DE102022128976B3 - Pressure measuring device and method for measuring fluid pressure in a pipe - Google Patents
Pressure measuring device and method for measuring fluid pressure in a pipe Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022128976B3 DE102022128976B3 DE102022128976.1A DE102022128976A DE102022128976B3 DE 102022128976 B3 DE102022128976 B3 DE 102022128976B3 DE 102022128976 A DE102022128976 A DE 102022128976A DE 102022128976 B3 DE102022128976 B3 DE 102022128976B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pipe wall
- wall section
- measuring device
- pipe
- strain gauge
- 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.)
- Active
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
- G01K1/143—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations for measuring surface temperatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0002—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using variations in ohmic resistance
Abstract
Druckmessvorrichtung (1) zur Messung eines Fluiddrucks, mit einem Rohr (2), das eine Rohrwand (3) aufweist, die einen Rohrraum umgibt, wobei der Rohrraum einen konstanten Strömungsquerschnitt für das Fluid aufweist, wobei in einem Messbereich des Rohres (2) ein erster Rohrwandabschnitt (4) eine erste Rohrwandstärke a aufweist und ein zweiter Rohrwandabschnitt (5) eine zweite Rohrwandstärke b aufweist, wobei a < b gilt und mit einem an dem ersten Rohrwandabschnitt (4) angeordneten Dehnungsmessstreifen (6), und mit einer in dem zweiten Rohrwandabschnitt (5) angeordneten Messeinrichtung (7), wobei die Messeinrichtung (7) direkt oder indirekt eine Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts (5) bestimmt.Pressure measuring device (1) for measuring a fluid pressure, with a tube (2) which has a tube wall (3) which surrounds a tube space, the tube space having a constant flow cross section for the fluid, wherein in a measuring area of the tube (2). first pipe wall section (4) has a first pipe wall thickness a and a second pipe wall section (5) has a second pipe wall thickness b, where a < b and with a strain gauge (6) arranged on the first pipe wall section (4), and with a strain gauge in the second Pipe wall section (5) arranged measuring device (7), the measuring device (7) directly or indirectly determining a deformation of the second pipe wall section (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmessvorrichtung zur Messung eines Fluiddrucks in einem Rohr sowie ein entsprechendes Verfahren.The present invention relates to a pressure measuring device for measuring fluid pressure in a pipe and a corresponding method.
Zur Dimensionierung von Rohren und Rohrleitungen sowie zur Auslegung von technischen Anlagen, die Rohre oder Rohrleitungen aufweisen, spielt der Druck, der im Inneren des Rohres vorherrscht, eine wesentliche Rolle. Dieser Druck wird im Wesentlichen von dem Fluid beeinflusst, das durch das Rohr strömt. Aus der Unkenntnis dieses Fluiddrucks oder aus falschen Annahmen bezüglich des Fluiddrucks können Schädigungen an der Rohrwand des durchströmenden Rohres resultieren. Um derartige Schädigungen zu vermeiden und um Strömungsvorgänge zu optimieren, spielt die Messung des Fluiddrucks im technischen Anlagenbau eine wesentliche Rolle.The pressure that prevails inside the pipe plays an important role in the dimensioning of pipes and pipelines as well as in the design of technical systems that have pipes or pipelines. This pressure is essentially influenced by the fluid flowing through the pipe. Ignorance of this fluid pressure or incorrect assumptions regarding fluid pressure can result in damage to the pipe wall of the pipe flowing through it. In order to avoid such damage and to optimize flow processes, the measurement of fluid pressure plays an important role in technical system construction.
Üblicherweise wird der Fluiddruck in Rohrleitungen mittels Drucksensoren ermittelt, die an unterschiedlichen Positionen eines Rohres angeordnet sind. Dafür werden die Drucksensoren in T-förmig ausgebildete Rohrabschnitte eingesetzt, die wiederum in dem zu messendem Rohr montiert werden. Der zusätzlich eingefügte Rohrabschnitt führt jedoch zu Verwirbelungen in dem das Rohr durchströmende Fluid. Derartige Verwirbelungen können zu einem unerwünschten Einfluss auf die Strömung des Fluids führen. Ferner kann es bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten eines Fluids zusätzlich Einflüsse auf den Fluiddruck geben, so dass der gemessene Druck nicht dem der übrigen Rohrleitung entsprechen kann, was zu gravierenden Messfehlern führen kann.The fluid pressure in pipelines is usually determined using pressure sensors that are arranged at different positions on a pipe. For this purpose, the pressure sensors are inserted into T-shaped pipe sections, which in turn are mounted in the pipe to be measured. However, the additionally inserted pipe section leads to turbulence in the fluid flowing through the pipe. Such turbulences can lead to an undesirable influence on the flow of the fluid. Furthermore, at high flow velocities of a fluid, there can be additional influences on the fluid pressure, so that the measured pressure cannot correspond to that of the rest of the pipeline, which can lead to serious measurement errors.
Darüber hinaus sind die in den T-förmigen Rohrabschnitten angeordneten Drucksensoren oft einem direkten Kontakt mit dem zu messenden Fluid und können daher einer chemischen Belastung ausgesetzt sein. Dies führt zu einer verkürzten Lebensdauer der Drucksensoren.In addition, the pressure sensors arranged in the T-shaped pipe sections are often in direct contact with the fluid to be measured and can therefore be exposed to chemical stress. This leads to a shortened lifespan of the pressure sensors.
Das zuvor beschriebene System und Verfahren zur Druckmessung eines Fluiddrucks stellt einen allgemeinen Kenntnisstand des Anmelders dar, der sich jedoch nicht notwendigerweise auf einen konkreten Stand der Technik bezieht.The previously described system and method for measuring fluid pressure represents a general level of knowledge of the applicant, which, however, does not necessarily relate to a specific prior art.
Aus
Ferner beschreibt US 2020 / 0 088 592 A1 ein System und Verfahren zur Messung von Kraft und Druck, die auf eine Kraftmesszelle einwirken.Furthermore, US 2020/0 088 592 A1 describes a system and method for measuring force and pressure that act on a load cell.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung eines Fluiddrucks in einem Rohr bereitzustellen, mit dem der Druck eines Fluids, das durch ein Rohr strömt, verbessert und kostengünstig ermittelbar ist.It is the object of the present invention to provide a device and a method for measuring a fluid pressure in a pipe, with which the pressure of a fluid flowing through a pipe can be determined in an improved and cost-effective manner.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert, das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 8 definiert.The device according to the invention is defined by the features of
Die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung zur Messung eines Fluid weist ein Rohr, das eine Rohrwand aufweist, die einen Rohrraum umgibt, auf, wobei der Rohrraum einen konstanten Strömungsquerschnitt für das Fluid aufweist, wobei in einem Messbereich des Rohres ein erster Rohrwandabschnitt eine erste Rohrwandstärke a aufweist und ein zweiter Rohrwandabschnitt eine zweite Rohrwandstärke b aufweist, wobei a < b gilt. An dem ersten Rohrwandabschnitt ist ein Dehnungsmessstreifen angeordnet, und mit einer an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordneten Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung direkt oder direkt eine Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts bestimmt.The pressure measuring device according to the invention for measuring a fluid has a pipe which has a pipe wall which surrounds a pipe space, the pipe space having a constant flow cross section for the fluid, wherein in a measuring region of the pipe a first pipe wall section has a first pipe wall thickness a and a second pipe wall section has a second pipe wall thickness b, where a <b applies. A strain gauge is arranged on the first pipe wall section, and with a measuring device arranged on the second pipe wall section, the measuring device directly or directly determining a deformation of the second pipe wall section.
Unter „Rohr“ werden im Rahmen der Erfindung zylinderförmige, länglichen Hohlkörper verstanden, deren Länge in der Regel wesentlich größer als ihr Durchmesser ist.In the context of the invention, “tube” means cylindrical, elongated hollow bodies, the length of which is generally significantly larger than their diameter.
Durch die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung kann der Fluiddruck eines in einem Rohr befindlichen Fluids auf besonders einfache Weise bestimmt werden. Unter „Fluiddruck“ ist im Rahmen der Erfindung der Druck innerhalb eines Fluids zu verstehen, wobei es sich bei dem Fluid beispielsweise um eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Plasma handeln kann. Der Fluiddruck übt eine Kraft auf die Rohrwand aus, sodass ein ausreichend großer Fluiddruck zu einer Verformung der Rohrwand führt.The pressure measuring device according to the invention can be used to determine the fluid pressure of a fluid in a pipe in a particularly simple manner. In the context of the invention, “fluid pressure” is to be understood as meaning the pressure within a fluid, which fluid can be, for example, a liquid, a gas or a plasma. The fluid pressure exerts a force on the pipe wall, so that a sufficiently large fluid pressure leads to a deformation of the pipe wall.
Die durch den Fluiddruck ausgelöste Verformung der Rohrwand wird durch einen an einem ersten Rohrwandabschnitt angeordneten Dehnungsmessstreifen erfasst. Dabei ist der erste Rohrwandabschnitt in einem Messbereich angeordnet und weist eine Rohrwandstärke a auf. Die Rohrwandstärke a entspricht dabei einer Rohrwandstärke, die bereits bei einem vergleichsweise geringen Fluiddruck verformt wird.The deformation of the pipe wall caused by the fluid pressure is recorded by a strain gauge arranged on a first pipe wall section. The first pipe wall section is arranged in a measuring area and has a pipe wall thickness a. The pipe wall thickness a corresponds to a pipe wall thickness that is already deformed at a comparatively low fluid pressure.
Die Messung der Verformung des ersten Rohrwandabschnitts erfolgt durch den Dehnungsmessstreifen. Wird der Rohrwandabschnitt einem Fluiddruck ausgesetzt, dehnt sich der Rohrwandabschnitt und entsprechend wird der an dem Rohrwandabschnitt angeordnete Dehnungsmessstreifen verformt. Die aus der Verformung resultierende Längen- und Querschnittsänderung des Dehnungsmessstreifens führen zu einer Widerstandsänderung des Dehnungsmessstreifens, sodass auf diese Art und Weise die Verformung des Rohrwandabschnitts erfasst werden kann. Die Verformung des Rohrwandabschnitts wird neben dem Fluiddruck darüber hinaus durch die Umgebungs- und die Fluidtemperatur beeinflusst.The deformation of the first pipe wall section is measured by the strain gauge. If the pipe wall section is exposed to fluid pressure, the pipe wall section expands and the strain gauge arranged on the pipe wall section expands accordingly deformed. The change in length and cross-section of the strain gauge resulting from the deformation leads to a change in the resistance of the strain gauge, so that the deformation of the pipe wall section can be recorded in this way. In addition to the fluid pressure, the deformation of the pipe wall section is also influenced by the ambient and fluid temperature.
Um den Temperatureinfluss zu kompensieren, wird die an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnete Messeinrichtung verwendet. Die Messeinrichtung bestimmt direkt oder indirekt eine Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts. Da der zweite Rohrwandabschnitt eine zweite Rohrwandstärke b aufweist, wobei die Rohrwandstärke a des ersten Rohrwandabschnitts kleiner ist als die Rohrwandstärke b des zweiten Rohrwandabschnitts, ist der zweite Rohrwandabschnitt mit der Rohrwandstärke b wesentlich unempfindlicher gegenüber der durch den Fluiddruck ausgelösten Verformung. Dadurch kann die mittels der Messeinrichtung bestimmte Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts als ausschließlich oder nahezu ausschließlich durch Temperaturgradienten hervorgerufene Verformung angenommen werden, wodurch eine Kompensation des Temperatureinflusses bei der mittels dem Dehnungsmessstreifen ermittelten Verformung des ersten Rohrwandabschnitts erfolgen kann. Somit ist eine besonders genaue Bestimmung des Fluiddrucks möglich, da der ausschließlich oder nahezu ausschließlich durch den Fluiddruck hervorgerufene Anteil der Verformung des ersten Rohrwandabschnitts ermittelt werden kann.In order to compensate for the influence of temperature, the measuring device arranged on the second pipe wall section is used. The measuring device directly or indirectly determines a deformation of the second pipe wall section. Since the second tube wall section has a second tube wall thickness b, the tube wall thickness a of the first tube wall section being smaller than the tube wall thickness b of the second tube wall section, the second tube wall section with the tube wall thickness b is significantly less sensitive to the deformation caused by the fluid pressure. As a result, the deformation of the second pipe wall section determined by means of the measuring device can be assumed to be a deformation caused exclusively or almost exclusively by temperature gradients, whereby the influence of temperature can be compensated for in the deformation of the first pipe wall section determined by means of the strain gauge. A particularly precise determination of the fluid pressure is therefore possible, since the proportion of the deformation of the first pipe wall section caused exclusively or almost exclusively by the fluid pressure can be determined.
Der Dehnungsmessstreifen bestimmt direkt die Verformung an einem ersten Rohrwandabschnitt und die Messeinrichtung bestimmt direkt oder indirekt die Verformung eines zweiten Rohrwandabschnitts. Da der Rohrraum, den die Rohrwand umgibt, einen konstanten Strömungsquerschnitt für das Fluid aufweist, wird der Fluiddruck nicht durch Änderungen eines Strömungsquerschnitts beeinflusst.The strain gauge directly determines the deformation on a first pipe wall section and the measuring device directly or indirectly determines the deformation of a second pipe wall section. Since the tube space surrounding the tube wall has a constant flow cross section for the fluid, the fluid pressure is not influenced by changes in a flow cross section.
In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung zur Messung eines Fluid weist ein Rohr, das eine Rohrwand aufweist, die einen Rohrraum umgibt, auf, wobei der Rohrraum einen konstanten Strömungsquerschnitt für das Fluid aufweist, wobei in einem Messbereich des Rohres ein Rohrwandabschnitt vorliegt. An dem ersten Rohrwandabschnitt ist ein Dehnungsmessstreifen angeordnet. Ferner ist in dem Messbereich eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Rohrwandabschnitts vorgesehen. Anstelle die durch Temperaturgradienten hervorgerufene Verformung des Rohrwandabschnitts durch eine Vergleichsmessung zu bestimmen, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die durch Temperaturgradienten auftretende Verformung rechnerisch kompensiert. Grundsätzlich kann die Temperatur des Rohrwandabschnitts mittels der Messeinrichtung direkt an dem Rohrwandabschnitt bestimmt, beispielsweise gemessen werden, oder indirekt durch ein Temperaturmessung in der unmittelbaren Umgebung des Rohrwandabschnitts, wobei auch ein benachbarter weiterer Rohrwandabschnitt als unmittelbaren Umgebung anzusehen ist.In an alternative embodiment of the pressure measuring device according to the invention for measuring a fluid, a tube which has a tube wall which surrounds a tube space, the tube space having a constant flow cross section for the fluid, a tube wall section being present in a measuring region of the tube. A strain gauge is arranged on the first pipe wall section. Furthermore, a measuring device for determining the temperature of the pipe wall section is provided in the measuring area. Instead of determining the deformation of the pipe wall section caused by temperature gradients through a comparative measurement, in this exemplary embodiment the deformation occurring due to temperature gradients is compensated for mathematically. In principle, the temperature of the pipe wall section can be determined, for example measured, directly on the pipe wall section by means of the measuring device, or indirectly through a temperature measurement in the immediate surroundings of the pipe wall section, with an adjacent further pipe wall section also being regarded as the immediate surroundings.
Der Dehnungsmessstreifen kann beispielsweise ein Folien-Dehnungsmessstreifen, ein Halbleiter-Dehnungsmessstreifen, ein Draht-Dehnungsmessstreifen oder ein Mehrfach-Dehnungsmessstreifen sein. Der Dehnungsmessstreifen kann beispielsweise durch Kleben an dem ersten Rohrwandabschnitt angebracht werden. Die Messeinrichtung kann beispielsweise ebenfalls durch Kleben an dem zweiten Rohrwandabschnitt angebracht werden.The strain gauge can be, for example, a film strain gauge, a semiconductor strain gauge, a wire strain gauge or a multiple strain gauge. The strain gauge can be attached to the first pipe wall section, for example by gluing. The measuring device can also be attached to the second pipe wall section by gluing, for example.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zweite Rohrwandabschnitt den ersten Rohrwandabschnitt umgibt. Bei derartiger Ausgestaltung der Erfindung kann der Messbereich somit die Form eines Doppelrohrs aufweisen. Die an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnete Messeinrichtung kann dabei flexibel innen oder außen an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnet sein. Umgibt der zweite Rohrwandabschnitt den ersten Rohrwandabschnitt, so schützt der zweite Rohrwandabschnitt den ersten Rohrwandabschnitt in besonders vorteilhafter Weise gegen Einflüsse von außen. Im Fall, dass der Fluiddruck einen für das Rohr im Bereich des ersten Rohrwandabschnitts tolerierbaren Höchstwert überschreitet, kann das Rohr im Bereich des ersten Rohrwandabschnitts reißen und das Fluid kann durch den gerissenen ersten Rohrwandabschnitt hinausströmen. Durch den zweiten Rohrwandabschnitt, der den ersten Rohrwandabschnitt umgibt, wird das Ausströmen des Fluids aus dem Rohr, z.B. in die Umwelt, jedoch verhindert. Da die Rohrwandstärke b des zweiten Rohrwandabschnitts größer ist als die Rohrwandstärke a des ersten Rohrwandabschnitts bietet der zweite Rohrwandabschnitt einen größeren Stabilität als der erste Rohrwandabschnitts.According to the invention it is provided that the second tube wall section surrounds the first tube wall section. With such an embodiment of the invention, the measuring area can therefore have the shape of a double tube. The measuring device arranged on the second pipe wall section can be flexibly arranged on the inside or outside of the second pipe wall section. If the second tube wall section surrounds the first tube wall section, the second tube wall section protects the first tube wall section in a particularly advantageous manner against external influences. In the event that the fluid pressure exceeds a maximum value that can be tolerated for the pipe in the area of the first pipe wall section, the pipe can rupture in the area of the first pipe wall section and the fluid can flow out through the ruptured first pipe wall section. However, the second pipe wall section, which surrounds the first pipe wall section, prevents the fluid from flowing out of the pipe, for example into the environment. Since the tube wall thickness b of the second tube wall section is greater than the tube wall thickness a of the first tube wall section, the second tube wall section offers greater stability than the first tube wall section.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Rohr aus einem metallischen Material. Das metallische Material kann beispielsweise Aluminium, Kupfer, Stahl oder Edelstahl sein. Metallische Rohre sind besonders vorteilhaft für die Verwendung mit hohen Fluiddrücken.In a particularly preferred embodiment of the invention, the tube consists of a metallic material. The metallic material can be, for example, aluminum, copper, steel or stainless steel. Metallic tubing is particularly advantageous for use with high fluid pressures.
Vorzugsweise ist an einem Anfangsbereich des Rohres und/oder an einem Endbereich des Rohres ein Flansch angeordnet. Durch die Anordnung mindestens eines Flansches lässt sich die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung auf besonders einfache Art und Weise in ein bestehendes Rohrsystem integrieren. Ferner kann das Rohr der Druckmessvorrichtung auf besonders vorteilhafte Weise ausgetauscht oder gewartet werden.A flange is preferably arranged at an initial region of the pipe and/or at an end region of the pipe. By arrangement With at least one flange, the pressure measuring device according to the invention can be integrated into an existing pipe system in a particularly simple manner. Furthermore, the tube of the pressure measuring device can be replaced or serviced in a particularly advantageous manner.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Dehnungsmessstreifen und/oder an der Messeinrichtung ein Messverstärker angeordnet. Durch den Messverstärker kann die von dem Dehnungsmessstreifen und/oder der Messeinrichtung detektierten Signale besonders vorteilhaft verstärkt werden. Dadurch kann die Genauigkeit des Messergebnisses gesteigert und der Fluiddruck mit besonders hoher Genauigkeit bestimmt werden. Ferner kann durch einen Messwertverstärker eine Grenzwertüberwachung und ein Monitoring der Verformung des ersten und des zweiten Rohrwandabschnittes und somit des Fluiddrucks erfolgen. Dadurch können kritische Zustände des Rohres durch ungewünschte Drucksituationen vorteilhaft vermieden werden.In a preferred embodiment, a measuring amplifier is arranged on the strain gauge and/or on the measuring device. The signals detected by the strain gauge and/or the measuring device can be particularly advantageously amplified by the measuring amplifier. This allows the accuracy of the measurement result to be increased and the fluid pressure to be determined with particularly high accuracy. Furthermore, a measurement amplifier can be used to monitor limit values and monitor the deformation of the first and second pipe wall sections and thus the fluid pressure. This means that critical conditions in the pipe caused by undesirable pressure situations can be advantageously avoided.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Dehnungsmessstreifen außen an dem ersten Rohrwandabschnitt angeordnet ist. Dadurch kann der Dehnungsmessstreifen auf besonders einfache Art und Weise an dem Rohrwandabschnitt angeordnet werden, beispielsweise durch Kleben. Ferner beeinflusst der außen angeordnete Dehnungsmessstreifen den Strömungsverlauf des Fluids innerhalb des Rohres nicht und der Dehnungsmessstreifen kommt nicht mit dem Fluid in Berührung, so dass dieser keiner chemischen Belastung durch das Fluid ausgesetzt ist. Darüber hinaus kann der Dehnungsmessstreifen durch eine derartige Anordnung auf besonders vorteilhafte Weise mit weiteren Komponenten wie beispielsweise einem Messverstärker verbunden werden.It is preferably provided that the strain gauge is arranged on the outside of the first pipe wall section. This allows the strain gauge to be arranged on the pipe wall section in a particularly simple manner, for example by gluing. Furthermore, the strain gauge arranged on the outside does not influence the flow of the fluid within the pipe and the strain gauge does not come into contact with the fluid, so that it is not exposed to any chemical stress from the fluid. In addition, the strain gauge can be connected in a particularly advantageous manner to other components such as a measuring amplifier through such an arrangement.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung außen an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnet ist. Die außen an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnete Messeinrichtung kann auf besonders vorteilhafte Weise an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnet werden, beispielsweise durch Kleben. Ferner beeinflusst die außen an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnete Messeinrichtung nicht das Strömungsverhalten des durch das Rohr strömenden Fluides und die Messeinrichtung kommt nicht mit dem Fluid in Berührung, so dass dieser keiner chemischen Belastung durch das Fluid ausgesetzt ist. Darüber hinaus kann die Messeinrichtung durch eine derartige Anordnung auf besonders vorteilhafte Weise mit weiteren Komponenten wie beispielsweise einem Messverstärker verbunden werden.It is preferably provided that the measuring device is arranged on the outside of the second pipe wall section. The measuring device arranged on the outside of the second pipe wall section can be arranged on the second pipe wall section in a particularly advantageous manner, for example by gluing. Furthermore, the measuring device arranged on the outside of the second pipe wall section does not influence the flow behavior of the fluid flowing through the pipe and the measuring device does not come into contact with the fluid, so that it is not exposed to any chemical stress from the fluid. In addition, the measuring device can be connected in a particularly advantageous manner to other components such as a measuring amplifier through such an arrangement.
In der Ausführungsform, in der der zweite Rohrwandabschnitt den ersten Rohrwandabschnitt umgibt, kann die Messeinrichtung auch innen an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnet sein. In diesem Fall ist die Messeinrichtung in besonders vorteilhafterweise vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Witterungseinflüssen, geschützt.In the embodiment in which the second tube wall section surrounds the first tube wall section, the measuring device can also be arranged on the inside of the second tube wall section. In this case, the measuring device is particularly advantageously protected from environmental influences, such as weather influences.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Messeinrichtung ein weiterer Dehnungsmessstreifen. Der weitere Dehnungsmessstreifen misst die Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts, wobei der weitere Dehnungsmessstreifen vorzugsweise mit dem Dehnungsmessstreifen gegensätzlich verschaltet ist. Der Dehnungsmessstreifen ist an dem ersten Rohrwandabschnitt angeordnet, und der weitere Dehnungsmessstreifen ist an dem zweiten Rohrwandabschnitt angeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Rohrwandstärke a des ersten Rohrwandabschnitts und Rohrwandstärke b des zweiten Rohrwandabschnitts verformen sich der erste Rohrwandabschnitt und der zweite Rohrwandabschnitt unterschiedlich, so dass die von den Dehnungsmessstreifen gemessenen Werte unterschiedlich sind.In a preferred embodiment, the measuring device is another strain gauge. The further strain gauge measures the deformation of the second pipe wall section, the further strain gauge preferably being connected in opposite directions to the strain gauge. The strain gauge is arranged on the first pipe wall section, and the further strain gauge is arranged on the second pipe wall section. Due to the different tube wall thickness a of the first tube wall section and tube wall thickness b of the second tube wall section, the first tube wall section and the second tube wall section deform differently, so that the values measured by the strain gauges are different.
Durch den Dehnungsmessstreifen und die Messeinrichtung soll die durch Temperaturgradienten bedingte Dehnung des ersten Rohrwandabschnitt ermittelt werden. Daher ist es von Vorteil, wenn der Dehnungsstreifen und die Messeinrichtung möglichst mit einem geringen Abstand zueinander anzuordnen sind, so dass der erste und der zweite Rohrwandabschnitt der gleichen oder einer ähnlichen Temperatur ausgesetzt sind.The strain gauge and the measuring device are intended to determine the expansion of the first pipe wall section caused by temperature gradients. It is therefore advantageous if the expansion strip and the measuring device are to be arranged as close as possible to one another, so that the first and second pipe wall sections are exposed to the same or a similar temperature.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Messung eines Fluiddrucks mit einer Druckmessvorrichtung und weist folgende Schritte auf:
- a) Bestimmen einer Verformung eines ersten Rohrwandabschnitts mit einer Rohrwandstärke a mittels eines Dehnungsmessstreifens,
- b) Direktes oder indirektes Bestimmen einer Verformung eines zweiten Rohrwandabschnitts mit einer Rohrwandstärke b mittels einer Messeinrichtung, wobei a < b gilt,
- c) Auswerten der durch den Dehnungsmessstreifen und durch die Messeinrichtung bestimmten Verformungen, wobei die Verformung des ersten Rohrwandabschnittes und die Verformung des zweiten Rohrwandabschnittes zur Bestimmung des Fluiddrucks ausgewertet werden.
- a) determining a deformation of a first pipe wall section with a pipe wall thickness a using a strain gauge,
- b) direct or indirect determination of a deformation of a second pipe wall section with a pipe wall thickness b by means of a measuring device, where a < b applies,
- c) Evaluating the deformations determined by the strain gauge and by the measuring device, the deformation of the first pipe wall section and the deformation of the second pipe wall section being evaluated to determine the fluid pressure.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere mit der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung durchgeführt. Grundsätzlich bestehen die bei der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung beschriebenen Vorteile auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.The method according to the invention is carried out in particular with the previously described pressure measuring device according to the invention. Basically, in the case of the invention The advantages described in the pressure measuring device also apply to the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf vorteilhafte Weise und mit geringem konstruktiven Aufwand die Bestimmung eines Fluiddrucks in einem Rohr. Aufgrund der einfachen Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf eine weitere Präparation eines Rohres bzw. eines Rohrsystems verzichtet werden, sodass die Dauer und Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber herkömmlichen Verfahren deutlich verkürzt ist.The method according to the invention enables the determination of a fluid pressure in a pipe in an advantageous manner and with little design effort. Due to the simple construction of the device according to the invention, further preparation of a pipe or a pipe system can be dispensed with, so that the duration and implementation of the method according to the invention is significantly shortened compared to conventional methods.
Durch das verfahrensgemäße Bestimmen einer Verformung eines ersten Rohrwandabschnitts mit einer Rohrwandstärke a mittels eines Dehnungsmessstreifens kann die Verformung auf besonders einfache Art und Weise und ohne großen Konstruktiven Aufwand bestimmt werden. Dabei bestimmt der Dehnungsmessstreifen die Verformung des ersten Rohrwandabschnitts über eine Änderung des Widerstands. Wird der Dehnungsmessstreifen gedehnt, so nimmt sein Widerstand zu. Somit lässt sich aus der Änderung des Widerstands des Dehnungsmessstreifens die Verformung des ersten Rohrwandabschnitts mit hoher Präzision in vorteilhafter Weise bestimmen.By determining a deformation of a first pipe wall section with a pipe wall thickness a using a strain gauge, the deformation can be determined in a particularly simple manner and without great design effort. The strain gauge determines the deformation of the first pipe wall section via a change in resistance. If the strain gauge is stretched, its resistance increases. The deformation of the first pipe wall section can thus be advantageously determined with high precision from the change in the resistance of the strain gauge.
Durch das direkte oder indirekte Bestimmen einer Verformung eines zweiten Rohrwandabschnitts mit einer Rohrwandstärke b mittels einer Messeinrichtung, wobei a < b gilt, werden weitere Informationen bezüglich der Verformung des Rohres gewonnen. Da die Rohrwandstärke a des ersten Rohrwandabschnitts kleiner ist als die Rohrwandstärke b des zweiten Rohrwandabschnitts, unterscheiden sich die Informationen bezüglich der Verformung, die mittels der Messeinrichtung gewonnen werden, von den Informationen, die mittels des Dehnungsmessstreifens gewonnen werden. Aufgrund der größeren Rohrwandstärke b des zweiten Rohrwandabschnitts wird die Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts nicht und deutlich geringer durch den Fluiddruck hervorgerufen, sondern im Wesentlichen durch Temperaturgedienten. Die so gewonnen Informationen bzgl. der durch Temperaturgedienten hervorgerufene Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts können zu einer Kompensation des Anteils der Verformung des ersten Rohrwandabschnitts, der durch Temperaturgedienten hervorgerufen wird, verwendet werden, so dass der Fluiddruck genauer bestimmbar ist.By directly or indirectly determining a deformation of a second pipe wall section with a pipe wall thickness b using a measuring device, where a < b applies, further information regarding the deformation of the pipe is obtained. Since the tube wall thickness a of the first tube wall section is smaller than the tube wall thickness b of the second tube wall section, the information regarding the deformation that is obtained using the measuring device differs from the information that is obtained using the strain gauge. Due to the greater tube wall thickness b of the second tube wall section, the deformation of the second tube wall section is not caused by the fluid pressure, and is significantly less, but is essentially caused by temperature. The information obtained in this way regarding the deformation of the second pipe wall section caused by the temperature can be used to compensate for the proportion of the deformation of the first pipe wall section that is caused by the temperature, so that the fluid pressure can be determined more precisely.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren eine erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung verwendet. Ein derartiges Verfahren bietet den besonderen Vorteil, dass der Fluiddruck in einem Rohr auf besonders einfache Art und Weise bestimmt werden kann.According to the invention it is provided that the method uses a pressure measuring device according to the invention. Such a method offers the particular advantage that the fluid pressure in a pipe can be determined in a particularly simple manner.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das direkte Bestimmen der Verformung des zweiten Rohrwandabschnitts mittels der Messeinrichtung mittels eines weiteren Dehnungsmessstreifens erfolgt. Dabei können der Dehnungsmessstreifen und der weitere Dehnungsmessstreifen gegensätzlich verschaltet sein.It is preferably provided that the direct determination of the deformation of the second pipe wall section by means of the measuring device takes place using a further strain gauge. The strain gauge and the additional strain gauge can be connected in opposite directions.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figure die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren im Detail erläutert.The pressure measuring device according to the invention and the method according to the invention are explained in detail below with reference to the single figure.
Mittels der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung 1 und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Fluiddruck in einem Rohr 2 gemessen werden. Die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung 1 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rohr 2, das eine Rohrwand 3 aufweist, die einen Rohrraum umgibt, auf, wobei der Rohrraum einen konstanten Strömungsquerschnitt für das Fluid aufweist. Das Rohr 2 weist ferner einen ersten Rohrwandabschnitt 4 mit einer Rohrwandstärke a sowie einen zweiten Rohrwandabschnitt 5 mit einer Rohrwandstärke b auf. Die Rohrwandstärke a des ersten Rohrwandabschnitts 4 ist kleiner als die Rohrwandstärke b des zweiten Rohrwandabschnitts 5. In der dargestellten Figur ist ein Dehnungsmessstreifen 6 außen an dem ersten Rohwandabschnitt 4 und eine Messeinrichtung 7 innen an dem zweiten Rohrwandabschnitt 5 angeordnet. Die Messeinrichtung 7 kann beispielsweise ein weiterer Dehnungsmessstreifen oder ein Temperatursensor sein. Mittels der Informationen, die durch den Dehnungsmessstreifen 6 und die Messeinrichtung 7 gewonnen werden, kann der durch Temperaturgradienten hervorgerufene Anteil der Verformung des ersten Rohwandabschnitts 4 bestimmt werden und bei der Bestimmung des Fluiddrucks aus der Verformung des ersten Rohrwandabschnitts 4 kompensiert werden.The fluid pressure in a
Ferner geht aus dargestellten Ausführungsbeispiel hervor, dass der zweite Rohrwandabschnitt 5 den ersten Rohrwandabschnitt 4 umgibt. Für den Fall, dass die Rohrwand des ersten Rohrwandabschnitts 4 aufgrund eines zu hohen Fluiddrucks reißt, kann das Fluid zunächst nicht nach außen strömen. Bei der dargestellten Druckmessvorrichtung 1 sind an einem Anfangsbereich des Rohres 2 und an einem Endbereich des Rohres 2 jeweils ein Flansch 8 angeordnet, wobei die Druckmessvorrichtung 1 mittels der Flansche 8 in vorteilhafter Weise mit Rohrleitungen verbunden werden kann.Furthermore, it can be seen from the illustrated embodiment that the second
Die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung 1 kann auf besonders vorteilhafte Weise und mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand sowie sehr schnell den Fluiddruck in einem Rohr 2 messen. Ferner kann die Druckmessvorrichtung 1 in besonders vorteilhafter Weise in bestehende Rohrsysteme integriert werden.The
BezuaszeichenlisteReference character list
- 11
- DruckmessvorrichtungPressure measuring device
- 22
- RohrPipe
- 33
- Rohrwandpipe wall
- 44
- erster Rohwandabschnittfirst raw wall section
- 55
- zweiter Rohrwandabschnittsecond pipe wall section
- 66
- DehnungsmessstreifenStrain gauges
- 77
- MesseinrichtungMeasuring device
- 88th
- Flanschflange
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022128976.1A DE102022128976B3 (en) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | Pressure measuring device and method for measuring fluid pressure in a pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022128976.1A DE102022128976B3 (en) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | Pressure measuring device and method for measuring fluid pressure in a pipe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102022128976B3 true DE102022128976B3 (en) | 2024-02-01 |
Family
ID=89508191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102022128976.1A Active DE102022128976B3 (en) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | Pressure measuring device and method for measuring fluid pressure in a pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102022128976B3 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200088592A1 (en) | 2017-08-05 | 2020-03-19 | Interface, Inc. | Axial Force Pressure Transducer |
| DE102019206202A1 (en) | 2019-04-30 | 2020-11-05 | Putzmeister Engineering Gmbh | Pipeline, thick matter pump and method for determining a pressure and / or a wall thickness in the pipeline |
-
2022
- 2022-11-02 DE DE102022128976.1A patent/DE102022128976B3/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200088592A1 (en) | 2017-08-05 | 2020-03-19 | Interface, Inc. | Axial Force Pressure Transducer |
| DE102019206202A1 (en) | 2019-04-30 | 2020-11-05 | Putzmeister Engineering Gmbh | Pipeline, thick matter pump and method for determining a pressure and / or a wall thickness in the pipeline |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102005018123B4 (en) | Method for evaluating measured values for detecting material fatigue | |
| DE102014111263A1 (en) | Early warning system for condensation-induced water hammer | |
| DE202004021565U1 (en) | Device for condition monitoring of a pressure measuring device | |
| DE102010012924A1 (en) | Mass flow sensor and method for determining the mass flow in a pipe | |
| WO2016198430A2 (en) | Device for measuring the pressure of a fluid flowing through a pipeline | |
| DE10232315B4 (en) | Combined temperature and pressure sensor and method for the determination of physical characteristics | |
| EP3063521B1 (en) | Device for measuring force in the rolling bearing by means of a sensor layer | |
| DE102022128976B3 (en) | Pressure measuring device and method for measuring fluid pressure in a pipe | |
| DE112006002271B4 (en) | Pressure gauge and pressure gauge assembly | |
| DE102015004937A1 (en) | Force measuring system with double sensor | |
| WO2012055605A2 (en) | Pressure transducer | |
| DE112008000585T5 (en) | Protective elements for piping interrogators | |
| DE102010042344A1 (en) | Differential pressure transducer arrangement for a flow meter and flow meter with such a differential pressure transducer arrangement | |
| DE102013021025A1 (en) | Pressure gauge with template separation | |
| EP3421960B1 (en) | Pressure indicator | |
| DE102017111242B4 (en) | Monitoring the internal condition of process vessels, especially pipelines, in industrial plants | |
| DE1949887A1 (en) | Probe arrangement for corrosion tests | |
| DE102017214107B4 (en) | Pressure vessel with at least one sensor and material testing machine | |
| DE102015121455A1 (en) | Method and device for pressure determination and device for this purpose | |
| DE102021128132B3 (en) | Monitoring system for monitoring mechanical fatigue of a metal pipe of a power plant, power plant, use and associated method | |
| DE102017212115B4 (en) | Two-part pressure gauge for process measurement with a pressure sensor and a diaphragm seal unit | |
| DE102013108728B4 (en) | Sealing ring, sealing arrangement and method for assembling a sealing ring | |
| DE3519837A1 (en) | Pipe length to which high pressure can be applied and which has a pressure measuring point | |
| EP4296644A1 (en) | Pressure sensor for use in a hydrogen-containing medium and method for producing such a pressure sensor | |
| DE102021106542A1 (en) | Pressure-sensitive element with a wire made of a shape-memory material, method for measuring a pressure and/or a volume flow |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division |