluids mit einem Temperaturmesser 34 erfasst. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Temperaturmesser 34 stromab der Messdüse 20 angeordnet.Further, the temperature T of the fluid with a temperature gauge 34 detected. In this embodiment, the temperature meter is 34 downstream of the measuring nozzle 20 arranged.

Die Kraftmesseinheiten 28, die Druckmesser 30 und der Temperaturmesser 34 sind in nicht dargestellter Weise mit einer Auswerteeinheit 36 verbunden, zu der somit alle Messdaten geführt werden. Aus den gemessenen Daten wird in der Auswerteeinheit 36 die mittlere axiale Geschwindigkeit c1 des Fluids in der Rohrleitung 18 und schließlich der Durchfluss bestimmt und als Auswerteergebnis bereitgestellt.The force measuring units 28 , the pressure gauge 30 and the temperature meter 34 are in a manner not shown with an evaluation 36 connected to the thus all measurement data are kept. From the measured data is in the evaluation unit 36 the mean axial velocity c1 of the fluid in the pipeline 18 and finally the flow determined and provided as an evaluation result.

Dies soll kurz rein qualitativ erläutert werden.This should be briefly explained purely qualitatively.

Durch die Verengung der Fluidleitung mittels der Messdüse 20 wird durch Impulsübertrag auf die Messdüse 20 eine Kraft FHX in Strömungsrichtung 22 auf die Messdüse 20 ausgeübt. Dieser Kraft wirkt die Haltekraft der Kraftmesseinheiten 28 entgegen.By narrowing the fluid line by means of the measuring nozzle 20 is transmitted by momentum transfer to the measuring nozzle 20 a force F HX in the flow direction 22 on the measuring nozzle 20 exercised. This force affects the holding force of the force measuring units 28 opposite.

Ausgehend von der Bilanzgleichung für diesen steady-state Zustand

Figure DE102014110556B3_0002
ergibt sich mit Hilfe der Kontinuitätsgleichung
Figure DE102014110556B3_0003
der Bernoulli Gleichung
Figure DE102014110556B3_0004
die hier vereinfacht (h1 = h2) zu
Figure DE102014110556B3_0005
wird
und der idealen Gasgleichung
Figure DE102014110556B3_0006
für die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids
Figure DE102014110556B3_0007
Starting from the balance equation for this steady state
Figure DE102014110556B3_0002
results with the help of the continuity equation
Figure DE102014110556B3_0003
the Bernoulli equation
Figure DE102014110556B3_0004
here simplified (h1 = h2) too
Figure DE102014110556B3_0005
becomes
and the ideal gas equation
Figure DE102014110556B3_0006
for the flow rate of the fluid
Figure DE102014110556B3_0007

Dabei gilt:
Index 1 bezeichnet den Wert am Messdüseneintritt
Index 2 bezeichnet den Wert am Messdüsenaustritt
A die Fläche
c Geschwindigkeit
ρ Dichte
p Druck
R Gaskonstante
T Temperatur
β = A2/A1Where:
Index 1 indicates the value at the measuring nozzle inlet
Index 2 indicates the value at the measuring nozzle outlet
A the area
c speed
ρ density
p pressure
R gas constant
T temperature
β = A2 / A1

Über die Strömungsgeschwindigkeit C1 lässt sich über die Querschnittsfläche A1 und der Zeit der Durchfluss bestimmen.The flow rate C1 can be used to determine the flow over the cross-sectional area A1 and the time.

Zentraler Punkt der Erfindung ist somit die Ermittlung der Haltekraft. Dies erfolgt wie oben bereits kurz erläutert mit den Kraftmesseinheiten 28. In 2 und 3 ist die Kraftmesseinheit 28 vergrößert, aber dennoch sehr schematisch etwas detaillierter dargestellt. Die Messdüse 20 ist über einen Biegebalken 40 im Bereich des Messdüseneintritts 24 gehalten. Die Kraftmesseinheit 28 erfasst mittels Dehnungsmessstreifen 42, 44 das Ausmaß der Biegung und damit die Kraft, die von der Strömung 22 auf die Messdüse 20 ausgeübt wird. Dazu sind die zwei Dehnungsmessstreifen 42 und 44 an dem Biegebalken angebracht. Ein dritter Dehnungmessstreifen 46 ist zusätzlich an einem Rahmen 48, der den Biegebalken 40 abstützt, angeordnet und dient zur Erfassung der Ausdehnung mit der Temperatur für eine Temperaturkompensation. Die Signale der Dehnungsmessstreifen 42, 44, 46 werden in nicht dargestellter Weise an die Auswerteeinheit 36 geleitet. Der Rahmen 48 ist in dem Flansch 14 der Vorrichtung 10 festgelegt und ist vorzugsweise kreisrund oder zumindest in der gleichen Form wie der Rohrleitungsquerschnitt ausgebildet. Die Kraftmesseinheiten 28 sind über den Umfang des Messdüseneintritts verteilt angeordnet.The central point of the invention is thus the determination of the holding force. This is done as already explained briefly above with the force measuring units 28 , In 2 and 3 is the force measuring unit 28 enlarged, but very schematically shown in more detail. The measuring nozzle 20 is over a bending beam 40 in the area of the measuring nozzle inlet 24 held. The force measuring unit 28 recorded by means of strain gauges 42 . 44 the extent of the bend and therefore the strength of the flow 22 on the measuring nozzle 20 is exercised. These are the two strain gauges 42 and 44 attached to the bending beam. A third strain gauge 46 is in addition to a frame 48 , the bending beam 40 supports, arranged and serves to detect the expansion with the temperature for a temperature compensation. The signals of the strain gauges 42 . 44 . 46 be in a manner not shown to the evaluation 36 directed. The frame 48 is in the flange 14 the device 10 fixed and is preferably circular or at least formed in the same shape as the pipe cross-section. The force measuring units 28 are arranged distributed over the circumference of the measuring nozzle inlet.

Damit das Fluid nicht zwischen Messdüseneintritt 24 und Rahmen 48 gelangen kann und dann außen zwischen Messdüse 20 und Rohrleitungsstück 12 an der Messdüse 20 vorbei als Leckagemassenstrom vorbeiströmen kann und die Messung verfälschen würde, ist eine nicht dargestellte Dichtung an der Außenseite des Messdüseneintritts 24 vorgesehen.So that the fluid does not enter between measuring nozzles 24 and frame 48 can pass and then outside between measuring nozzle 20 and pipe piece 12 at the measuring nozzle 20 past as leakage mass flow and would falsify the measurement is a seal, not shown, on the outside of the measuring nozzle inlet 24 intended.

Für eine einfache Montage und eine einfache Wartung ist der Rahmen 48 als aus dem Flansch 14 und damit aus dem Rohrleitungsstück 12 herausnehmbarer, austauschbarer Einsatz ausgebildet. Damit ist auch die Messdüse 20, die an dem Rahmen 48 über dem Biegebalken 40 hängt, austauschbar.For easy installation and easy maintenance is the frame 48 as from the flange 14 and thus from the pipe section 12 Removable, removable insert trained. This is also the measuring nozzle 20 attached to the frame 48 above the bending beam 40 hangs, interchangeable.

Da die Strömung 22 durch die Messdüse 20 zwangsweise beeinflusst wird und um diese Störung aber möglichst gering zu halten, schließt sich an dem Messdüsenaustritt 26 in Strömungsrichtung ein Diffusor 50 an. Dieser sorgt für einen ablösefreien Übergang der Strömung 22 auf den „alten” Rohrdurchmesser wie er stromaufwärts der Messdüse 20 vorliegt. Der Diffusor 50 kann integral mit dem Rohrleitungsstück 12 ausgebildet sein wie in 1 dargestellt, oder er kann alternativ ein separates Einschubteil sein.Because the flow 22 through the measuring nozzle 20 is forcibly influenced and to keep this disturbance as low as possible, closes at the Meßdüsenaustritt 26 in the flow direction a diffuser 50 at. This ensures a transfer-free transition of the flow 22 on the "old" pipe diameter as it is upstream of the measuring nozzle 20 is present. The diffuser 50 Can be integral with the pipe section 12 be trained as in 1 shown, or it may alternatively be a separate insertion part.

Claims (7)

Vorrichtung zur Durchflussmessung umfassend: – ein ein Gehäuse bildendes Rohrleitungsstück (12), – eine in Strömungsrichtung (22) beweglich gehaltene Messdüse (20), deren lichte Weite sich in Strömungsrichtung (22) von einem Messdüseneintritt (24) zu einem Messdüsenaustritt (26) verjüngt, – wenigstens eine Kraftmesseinheit (28) zur Messung der Kraft, die die Strömung auf die Messdüse (20) ausübt, – wenigstens einen Druckmesser (30) zur Messung des Drucks am Messdüseneintritt (24) und wenigstens einen Druckmesser (32) zur Messung des Drucks am Messdüsenaustritt (26), – wenigstens einen Temperaturmesser (34) zur Messung der Temperatur des Fluids, – eine Auswerteeinrichtung (36) zur Erfassung und Auswertung der Messdaten und Bereitstellung eines Auswerteergebnisses, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdüse (20) als aus dem Rohrleitungsstück (12) herausnehmbarer, austauschbarer Einsatz ausgebildet ist, der auch die Kraftmesseinheit (28) aufnimmt.Flow measuring device comprising: - a piece of tubing forming a housing ( 12 ), - one in the flow direction ( 22 ) movably held measuring nozzle ( 20 ), the clear width in the flow direction ( 22 ) from a measuring nozzle inlet ( 24 ) to a measuring nozzle outlet ( 26 ), - at least one force measuring unit ( 28 ) for measuring the force that the flow to the measuring nozzle ( 20 ), - at least one pressure gauge ( 30 ) for measuring the pressure at the measuring nozzle inlet ( 24 ) and at least one pressure gauge ( 32 ) for measuring the pressure at the measuring nozzle outlet ( 26 ), - at least one temperature meter ( 34 ) for measuring the temperature of the fluid, - an evaluation device ( 36 ) for recording and evaluating the measured data and providing an evaluation result, characterized in that the measuring nozzle ( 20 ) than from the pipe section ( 12 ) removable, interchangeable insert is formed, which is also the force measuring unit ( 28 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdüse an Biegebalken im Bereich des Messdüseneintritts gehalten ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the measuring nozzle is held on bending beam in the region of the measuring nozzle inlet. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinheit wenigstens einen Dehnungsmessstreifen umfasst, der die Biegung des Biegebalkens erfasst. Apparatus according to claim 2, characterized in that the force measuring unit comprises at least one strain gauge, which detects the bending of the bending beam. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Kraftmesseinheiten über den Umfang des Messdüseneintritts verteilt sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that three force measuring units are distributed over the circumference of the measuring nozzle inlet. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesser an der Messdüse angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure gauges are arranged on the measuring nozzle. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an dem Messdüsenaustritt in Strömungsrichtung ein Diffusor anschließt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that adjoins the measuring nozzle outlet in the flow direction, a diffuser. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse genormte Flansche aufweist zum Einsetzen der Vorrichtung in eine Standardrohrleitung.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing has standardized flanges for inserting the device into a standard pipeline.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107144312A (en) * 2017-05-26 2017-09-08 苏州天大泰和自控仪表技术有限公司 Flow measuring apparatus and flow meter assembly
CN109701769A (en) * 2019-02-21 2019-05-03 孙国杰 Sonic nozzle
EP3532806A4 (en) * 2016-10-27 2020-06-24 Daniel Measurement and Control, Inc. Adjustable flow meter system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1169365A (en) * 1966-02-09 1969-11-05 Evershed Vignoles Ltd Improvements relating to the Measurement of Flow of Liquids or Gases
DE1943021A1 (en) * 1968-09-09 1970-03-19 Siemens Ag Device for measuring the flow according to the differential pressure method
DE1773768A1 (en) * 1968-07-04 1972-05-04 Kamekichi Shiba Flow meter with movable venturi tube
EP0124666A1 (en) * 1983-05-06 1984-11-14 Harold George Abbey Fluidic control system including variable venturi
DE102007044079A1 (en) * 2007-09-14 2009-04-16 Continental Automotive Gmbh Flow sensor for determining mass of fluid flowing through flow channel in time interval, has measurement body which is formed in fluid flow and passes fluid in asymmetric manner
US20100224009A1 (en) * 2006-08-29 2010-09-09 Richard Steven Flow Metering

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1169365A (en) * 1966-02-09 1969-11-05 Evershed Vignoles Ltd Improvements relating to the Measurement of Flow of Liquids or Gases
DE1773768A1 (en) * 1968-07-04 1972-05-04 Kamekichi Shiba Flow meter with movable venturi tube
DE1943021A1 (en) * 1968-09-09 1970-03-19 Siemens Ag Device for measuring the flow according to the differential pressure method
EP0124666A1 (en) * 1983-05-06 1984-11-14 Harold George Abbey Fluidic control system including variable venturi
US20100224009A1 (en) * 2006-08-29 2010-09-09 Richard Steven Flow Metering
DE102007044079A1 (en) * 2007-09-14 2009-04-16 Continental Automotive Gmbh Flow sensor for determining mass of fluid flowing through flow channel in time interval, has measurement body which is formed in fluid flow and passes fluid in asymmetric manner

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3532806A4 (en) * 2016-10-27 2020-06-24 Daniel Measurement and Control, Inc. Adjustable flow meter system
CN107144312A (en) * 2017-05-26 2017-09-08 苏州天大泰和自控仪表技术有限公司 Flow measuring apparatus and flow meter assembly
CN109701769A (en) * 2019-02-21 2019-05-03 孙国杰 Sonic nozzle

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