DE1026543B - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Stroemungsgeschwindigkeit eines fliessenden Materials - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Stroemungsgeschwindigkeit eines fliessenden Materials

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DE1026543B
DE1026543B DEW11114A DEW0011114A DE1026543B DE 1026543 B DE1026543 B DE 1026543B DE W11114 A DEW11114 A DE W11114A DE W0011114 A DEW0011114 A DE W0011114A DE 1026543 B DE1026543 B DE 1026543B
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Charles Frederick Wallace
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines fließenden Materials Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines fließenden Materials, und zwar wird bei dem Verfahren das Material im Mittelabschnitt einer vorbestimmten Zone zugeführt. Unter fließendem Material sind feinverteilte Feststoffe, Flüssigkeiten und halbflüssige Stoffe zu verstehen, die freie Fließeigenschaften haben, sich aber von Gasen oder Dämpfen unterscheiden. Beispiele für ein derartiges Material, das durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemessen werden kann, sind Korn, Getreidemehl, andere Mehle, trockene Chemikalien oder feinverteilte Feststoffe von Pulverform, körniger Form od. dgl. und verschiedene Flüssigkeiten, d. h. alle Stoffe, die in einem leicht fließbaren Strom in Kanälen oder Rohrleitungen geleitet werden können.
  • Die Erfindung bezieht sich in der Hauptsache auf das Messen eines Materialstromes, der in einem unbegrenzten Zustande stetig vorgeschoben wird, z. B. eines Materials, das durch eine Zone hindurchströmt, in der das Material einem darüberliegenden Raum ausgesetzt ist, wobei die Zone selbst entweder völlig geschlossen oder zum Teil zur Außenluft hin offen ist. Auch dann, wenn eine Flüssigkeit aus einem Rohr zugeführt wird, in dem diese Druckflüssigkeit fließt, können die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Druckerfordernisse für den Gesamtdurchfluß des Materials nicht so sind, daß ein Durchlauf der Flüssigkeit durch einen Bereich der Vorrichtung verhütet wird, ohne daß diese Zone gefüllt ist. Nötigenfalls werden zu diesem Zweck diejenigen Zonen der Vorrichtung, in denen das Material behandelt wird, unter höheren Druck als Atmosphärendruck gestellt.
  • Die Erfindung ist also zum Messen verschiedener Arten von fließenden Materialien geeignet und kann unter vielen Betriebsbedingungen verwendet werden.
  • Vor allem sollen mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die auf eine außergewöhnlich weitgehende Änderung der Strömungsgeschwindigkeiten des zu messenden Materials anspricht, wobei bei einer verhältnismäßig einfachen Ausführung ein genaues Messen von Strömungsgeschwindigkeiten erfolgt, die beispielsweise um ein Hundertfaches oder mehr voneinander abweichen.
  • Zu diesem Zweck kennzeichnet sich das Verfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines fließenden Materials, bei dem das Material dem Mittelabschnitt einer vorbestimmten Zone zugeführt wird, dadurch, daß das Material bei stetiger Zuführung in diesen Mittelabschnitt und aus diesem Mittelabschnitt durch Schleuderkraft auf eine gleichbleibende Geschwindigkeit an einem Grenzbereich dieser Zone mittels Drehung bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit gebracht wird; daß das Material aus dieser Zone entfernt wird, sobald es diesen Grenzbereich erreicht, und daß die Kraft gemessen wird, die erforderlich ist, um diese Beschleunigung des Materials zu erzielen.
  • Zur Ermittlung der erforderlichen Kraft wird auf einen beweglichen Bauteil eine Wechselgegendruckkraft ausgeübt, die sich mit der Übertragungskraft ändert. Dieser Gegendruckkraft wird eine Ausgleichskraft entgegengerichtet, die vom Druck eines unter Druck zugeführten Gases erzeugt wird. Der Druck dieses Gases wird entsprechend der Stellung des Bauteiles geändert, um das Gleichgewicht der Kräfte nach einer Abweichung vom Gleichgewicht, die durch die Änderung in der Strömungsgeschwindigkeit des Materials verursacht wird, wiederherzustellen, und der Druck des zugeführten Gases wird dann ermittelt.
  • Die Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit mittels dieses Verfahrens kennzeichnet sich durch eine umlaufende Vorrichtung, die in ihrer Mitte einen stetigen Materialstrom, der ungefähr parallel zur Drehachse fließt, aufnimmt, und das Material radial von dieser Mitte bis zu einem vorbestimmten Abstand beschleunigt; ferner durch eine Vorrichtung, die die erstgenannte Vorrichtung mit gleichbleibender Drehzahl in Drehung versetzt, und durch eine Vorrichtung, die diese auf die sich drehende Vorrichtung durch die Beschleunigung des fließenden Materials zur Einwirkung gebrachte Kraft anzeigt.
  • Erfindungsgemäß werden in dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung alle Teilchen oder Abschnitte des fließenden Materials, die durch die umlaufende Vorrichtung hindurchgehen, an der Ableitungszone auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt, d. h. auf die Lineargeschwindigkeit des Außenrandes der Vorrichtung. Die für diese Beschleunigung erforderliche Kraft wird berechnet aus der Formel E = 1/2M V2. Beim Durchgang des Materials durch die Schleudervorrichtung, die mit einer vorzugsweise hohen Geschwindigkeit umläuft, wird den abgeschleuderten Teilchen eine ziemlich hohe Geschwindigkeit gegeben, und da die Kraft oder die Ladung proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit V ist, hat auch eine sehr kleine Zunahme der MasseM eine verhältnismäßig große Kraftzunahme zur Folge. Infolgedessen wird selbst für sehr kleine Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit eine sehr hohe Meßgenauigkeit dadurch erreicht, daß die Änderungen der Kraft ermittelt werden, die erforderlich sind, um die gleichbleibende Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten.
  • Eine besonders wirkungsvolle Ausführung der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine Seitenansicht des neuen Strömungsmessers, wobei einzelne Teile im Mittelschnitt dargestellt sind, Fig. 2 ein lotrechter Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, wobei einige Teile in Seitenansicht dargestellt sind, Fig. 3 ein waagerechter Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines in der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 eingebauten Ventils, teilweise weggebrochen und teilweise auf verschiedenen Ebenen geschnitten, Fig. 5 ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4 und Fig. 6 eine vergrößerte, schematisch dargestellte Ansicht der Antriebsteile einer auf Druck ansprechenden Meßvorrichtung, wie sie in der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 enthalten ist.
  • Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Vorrichtung enthält einen Aufnahmebehälter oder einen Trichter 10, der in Draufsicht kreisförmig ist und wenigstens seitlich ein waagerechtes Rad 12 enthält, das von einer lotrechten Welle 13 getragen wird und auf seiner Oberseite eine Mittelöffnung hat, um fließendes Material einzuführen, das durch eine Einlaufleitung oder einen Einlaufkanal, z. B. das schrägliegende Rohr 14, zugeführt wird. Dieses Material fließt in den offenen Mittelabschnitt 15 des Rades 12 ein, das von den auf Abstand stehenden Scheiben 16 und 17 gebildet wird, die durch mehrere radiale Schaufeln 18 getrennt sind. Das Rad 12, das mit gleichbleibender Geschwindigkeit schnell gedreht wird, schleudert das aufgenommene Material zwischen den Schaufeln 18 nach außen. Das Material wird dann durch die gebogenen Außenwandungen 19 des Behälters 10 und seine kegelförmigen unteren Abschnitte nach unten geführt und fällt in ein Auslaßrohr 20. Um ein Verzögern des Abschleuderns des Materials in dem Rad 12 bei der Aufnahme in den Mittelabschnitt 15 zu vermeiden, hat die untere Platte 18 einen nach aufwärts abgeschrägten Mittelvorsprung 22, der um die Welle 13 herumliegt (Fig. I). Der Vorsprung 22 hat im senkrechten Schnitt eine konkave Form, so daß die gewünschte Änderung der Strömungsrichtung bei geringster Reibung, Wirbelung und Streuung erfolgt. Das untere Ende des Zuführrohres 14 ragt etwas in die Mittelöffnung der oberen Scheiben 16 ein, wobei ein kleiner Abstand vorgesehen ist. Die Antriebswelle 13 tritt durch die obere Wand des Rohres 14 hindurch, wobei ebenfalls ein Abstand vorgesehen ist, damit sich die Welle frei drehen kann. In einigen Fällen können zwar völlig geschlossene Anordnungen verwendet werden, doch ist im vorliegenden Falle das oberhalb des Rades 12 liegende Stirnende des Behälters 10 offen, um den Aufbau und die Arbeitsweise zu vereinfachen.
  • Viele Einrichtungen lassen sich verwenden, um das Rad 12 mit gleichbleibender Drehzahl anzutreiben und um Änderungen in dem Kraftbedarf zu ermitteln, der erforderlich ist, um das Rad 12 mit gleichbleibender Drehzahl zu drehen. Ein sehr wirksamer Aufbau ist ein elektrischer Synchronmotor 24 und ein Getriebe, das beispielsweise aus einem auf der Motorwelle 26 sitzenden Ritzel 25 besteht, das mit einem großen Zahnrad 27 im Eingriff ist, das wiederum mit einem auf der Welle sitzenden Ritzel 28 kämmt, dessen Größe gleich dem Ritzel 25 ist.
  • Diese Teile werden von einem Traggestell 30 getragen, dessen obere Platte 32 und untere Platte 33 auf Abstand stehen. Der Motor 24 sitzt auf der oberen Platte 32. Die Scheibenwelle 13 ist in Kugellagern 34, 35 der Platten 32 und 33 gelagert und trägt einen Ring oder Flansch 36 oberhalb des Kugellagers 35, um die Welle 13 in lotrechter Lage zu erhalten und das Rad 12 in richtiger Stellung innerhalb des Behälters 10 aufzustellen. Für den Behälter 10 ist ein entsprechendes Traggestell (nicht dargestellt) vorgesehen. Das Einlaßrohr 14 kann beispielsweise unmittelbar von einem zweckentsprechend geformten Abschnitt 38 des Rahmens 30 getragen werden.
  • Das große Mittelrad 27, das sich wie die anderen Zahnräder auf einer lotrechten Achse dreht, ist auf dem oberen Abschnitt eines lotrechten Hebels oder einer Säule40 gelagert, die an ihrem unteren Ende drehbar so gelagert ist, daß sie auf einer Achse 41 schwingen kann, die senkrecht zur Achse des Zahnrades 27 steht und die Achsen der Zahnräder 25, 28 schneidet. Diese Achsen dieser Zahnräder stehen parallel zur Achse des Zahnrades 27 und befinden sich an gegenüberliegenden Seiten des Zahnrades 27.
  • Die drehbare Abstützung des Hebels 40 auf der Achse 41 erfolgt mittels seitlicher Schwingzapfen 42, 42, die in den von der Bodenplatte 33 getragenen Lagern 43, 43 gelagert sind.
  • An einem auf dem lotrechten Hebel 40 vorgesehenen Zapfen 44, der von der Achse 41 in einem ziemlich großen Abstand steht, ist das eine Ende der Kolbenstange 45 eines in einem Zylinder 47 gleitenden Kolbens 46 angelenkt. Der Zylinder wird von der lotrechten Wand 48 des starren Gestelles 30 getragen. Auf den lotrechten Hebel 40 wird ein Zug mittels einer gespannten Schraubenfeder 50 ausgeübt, die an einem von der Drehachse 41 auf Abstand stehenden Auge und an einer Halteschraube 51 verankert ist, die in einen aufrechten Henkel 52 eingeschraubt ist. Durch Verstellen der Schraube 51 kann die Spannung der Feder und damit der Zug auf den Hebel 40 geändert werden. Jede Erhöhung des Widerstandes beim Drehen der Welle 13 übt eine Gegenkraft auf die Zahnräder 27, 25 aus und versucht, den das Zahnrad 27 tragenden Hebel 40 nach links, d. h. im Gegenzeigersinne, gesehen in Fig. 2, zu drehen. Das Drehen erfolgt also gegen den Zug der Feder 50 und gegen den Druck der Luft oder einer anderen Flüssigkeit, die dem Zylinder 47 zugeführt wird.
  • Um dem Zylinder einen geregelten Vorrat an Druckluft zuzuführen, führt eine Rohrleitung 54, die Druckluft von einem Druckluftvorrat (nicht dargestellt) erhält und der ein ständiger Strom von Druckluft zugeführt wird, zu einem Regelventil 55 und von da über eine Rohrleitung 56 zum Zylinder 47.
  • Die Rohrleitung 56 hat ein Zweigrohr 58, das zu einem Druckmesser oder Druckanzeiger 60 führt. Die Anlage zum Zuführen von Strömungsmittel, z. B.
  • Luft oder einem anderen Gas, zum Zylinder 47 über die Leitung 56 enthält auch ein Auslaßrohr oder eine Auslaßleitung 62, die mittels einer Ventilscheibe 63 geschlossen oder teilweise geschlossen werden kann.
  • Diese Ventilscheibe sitzt auf einem Ständer 64, der starr mit dem Hebel 40 verbunden ist und sich mit diesem Hebel bewegt. Die Ventilscheibe 63 besteht aus Gummi oder einem anderen nachgiebigen Material und hat eine Fläche, die mit dem offenen Ende des Auslaßrohres 62 zusammenarbeitet, so daß die Aufstellung dieser Teile störungslos zwischen einer vollständig geschlossenen Stellung und einer sehr weiten Offenstellung mit verhältnismäßig sehr geringer Gesamtverschiebung des Teiles 64 und seines Traghebels 40 erhalten werden kann.
  • Es sei angenommen, daß der Motor 24 über das beschriebene Getriebe das Rad 12 mit einer ausgewählten gleichbleibenden Drehzahl antreibt und daß fließendes Material, z. B. Korn, Mehl oder ein anderes Getrei deerzeugnis oder ein anderer trockener, pulverförm iger Stoff, in einem ununterbrochenen Strom dem Einlaßrohr 14 zugeführt wird. Es sei ferner angenommen, daß der Motor 24 das Ritzel 25 und ebenfalls das Ritzel 28 und das Rad 12 dreht, das, gesehen in Draufsicht, in Gegeneei, gerrichtung umläuft. Jeder Widerstand, der der Drehung der Welle 13 entgegenwirkt, verschiebt das große Rad 27 und seine Achse den Ritzeln 25, 28 gegenüber so, daß das Zahnrad 27 und sein Hebel 40 sich nach links, gesehen in Fig. 2, verschieben. Die Kraft, die auf den Hebel ausgeübt wird, um den Hebel um seine Achse 41 zu schwingen, ist genau proportional dem Drehwiderstand der Welle 13. Wie ausgeführt, ist es die Aufgabe des Rades 12, alle aus dem Rohr 14 kommenden Teilchen des Materials auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die gleich der Geschwindigkeit des Außenkranzes oder der Kante 65 des Rades ist, wobei diese Umfangsgeschwindigkeit des Rades 12 unter dem Antrieb des Synchronmotors 24 oder einer anderen Einrichtung gleicher Drehzahl gleich hoch gehalten wird. Die Kraft, die erforderlich ist, um die Teilchen in Radialrichtung des Rades 12 durch die Schleuderkraft auszuschleudern, wird durch das Drehmoment erzeugt, das auf das Rad 12 über die Welle 13 ausgeübt wird und ändert sich notwendigerweise mit der Masse des Materials, die an jedem bestimmten Zeitpunkt durch das Rad 12 hindurchtritt, wobei diese Kraft direkt proportional dem Produkt der Masse mal dem Quadrat der gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit ist, auf die die Teilchen beschleunigt werden.
  • Die auf den Hebel 40 ausgeübte Gesamtkraft, die den Hebel um seine Achse 41 zu schwingen versucht, ist in Wirklichkeit die Summe zweier Komponenten, nämlich erstens des über das Rad 12 ausgeübten Druckes und zweitens der in allen beweglichen Teilen, mit Ausnahme des Motors, vorhandenen mechanischen Reibung. Die zweite Komponente kann durch die Feder 50 ausgeglichen werden, wobei die Einstellung der Federspannung während einer Leerlaufbewegung erfolgt, d. h. wenn kein Material durch das Rad 12 hindurchfließt. Die Luftzuführung über die Leitungen 54 und 56 ist so angeordnet, daß eine Kraft auf den Kolben 46 ausgeübt wird, die die verbleibende Kraft, die den Hebel zu verschwingen versucht, genau im Gleichgewicht hält und die in der bevorzugten Ausführungsform genau die andere Komponente, d. h. den durch das Rad 12 ausgeübten Druck, ausgleicht. Die Regelung des Druckes in dem Zylinder 47 und die Regelung der durch den Kolben 46 ausgeübten Ausgleichskraft erfolgt mittels des Entlüftungsventils 62-63, wobei der Teil 63 selbsttätig nach dem Auslaßrohr 62 hin gerade so weit verstellt wird, daß ständig ein so hoher Druck in dem Zylinder 47 vorhanden ist, daß der Hebel 40 im Gleichgewicht gehalten wird.
  • Erhöht sich beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit des durch das Rohr 14 dem Rad 12 zugeführten Materials, so dreht diese Zunahme den Hebel 40 nach links (Fig. 2), wobei der Teil 63 sich weiter nach dem Auslaß 62 bewegt und weniger Druck der über das Rohr 54 zuströmenden Luft abgelassen wird. Es bildet sich also ein höherer Druck in dem Zylinder 47, bis alle Teile wieder genau ausgeglichen sind. Nimmt die Menge des durch die Vorrichtung strömenden Materials ab, so ermöglicht die Druckabnahme am Rad, daß der Hebel 40 etwas in der entgegengesletzten Richtang, d. h. nach rechts in Fig. 2, sich dreht, so daß die Auslaßöffnung 62 etwas weiter sich öffnet. Der in dem Zylinder 47 herrschende Druck wird vermindert, und das Bestreben des Kolbens 46, den Hebel 40 im Uhrzeigersinne zu drehen, wird unterbrochen, so daß eine neue Ausgleichsstellung hergestellt ist.
  • Da die Rückführkraft oder die Ausgleichskraft, die in dem Zylinder 47 ausgeübt wird, proportional dem Druck des Strömungsmittels, d. h. der Luft ist, gibt der den Druck in der Leitung 56 messende Zeiger 67 des Druckmessers eine stetige Anzeige des jeweiligen Druckes in dem Rad 12 und infolgedessen der Strömungsgeschwindigkeit des fließenden Materials durch das Rad 12. Mit anderen Worten: Die Strömungsgeschwindigkeit wird ständig gemessen durch den in der Leitung 58 herrschenden Druck und kann unmittelbar zum Anzeigen in jeder beliebigen Weise, z. B. mittels des Druckmessers 60, verwendet oder auch anderweitig benutzt werden. Gewünschtenfalls kann die Anzeigescheibe des Druckmessers direkt in Kilogramm je Minute oder auf andere geeignete Strömungseinheiten für das zu messende Material eingeteilt werden. Mit oder ohne Stoßdämpfer (nicht dargestellt), die an dem Hebel 40 angeordnet sind und vorübergehende Schwankungen aufnehmen, dient vor allem die Ausgleichsfeder 50 dazu, sehr genaue Ergebnisse zu erhalten und einen weiten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten zu decken. Die Feder kompensiert selbsttätig alle Gegenkräfte gleichbleibender Art, einschließlich der Reibung in den Zahnrädern und den Lagern, der Windreibung in dem Rad 12 u. dgl., so daß der Kolben 46 im wesentlichen nur anspricht auf die tatsächliche Belastung des fließenden Materials.
  • Obwohl verschiedenartige Ventile, Druckmesser und andere auf Druck ansprechende Instrumente in der Anlage verwendet werden können, sind einige besonders vorteilhafte Aufbauten in den Zeichnungen als Beispiele dargestellt. Das Regelventil 55 für die Strömung, wie es insbesondere in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, enthält ein Gehäuse mit zwei auf Abstand stehenden parallelen Kammern 70, 71, von denen jede die Form eines flachen Zylinders hat und durch eine biegsame Membran 72, 73 unterteilt ist.
  • Die inneren Abschnitte der Kammern 70, 71 sind durch einen verhältnismäßig engen Kanal 75 verbunden, von dem eine Zweigleitung 76 zu dem Auslaßrohr 62 abzweigt. Der Kanal 75 verbindet also die Kammern an den Innenseiten ihrer zugehörigen Membranen, während die Außenseiten der Kammern mit dem Luftzuführrohr 54 bzw. dem Druckrohr 56 verbunden sind. Die Membran 72 wird nach außen von ihrer Schließstellung gegen eine um den Kanal 75 herumliegende Sitzfläche 78 mittels einer Federeinrichtung gedrängt, die aus einem federnd nachgiebigen Metallstern 79 besteht. Die Membran 72 wird an einer Berührung mit der Außenwand der Kammer 70 mittels einer Scheibe 80 gehindert, die mehrere auf Abstand stehende Vorsprünge81 trägt.
  • Auf diese Weise besteht eine ständige, etwas verengte Verbindung von dem in den äußeren Abschnitt der Kammer 70 mündenden Einlaßrohr 54 über die in der Scheibe 80 und der Membran 72 befindlichen fflnungen 82 bzw. 83 zum inneren Abschnitt der Kammer 70. Da die Feder 79 für gewöhnlich die Membran von dem Ventil 78 abhebt, strömt Luft iiber die erwähnten öffnungen vom Einlaß 54 zum Kanal 74. Ein ähnlicher Aufbau in umgekehrter Anordnung ist in der Kammer 71 vorgesehen, d. h. ein Federstern 85 drängt die Membran 73 nach außen, wobei eine Platte 86 und ihre Vorsprünge 87 die Membran von der Außenfläche der Kammer 71 auf Abstand halten. Für gewöhnlich besteht also eine Verbindung zwischen dem Kanal 75 und der Druckleitung 76 über den inneren Abschnitt der Kammer 71 und die Offnungen 88, 89 in der Membran 73 bzw. der Platte 86.
  • Die beschriebene Ventileinrichtung ermöglicht ein stoßloses und zuverlässiges Ansprechen der Vorrichtung und des mit der Leitung 58 verbundenen Druckmessers oder einer anderen Anzeigevorrichtung, wobei dieses Ansprechen unbeeinflußt von Saugwirkungen und anderen vorübergehenden Wirkungen bleibt und doch genügend schnell erfolgt, so daß eine im wesentlichen stetige und sofortige Anzeige am Zeiger 67 auftritt. Wenn beispielsweise ein plötzlicher Saugzug in der über die Leitung 54 erfolgenden Luftzufuhr auftritt, so schließt sich die Membran 72 kurzseitig gegen den Sitz 78, d. h. gegen die Wirkung der Feder 79, so daß ein unzulässiger Druckanstieg in der gesteuerten Leitung 56 vermieden wird, ehe der Teil 64 sich selbst einstellen kann. Die Zuführung von Luft zum Einlaß 54 braucht t nur so groß zu sein, wie notwendig ist, um einen annehmbaren oder annähernd gleichmäßigen Druck aufrechtzuerhalten, da der Teil 64 und infolgedessen das Ventil 63, 62 durch Öffnen oder Schließen des Ventils, die Druckänderungen der zugeführten Luft selbsttätig ausgleicht und auch die gewünschte Ausgleichung auf Grund von Belastungsänderungen im Rad 12 herstellt.
  • Der Luftdruck in der Leitung 56 und die auf diese Weise auf den Kolben 46 zur Einwirkung gebrachte Ausgleichskraft werden also selbsttätig mittels der Ventilvorrichtung 62-63 geregelt, die den überschüssigen Druck der zugeführten Luft auf diejenige Größe selbsttätig abläßt, die notwendig ist, um das gewünschte proportionale Ansprechen zu erhalten.
  • Es können zwar viele auf Druck ansprechende Übertragungsvorrichtungen mit der Leitung 56 verbunden werden, um die Strömungsgeschwindigkeit des Materials durch die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen anzuzeigen, aufzuzeichnen oder zu regeln, doch zeigt Fig. 6 die wesentlichsten Kennzeichen einer ganz besonders vorteilhaften Anzeigenvorrichtung 60. Der zu messende Luftdruck wird über die Leitung 58 einem Zylinder 92 zugeleitet, dessen Kolben 93 mit einem Hebel 94 verbunden ist, auf den die Kraft des Kolbens zur Einwirkung gebracht wird. Dieser Kraft wirkt eine Feder 95 entgegen, deren Spannung zum Eichen des Instrumentes durch eine Spindel 96 eingestellt werden kann. Mittels einer zweckentsprechenden mechanischen Einrichtung, die gewünschtenfalls eine jeden Totgang aufnehmende Einrichtung bekannter Art (nicht dargestellt) haben kann, ist der Hebel 94 so angeordnet, daß er den Zeiger 67 über eine entsprechende Skalenscheibe 98 führt. Der Hebel 94 kann beispielsweise an dem seinem D. rehzapften 99 gegenüberliegenden Ende einen Zahnsektor 100 tragen, der mit einem auf der Welle 102 des Zeigers 67 sitzenden Ritzel 101 im Eingriff steht. Ein sehr schnelles stoßloses Arbeiten der beschriebenen Meßvorrichtung wird erreicht, wenn ein kleiner, aber dauernder Luftstrom um den Kolben 93 und auch um den Kolben 46 herumsickert, wobei dieser sickernde Luftstrom gleichzeitig zum Schmieren dient. Da dieser Luftstrom ständig fließt und außerdem sehr gering ist, hat er keine Einwirkung auf die Genauigkeit und die Proportionalität der Anzeige.
  • Die beschriebene Druckanzeigevorrichtung 60 zeigt ständig und sofort den Druck in der Leitung 56 an, wobei die Stellung des Zeigers 67 durch die Stellung des Kolbens 93 bestimmt wird, der nach jedem Druckwechsel mittels der entsprechend größeren oder kleineren Ausgleichskraft der Feder 95 in Ruhestellung gebracht wird.
  • Die gesamte Vorrichtung spricht außergewöhnlich genau auf die Strömungsgeschwindigkeit des Materials an, das dem Einlaßrohr 14 zugeführt wird und in dem Auslaßrohr 20 abfließt. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung wurde ein Rad 12 verwendet, das einen Durchmesser von 300mm und sechzehn radiale Schaufeln aufwies. Es können natürlich mehr oder weniger Schaufeln vorgesehen werden, was von der Größe des Rades 12 abhängt.
  • Ein Meßbereich von 0 bis 14 kg je Minute für Mehl, Korn und ähnliche Trockenstoffe konnte leicht gemessen werden. Das Rad 12 wurde mit einer gleichbleibenden Drehzahl von 450 Umdrehungen je Minute angetrieben. Es können aber auch andere Drehzahlen im Bereich von 100 bis 3600 Umdrehungen je Minute gut verwendet werden. Sehr genaue und verläßlich wiedergebbare Regelungen des Luftdruckes in der Leitung wurden bei einer sehr großen Änderung der Strömungsgeschwindigkeiten erzielt, z. B. bei einer Änderung, die mehr als das Hundertfache betrug.
  • Wie bereits angegeben, ist die Druckluft, die der Lufteinlaßleitung 54 zugeführt wird, nicht ausschlaggebend. In dem Falle, in dem beispielsweise Luft mit einem Druck von 2,1 bis 2,45 kg/cm2 zugeführt wurde, zeigte die Vorrichtung, die über den erwähnten Strömungsmittelbereich arbeitete, einen Druckbereich in den Leitungen 56, 58 von 0,0 bis 1,0 kg/cm2.
  • Die Vorrichtung kann dadurch leicht geeicht werden, z. B. durch unmittelbare Einteilung der Skala 98 in Strömungseinheiten, daß Vorversuche mit einem Material durchgeführt werden, das nacheinander mit nur wenigen unterschiedlichen, aber bekannten Strömungsgeschwindigkeiten zugeführt wird. Stoffe, die beträchtlich voneinander abweichende Eigenschaften haben, erfordern zwar besondere Einteilungen auf der Skalenscheibe der Vorrichtung, doch kann dies alles vorher erprobt werden, und gewünschtenfalls können auswechselbare Skalenscheiben für die Anzeigevorrichtung 60 vorgesehen werden, z. B. Skalenscheiben, die beim Messen von Mehl, Weizenkörnern und anderen bestimmten Stoffen zur Verwendung gelangen. Die dargestellte Einrichtung zur Verwendung von Druckluft zum Einstellen des Hebels 40 ist besonders einfach und wirksam und ermöglicht einen kräftigen Aufbau. Es kann aber auch unter Unterdruck stehende Luft oder ein Saugzug verwendet werden, wobei dann der Hebel 40 nicht gestoßen, sondern gezogen wird, oder es kann Druckflüssigkeit verwendet werden, wobei an Stelle eines Kolbens ein Balg verwendet wird und eine geschlossene Ableitung fiir das Ventil vorgesehen ist.
  • Die Zufuhr von Material zu der oberen Mittelöffnung des Rades 12 ist sehr vorteilhaft, da das in dem Raum 15 aufgenommene Material eine gleichbleibende Druckhöhe hat. Eine gleichbleibende Druckhöhe kann in vielen Fällen dadurch leicht erreicht werden, indem die Standhöhe des Materials beim Erreichen des Rades 12 auf nahezu Null vermindert wird, z. B. daß, wo beispielsweise das Material nach dem Niedergleiten der schrägen Leitung 14 wenig oder keine kinetische Energie an dem Zeitpunkt besitzt, an dem das Rad erreicht wird, und im wesentlichen keine Bewegung in beliebiger Richtung in einer waagerechten Ebene vorhanden ist. Sowohl bei unterteilten Feststoffen als auch bei Flüssigkeiten soll die obere Grenze der zu messenden Strömungsgeschwindigkeiteii für gewöhnlich kleiner sein als die Größe, bei der das Rad 12 oder der innere Abschnitt der zwischen seinen Schaufeln 18 liegenden Zonen völlig ausgefüllt ist. Das Material soll in der Lage sein, in dem Rad unter der Wirkung der Schleuderkraft frei nach außen zu fließen, ohne daß sich ein merkbarer Gegendruck od. dgl. entwickelt. Diese Bedingung wird auf jeden Fall leicht dadurch erhalten, daß das Rad 12 so groß gemacht wird, daß es die zu erwartenden größten Zuströme ungehindert aufnehmen kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten bestimmten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann auch auf andere Arten durchgeführt werden.
  • PATENTANSPROCHE : 1. Verfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines fließenden Materials, bei dem das Material dem Mittelabschnitt einer vorbestimmten Zone zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bei stetiger Zuführung in diesen Mittelabschnitt und aus diesem Mittelabschnitt durch Schleuderkraft auf eine gleichbleibende Geschwindigkeit an einem Grenzbereich dieser Zone mittels Drehung bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit gebracht wird, daß das Material aus dieser Zone entfernt wird, sobald es diesen Grenzbereich erreicht, und daß die Kraft gemessen wird, die erforderlich ist, um diese Beschleunigung des Materials zu erzielen.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Übertragung von mechanischer Kraft erfolgt, um diese Drehung zu erzielen, wodurch diese Kraft von einer mit gleichbleibender Drehzahl umlaufenden Kraftquelle herrührt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Kraft entsprechend der Belastung geändert wird, die auf das vorerwähnte Getriebe zur Einwirkung gehracht wird.
    3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der erforderlichen Kraft auf einen beweglichen Bauteil eine Wechselgegendruckkraft ausgeübt wird, die sich mit dler übertragenlen Kraft ändert, daß dieser Gegendruckkraft eine Ausgleichskraft entgegengerichtet wird, die vom Druck eines unter Druck zugeführten Gases erzeugt wird, daß der Druck dieses Gases entsprechend der Stellung des Bauteiles geändert wird, um das Gleichgewicht der Kräfte nach einer Abweichung vom Gleichgewicht, die durch die Änderung in der Strömungsgeschwindigkeit des Materials verursacht wird, wiederherzustellen, und daß der Druck des zugeführten Gases ermittelt wird.
    4. Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit mittels des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine umlaufende Vorrichtung (12), die in ihrer Mitte einen stetigen Materialstrom, der ungefähr parallel zur Drehachse fließt, aufnimmt und das Material radial von dieser Mitte bis zu einem vorbestimmten Abstand beschleunigt, durch ei ne Vorrichtung (24, 25, 26, 27, 28), die diese Vorrichtung (12j mit gleichbleibender Drehzahl in Drehung versetzt, und durch eine Vorrichtung (40, 45, 46, 55, 60), die diese auf die sich drehende Vorrichtuiig durch die Beschleunigung des fließenden Materials zur Einwirkung gebrachte Kraft anzeigt.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß die das Drehmoment erzeugende Einrichtung aus einem mit gleichbleibender Drehzahl umlaufenden Motor (24) besteht, der mit der Vorrichtung (12) gekuppelt ist und dieser Vorrichtung (12) eine Kraft zuführt, die sich mit der Belastung ändert.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (14) vorgesehen ist, die das Material ständig der Mittelzone zuführt.
    7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (60) das Drehrnsoment der Vorrichtung (12) anzeigt.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßvorrichtung eine Kupplung (40> 45) enthält, die auf Änderungen des durch den Synchronmotor (24) erzeugten Drehmomentes anspricht.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (40> 45) einen Hebel (40) enthält, auf den eine Kraft wirkt, die proportionlal dem übertragenen Drehmoment ist, daß eine Ausgleichsvorrichtung (45) vorhanden ist, die eine Ausgleichskraft auf den Hebel (40) zur Einwirkung bringt, und daß eine Regelvorrichtung (62, 63) auf die Stellung des Hebels (40) anspricht, um die Größe der Ausgleichskraft zu regeln, wobei Regelvorrichtung und Ausgleichsvorrichtung zusammenarbeiten, um den Hebel (40) in einer Mittelstellung zu halten.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskraft durch einen Strömungsdruck erzeugt wird, der durch die Bewegungen des Hebels (40) eingestellt wird.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskraft durch einen Gasstrom auf einen Zylinder (47) wirkt und dessen Druck durch ein Ventil (55) geregelt wird, das durch die Bewegungen des Hebels (40) eingestellt wird.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen beweglichen Teil (40, 64), der durch die mechanische Kupplung (25, 27, 28, 13) gesteuert wird.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem beweglichen Teil (40, 64) ein Antriebselement (27) drehbar angeordnet und längs einer vorbestimmten Bahn bewegbar ist.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenkraft (50) mit dem beweglichen Teil (40, 64) verbunden ist.
    15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung einen mit dem beweglichen Teil (40, 64) verbundenen Zylinder (47) enthält, daß eine Einrichtung (62, 63) vorgesehen ist, die mittels des Teiles (40, 64) entsprechend der Verlagerung dieses Teiles gesteuert wird.
    16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 15, gekennzeichnet durch eine Ventilvorrichtung (62, 63) mit einem Auslaß (62), wobei der bewegliche Teil (40, 64) diesen Auslaß (62) veränderlich schließt.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druck anzeigende Vorrichtung eine Zuführleitung (54) für den Zylinder (47) enthält, wobei in dieser Zuführleitung (54) ein Auslaß (62) vorgesehen und eine Druckgaszuführungsvorrichtung angeordnet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1211415B (de) * 1961-04-19 1966-02-24 Bahlsen Werner Vorrichtung zum gewichtsmaessigen Dosieren von streufaehigen Stoffen im Fluss
DE2151441A1 (de) * 1970-10-16 1972-04-20 Willem Knol Verfahren,Schuettgut nach Menge zu messen und/oder zu dosieren und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

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