DE10332236A1 - Oscillating stream flow meter has internal or external bypass channel from oscillation region with magnetic inductive measurement - Google Patents

Oscillating stream flow meter has internal or external bypass channel from oscillation region with magnetic inductive measurement Download PDF

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Abstract

An oscillating stream flow meter has an inlet (1) in the oscillation region to send part of the flow down a bypass channel (5) with magnetic inductive measurement (6, 8) of the pulsed part flow. Both bypass and magnets my be external or incorporated in the impact body (2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingstrahlzähler zur Messung der Durchflussmenge von Flüssigkeiten, mit einem Strömungsführungskanal, der sich von einem Einströmkanal in Richtung auf einen mittig in der Kanalachse angeordneten Prallkörper erweitert und sich nach diesem in Richtung auf den Ausströmkanal wieder verengt, sowie mit Sensorelementen zur Erfassung der Schwingungsfrequenz eines durch eine Einströmdüse erzeugten, den Strömungsführungskanal frei durchsetzenden Freistrahls, wobei die Sensorelemente Elektroden umfassen, die nach dem Prinzip der magnetisch induktiven Durchflussmessung elektrische Spannungen in der bewegten Flüssigkeit, die durch ein Magnetfeld induziert werden, erfassen.The The invention relates to an oscillating jet meter for measuring the flow rate of liquids, with a flow guide channel, extending from an inflow channel extended in the direction of a centrally located in the channel axis baffle and after this narrows again in the direction of the outflow channel, as well with sensor elements for detecting the oscillation frequency of a generated by an inlet nozzle, the flow guide channel freely passing through free jet, wherein the sensor elements electrodes include, according to the principle of magnetic inductive flow measurement electrical stresses in the moving liquid caused by a magnetic field to be induced.

Schwingstrahldurchflussmesser bzw. Fluidistoren, benötigen zur Detektion, das heißt zur Wandlung der Mediumsoszillation in ein elektrisches Signal, mindestens einen sogenannten Sekundärsensor. Meist werden hierzu elektrische Differenzdrucksensoren ( EP 0391954 B1 ) vorgeschlagen oder eingesetzt, die sowohl für Gas- als auch für Flüssigkeitsströmungen nutzbar sind.Oscillating-jet flowmeters or fluidizers require at least one so-called secondary sensor for detection, that is to say for conversion of the medium oscillation into an electrical signal. Usually for this purpose electrical differential pressure sensors ( EP 0391954 B1 ) proposed or used, which are useful for both gas and liquid flows.

Andere Prinzipien nutzen die Tatsache, dass durch die Mediumsoszillation induktiv detektierbare Festkörper zu erzwungenen Schwingungen angeregt werden können, wie dies beispielsweise in der US 4827777 vorgeschlagen wird.Other principles use the fact that by means of the medium oscillation inductively detectable solids can be excited to forced vibrations, as for example in the US 4827777 is proposed.

Darüber hinaus ist auch bereits ein Schwingstrahlzähler der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen worden, bei der der Sekundärsensor auf der Idee beruht, die Strömung leitfähiger Flüssikeiten in Teilbereichen des Messraums unter Nutzung des Faradayschen Prinzips zu messen (WO97/22854 und EP 0 381 344 A2 ). Im Vergleich zu den bekannten Drucksensoren hat dieses Sekundärsensorenprinzip unter Ausnutzung der magnetisch induktiven Durchflussmessung den Vorteil, dass die im Wasserleitungsnetz immer vorhandenen Druckschwankungen nicht das Nutzsignal überlagern, was gegebenenfalls zu Fehlinterpretationen führen kann. Der Nachteil dieses sogenannten magnetisch induktiven Sekundärsensors beruht auf der räumlichen Größe des zur Erzeugung der Induktionsspannung nöti gen Magnetfeldes. Hierzu werden große hochwertige und dementsprechend teuere Selten-Erde-Magnete verwendet, die in dem großen Messraum ein starkes Magnetfeld bereitstellen müssen, welches die Erzeugung der induzierten Spannung voraussetzt.In addition, an oscillating jet meter of the type described above has also been proposed, in which the secondary sensor is based on the idea of measuring the flow of conductive liquids in partial areas of the measuring space using the Faraday principle (WO97 / 22854 and US Pat EP 0 381 344 A2 ). Compared to the known pressure sensors, this secondary sensor principle, taking advantage of the magneto-inductive flow measurement, has the advantage that the pressure fluctuations always present in the water supply network do not overlap the useful signal, which may possibly lead to misinterpretations. The disadvantage of this so-called magneto-inductive secondary sensor is based on the spatial size of the gene for generating the induction voltage notwendi magnetic field. For this purpose, high quality and therefore expensive rare earth magnets are used, which must provide a strong magnetic field in the large measuring space, which requires the generation of the induced voltage.

Dabei gilt diese Beschränkung im Hinblick auf die Größe des Messfeldes auch dann, wenn, wie bei den beiden vorstehend angesprochenen Schwingstrahlzählern der eingangs genannten Art, außer dem Messraum mit dem schwingenden Freistrahl noch Rückkopplungsleitungen vorhanden sind, die vom Ende des Strömungsführungskanals im Bereich des Ausströmkanals wieder zum Beginn des Strömungsführungskanals mit der Einströmdüse für den Freistrahl zurückführen. Auch in diesem Bereich sind die Abmessungen der Kanäle so groß, dass erhebliche Schwierigkeiten bestehen, ein genügend großes Magnetfeld mithilfe von Permanentmagneten zu erzeugen, um nennenswert große induzierte Spannungen auskoppeln zu können.there this restriction applies in terms of the size of the measuring field even if, as in the two above-mentioned vibrating beam counters of mentioned above, except the measuring room with the oscillating free jet still feedback lines are present from the end of the flow guide channel in the area of outflow back to the beginning of the flow guide channel with the inlet nozzle for the free jet traced. Also In this area, the dimensions of the channels are so great that considerable difficulties exist, a sufficiently large magnetic field using permanent magnets to generate significant induced voltages to be able to disengage.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schwingstrahlzähler der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass bei sehr einfachem Aufbau höhere Magnetfelder im Messbereich erzeugt und damit bessere Messergebnisse erzielt werden können.Of the Invention is therefore based on the object, a vibration jet counter of the type mentioned above in such a way that with very simple Build higher Magnetic fields generated in the measuring range and thus better measurement results can be achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass aus dem Strömungsführungskanal ein Teilstrahl des Freistrahls in eine mit ihrem Einlass im Schwingungsbereich des Freistrahls liegende, dünne Bypass-Leitung ausgekoppelt wird, in der eine magnetisch induktive Durchflussmessung des darin geführten pulsierenden Teilstrahls stattfindet.to solution this object is inventively provided that from the flow channel a partial beam of the free jet in one with its inlet in the vibration region of the free jet, thin Bypass line is decoupled, in which a magnetically inductive Flow measurement of the guided therein pulsating partial beam takes place.

Der entscheidende Unterschied der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Schwingstrahlzählers zum Stand der Technik, wie er beispielsweise in der WO 97/22854 oder der EP 0 381 344 A2 beschrieben wird, liegt in der deutlich kleineren Baugröße mit den daraus resultierenden Vorteilen für den Einsatz in einem Wasser- bzw. Wärmezähler nach dem Fluidistor-Prinzip. Durch die Auskopplung eines pulsierenden Teilstroms aus der eigentlichen Messkammer in einen sepa raten, sehr klein dimensionierten Strömungskanal kommt man im Idealfall mit einem aus nur einem Magneten bestehenden Magnetsystem aus, bei gleichzeitig sehr hohen Feldstärken im durchströmten Kanalstück. Vorteilhafterweise wird man aber beidseits der Bypass-Leitung Magnete anordnen, die bevorzugt noch dazu durch ein Joch miteinander verbunden sein können.The crucial difference of the inventive design of a vibrating jet counter to the prior art, as described for example in WO 97/22854 or the EP 0 381 344 A2 is described in the much smaller size with the resulting advantages for use in a water or heat meter according to the fluidistor principle. By decoupling a pulsating partial flow from the actual measuring chamber in a sepa rate, very small dimensioned flow channel can be ideally with a consisting of only one magnet magnet system, at the same time very high field strengths in the flowed through channel piece. Advantageously, however, magnets will be arranged on both sides of the bypass line, which magnets may preferably be connected to one another by a yoke.

Entsprechend der gleiche Unterschied besteht auch zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Schwingstrahlzähler nach der US 5,363,704 . Dort ist der Prallkörper so groß und mit einem V-förmigen der Einströmdüse gegenüber liegenden Ausschnitt ausgestaltet, dass der Freistrahl sich nur in diesem V-förmigen Abschnitt bewegt, wobei er in erster Linie durch Verbindungsleitungen zur Außenseite hin geführt ist. Diese Verbindungsleitungen entsprechen aber nicht den dünnen Bypass-Leitungen der vorliegenden Erfindung, da ja durch diese bei der US 5,363,704 praktisch der gesamte Freistrahl geführt wird und nicht nur ein geringfügiger Teilstrahl.The same difference also exists between the present invention and the oscillating jet counter after US 5,363,704 , There, the impact body is so large and designed with a V-shaped inlet of the inlet opposite the neck, that the free jet moves only in this V-shaped section, being guided through connecting lines to the outside in the first place. These connecting lines do not correspond to the thin bypass lines of the present invention, since by this in the US 5,363,704 practically the entire free jet is guided and not just a slight partial beam.

Die Bypass-Leitung kann dabei vom sich wieder verjüngenden Teil des Strömungsführungskanals zum Ausströmkanal außerhalb des Strömungsführungsgehäuses geführt sein, wodurch sich eine sehr einfache Möglichkeit ergibt, die außen freiliegende Bypass-Leitung mit den notwendigen Magneten und Elektroden für die magnetisch induktive Durchflussmessung zu bestücken.The Bypass line can from the re-tapered part of the flow guide channel to the discharge channel outside the flow guide housing be guided which results in a very simple possibility, the outside exposed Bypass line with the necessary magnets and electrodes for the magnetic to equip inductive flow measurement.

Mit ganz besonderem Vorteil kann aber auch vorgesehen sein, dass die Bypass-Leitung den Prallkörper schräg durchsetzt, vorzugsweise ausgehend von einem Punkt in der Nähe der Ecke der Schwingstrahlauftreffseite, wobei die Magnetanordnung der Bypass-Leitung unmittelbar benachbart in den Prallkörper eingebettet ist. Bei dieser Ausführungsform zeigt es sich wieder besonders deutlich, wie durch die erfindungsgemäße Auskopplung eines pulsierenden Teilstroms mithilfe einer sehr dünnen Bypass-Leitung auch bei dieser Ausbildungsvariante der Magnet sehr nahe an die dünne Bypass-Leitung herangeführt werden kann, sodass mit relativ kleinen Magneten große Magnetfelder im Messfeld erzeugt werden können, was bei den vorbekannten Anordnungen mit derartigen magnetisch induktiven Durchflussmess-Sensoren gerade nicht der Fall war.With But very particular advantage can also be provided that the Bypass line the baffle aslant interspersed, preferably starting from a point near the corner the Schwingstrahlauftreffseite, wherein the magnet arrangement of the bypass line Immediately adjacent embedded in the baffle body. At this embodiment it again shows particularly clearly, as by the coupling according to the invention a pulsating partial flow using a very thin bypass line also in this training variant of the magnet very close to the thin bypass line are introduced can, so with relatively small magnet large magnetic fields in the field of view can be generated which in the prior art arrangements with such magnetically inductive Flow sensors just was not the case.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Schwingstrahlzählers lässt sich auch dann anwenden, wenn der Strömungsführungskanal einschließlich des Einströmkanals und des Ausströmkanals zur Quermittelebene durch den Prallkörper, ebenso wie dieser symmetrisch ausgestaltet ist, sodass mithilfe eines solchen Schwingstrahlzählers Strömungen in beiden Richtungen gemessen werden können.The inventive training a vibrating jet counter let yourself also apply when the flow channel including of the inflow channel and the discharge channel to the transverse median plane through the baffle, as well as this symmetrical is designed so that using such a vibrating jet counter currents in both Directions can be measured.

Bei einer Ausbildung des Schwingstrahlzählers mit im Prallkörper angeordneter Bypass-Leitung und symmetrischer Ausbildung für eine Vorwärts- und Rückwärtsmessung sollen die beiden Bypass-Leitungen im Prallkörper bevorzugt parallel zueinander verlaufen.at an embodiment of the oscillating jet counter with arranged in the baffle body Bypass line and symmetrical training for a forward and backward measurement are the two Bypass lines in the impact body preferably parallel to each other.

Die Elektroden zur Erfassung der Magnet-induzierten Spannung in der bewegten Flüssigkeit in der Bypass-Leitung können durch quer zu den Bypass-Leitungen angeordnete, jeweils die Wand der Leitungen anschneidende Drähte gebildet sein, wobei bei der symmetrischen Anordnung für beide Durchflussrichtungen bevorzugt drei Drähte vorgesehen sind, wobei der mittlere beide Bypass-Leitungen anschneidet und somit als Masse- oder Erdungsdraht für die Spannungsmessungen in beiden Bypass-Leitungen dient.The Electrodes for detecting the magnet-induced voltage in the moving liquid in the bypass line can arranged transversely to the bypass lines, in each case the wall the cables cutting wires be formed, wherein the symmetrical arrangement for both flow directions prefers three wires are provided, wherein the middle cuts both bypass lines and thus as earth or ground wire for the voltage measurements in serves both bypass lines.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, wobei jede Figur zwei Bilder ein und desgleichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingstrahlzählers in unterschiedlichen Phasen des bewegten Schwingstrahls zeigt. Im Einzelnen zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of an embodiment and with reference the drawing, each figure a two pictures and the like embodiment a vibration jet counter according to the invention in different phases of the moving vibrating beam shows. In detail demonstrate:

1 einen Schwingstrahlzähler mit einer außerhalb des Strömungsführungsgehäuses geführten Bypass-Leitung, 1 an oscillating jet meter with a bypass line guided outside the flow guide housing,

2 ein Ausführungsbeispiel eines Schwingstrahlzählers, bei dem die Bypass-Leitung den Prallkörper schräg durchsetzt, 2 An embodiment of an oscillating jet counter, in which the bypass line passes through the impact body obliquely,

3a einen Schwingstrahlzähler mit zwei zueinander parallelen Bypass-Leitungen, wobei die Strömungsführung von oben nach unten erfolgt, 3a an oscillating jet meter with two mutually parallel bypass lines, wherein the flow guidance is from top to bottom,

3b den in 3a gezeigten Schwingstrahlzähler bei Strömungsführung von unten nach oben und 3b the in 3a shown vibration jet counter flow guidance from bottom to top and

4 eine aufgebrochene perspektivische Darstellung des Prallkörpers des Schwingkörpers, wie er in den 3a und 3b verwendet wird, wobei im Einzelnen eine verbesserte Anordnung und Ausbildung der Elektroden gezeigt ist. 4 a broken perspective view of the impact body of the vibrating body, as shown in the 3a and 3b is used, wherein in detail an improved arrangement and design of the electrodes is shown.

Die Funktion und der Aufbau der in den Figuren gezeigten Varianten eines erfindungsgemäß Schwingstrahlzählers ist grundsätzlich gleich. Durch den Einströmkanal 1 fließt Wasser unter Ausbildung eines Freistrahls in den Strömungsführungskanal 3 und verlässt über den Ausströmkanal 4 bzw. 1' den Messeinsatz des Schwingstrahlmessers. Der Prallkörper 2 bildet zusammen mit dem Messraum 3 eine Geometrie, die den Freistrahl zu einer dem Durchfluss proportionalen Schwingung anregt, sodass die Hauptströmung im Wechsel beidseitig den Fluidistor durchströmt. Die gestrichelten Linien zeigen die Hauptströmungslinien jeweils bei maximaler Strahlauslenkung getrennt für beide Seiten.The function and construction of the variants of an oscillating jet counter according to the invention shown in the figures is basically the same. Through the inflow channel 1 water flows into the flow channel, forming a free jet 3 and leaves via the outflow channel 4 respectively. 1' the measuring insert of the vibrating jet knife. The impact body 2 forms together with the measuring room 3 a geometry that excites the free jet to a vibration proportional to the flow, so that the main flow alternately flows through the fluidistor on both sides. The dashed lines show the main flow lines separately at maximum beam deflection separately for both sides.

Die vorliegende Erfindung befasst sich ausschließlich mit der Messung der Frequenz der Freistrahlschwingung durch einen magnetisch induktiven Sensor, der aus der Pulsation einer Wassersäule eine elektrische Spannung generiert.The The present invention is concerned solely with the measurement of frequency the free jet oscillation by a magnetic inductive sensor, the from the pulsation of a water column an electrical voltage generated.

Zu diesem Zweck wird an einer geeigneten Stelle im Gehäuse des Fluidistors ( 1) oder im jeweiligen Prallkörper 2 (2-4) ein Strömungskanal 5, oder 5a, 5b, so integriert, dass durch die Druck- bzw. Strömungsverhältnisse im Messraum eine im Rhythmus der Freistrahlschwingung pulsierende Strömung erzeugt wird. Im Idealfall wechselt die Strömungsgeschwindigkeit im Mikrokanal zwischen einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit, die der des Freistrahls entspricht und der Strömungsgeschwindigkeit Null, bzw. sogar einer Rückströmung, wenn der Freistrahl auf der entgegengesetzten Seite den Messraum durchströmt. Da nur ein sehr geringer Anteil der Hauptströmung ausgekoppelt wird, bleibt die Funktion ebenso wie die Kennlinie des Fluidistors weitgehend unbeeinflusst.For this purpose, at a suitable location in the housing of the fluidic ( 1 ) or in the respective impact body 2 ( 2 - 4 ) a flow channel 5 , or 5a . 5b , so integrated that by the pressure or flow conditions in the measuring room a pulsating in the rhythm of the free jet oscillation Flow is generated. Ideally, the flow velocity in the microchannel changes between a maximum flow velocity which corresponds to that of the free jet and the flow velocity zero, or even a return flow, when the free jet flows through the measurement space on the opposite side. Since only a very small proportion of the main flow is decoupled, the function as well as the characteristic of the fluidistor remains largely unaffected.

Orthogonal zur Strömungsrichtung des Wassers im Mikrokanal befinden sich zwei Elektroden 7 aus einem leitfähigen, korrosionsbeständigen Material (VA, Platin, Gold usw.), die das in der Strömung induzierte elektrische Feld an eine äußere elektronische Verstärkerschaltung ankoppeln. Voraussetzung für diese Art der Detektion ist, dass ein zur Strömungsrichtung des Wassers und der Elektrodenstrecke senkrecht stehendes möglichst homogenes Magnetfeld den Strömungskanal durchsetzt. Gebildet wird dieses Magnetfeld durch die Integration mindestens eines Permanentmagneten 6 neben dem Strömungskanal. Durch die Verwendung zweier hochwertiger Seiten-Erde-Magnete 6, die falls möglich noch durch ein Eisenjoch 8 miteinander verbunden werden, erzielt man im Strömungskanal Feldstärken bis zu 1 Tesla, wodurch je nach Durchfluss eine modulierte Gleichspannung induziert wird, deren maximaler Signalhub bis zu 10 mV erreicht. Bei sehr kleinen Durchflüssen, das heißt in einem Frequenzbereich kleiner 1 Hz und den dann auch minimalen Spannungsamplituden im 2-stelligen Mikrovoltbereich muss ein hochohmiger, rauscharmer Differenzverstärker mit einer sehr niedrigen unteren Grenzfrequenz bzw. ein Gleichspannungsverstärker das Signal so weit verstärken, dass die eigentliche kontinuierliche Frequenzmessung mit einem Mikroprozessor möglich wird.Orthogonal to the flow direction of the water in the microchannel are two electrodes 7 made of a conductive, corrosion-resistant material (VA, platinum, gold, etc.), which couple the flow-induced electric field to an external electronic amplifier circuit. A prerequisite for this type of detection is that a possibly homogeneous magnetic field perpendicular to the direction of flow of the water and the electrode path passes through the flow channel. This magnetic field is formed by the integration of at least one permanent magnet 6 next to the flow channel. By using two high quality side earth magnets 6 , if possible, through an iron yoke 8th Field strengths of up to 1 Tesla are achieved in the flow channel, which induces a modulated DC voltage, the maximum signal swing of which reaches up to 10 mV, depending on the flow. At very low flow rates, ie in a frequency range of less than 1 Hz and the then minimal voltage amplitudes in the 2-digit microvolt range, a high-impedance, low-noise differential amplifier with a very low lower limit frequency or a DC amplifier must amplify the signal so much that the actual continuous Frequency measurement with a microprocessor is possible.

Die 1 zeigt einen asymmetrischen Fluidistor, das heißt ein nur in eine Flussrichtung messendes Gerät, mit einem Strömungskanal 5 im rückwärtigen Gehäuse neben dem Ausströmkanal 4. Der Eingang des Strömungskanals befindet sich an einer Position in der Rückwand des Messraums 3, auf die der Freistrahl einmal pro Periode senkrecht auftrifft, wodurch eine maximale Strömungsgeschwindigkeit im Kanal erzielt wird, während zum Zeitpunkt der nächsten halben Periode die Strömung auf annähernd 0 zurückgeht, da die Hauptströmung in diesem Zeitraum den Messraum auf der gegenüberliegenden Seite passiert. Zwei z. B. Rundmagnete 6 bilden das Magnetsystem, evtl. ergänzt um ein Eisenjoch 8 aus einem ferromagnetischen Material (Eisen, NiFe), das einerseits das äußere magnetische Streufeld minimiert und andererseits zur Vergrößerung der Magnetfeldstärke im Strömungskanal beiträgt. Zwei im Strömungskanal gegenüberliegende Drahtelektroden 7 ermöglichen die Ankoppelung der im Medium induzierten Spannung an eine äußere elektrische Eingangsverstärkerstufe.The 1 shows an asymmetric fluidistor, that is, a measuring only in a flow direction device, with a flow channel 5 in the rear housing next to the discharge channel 4 , The inlet of the flow channel is located at a position in the back wall of the measuring chamber 3 to which the free jet impinges vertically once per period, whereby a maximum flow velocity in the channel is achieved, while at the time of the next half period, the flow decreases to approximately 0, since the main flow in this period passes the measuring space on the opposite side. Two z. B. round magnets 6 form the magnet system, possibly supplemented by an iron yoke 8th made of a ferromagnetic material (iron, NiFe), which on the one hand minimizes the external magnetic stray field and on the other hand contributes to increasing the magnetic field strength in the flow channel. Two wire electrodes opposite the flow channel 7 allow coupling of the voltage induced in the medium to an external input electrical amplifier stage.

Die 2 zeigt ebenfalls einen asymmetrischen Fluidistor mit einem in den Prallkörper 2 integrierten Strömungskanal 5, den beiden Elektroden 7 und einem Permanentmagneten 6 dessen Feld aufgrund des geringen Kanaldurchmessers (>1 mm) genügend stark und homogen den Raum zwischen den Elektroden durchdringt. Der diagonal in den Prallkörper eingepasste Strömungskanal sorgt besser als ein entlang der Längsachse integrierter Kanal für eine kräftige Ausbildung der Pulsation im Strömungskanal, da ja nach Durchfluss auch eine Strömungsumkehr stattfinden kann (rechtes Bild).The 2 also shows an asymmetric fluidistor with one in the baffle 2 integrated flow channel 5 , the two electrodes 7 and a permanent magnet 6 whose field, due to the small channel diameter (> 1 mm) penetrates sufficiently strongly and homogeneously the space between the electrodes. The flow channel, which is fitted diagonally into the baffle body, provides a strong formation of the pulsation in the flow channel better than a channel integrated along the longitudinal axis, since a flow reversal can also take place after flow (right picture).

Die 3 zeigt einen symmetrischen Fluidistor bei vier verschiedenen Strömungszuständen. In 3a fließt das Medium vom Einströmkanal 1 zum Ausgang 1', wobei im Strömungskanal 5a der zu detektierende pulsierende Fluss entsteht, während in 3b das Medium in entgegengesetzte Richtungen, das heißt von 1' nach 1 strömt und im Kanal 5b die Pulsation hervorruft. Jeder der beiden Strömungskanäle besitzt zwei voneinander unabhängige Elektrodenpaare 7a und 7b, an welchen je nach Flussrichtung, entweder an dem einen oder anderen, die frequenzmodulierte Ausgangsspannung abgegriffen werden kann. Ein axial magnetisierter Rundmagnet 6, der so dimensioniert sein muss, dass sein Magnetfeld beide Strömungskanäle gleichmäßig durchsetzt, ist hier dicht unterhalb der Strömungskanäle platziert. Zur Verbesserung der Homogenität und der Feldstärke könnte auch in diesem Ausführungsbeispiel ein Magnetsystem, bestehend aus zwei Magneten, evtl. mit einem Eisenjoch, im Prallkörper untergebracht werden.The 3 shows a symmetric fluidistor at four different flow conditions. In 3a the medium flows from the inlet channel 1 to the exit 1' , being in the flow channel 5a the pulsating flow to be detected arises while in 3b the medium in opposite directions, that is from 1' to 1 streams and in the canal 5b causes the pulsation. Each of the two flow channels has two independent pairs of electrodes 7a and 7b at which, depending on the flow direction, either at one or the other, the frequency-modulated output voltage can be tapped. An axially magnetized round magnet 6 , which must be dimensioned so that its magnetic field passes through both flow channels evenly, here is placed just below the flow channels. To improve the homogeneity and the field strength, a magnet system consisting of two magnets, possibly with an iron yoke, could also be accommodated in the impact body in this exemplary embodiment.

Die 4 zeigt wiederum einen symmetrischen Prallkörper mit zwei nebeneinander in einer Ebene platzierte Mikrokanälen 5a und 5b. Die drei Elektrodendrähte 7a, 7' und 7b bilden zwei Elektrodenpaare, wobei 7' beiden als gemeinsame Bezugselektrode zur Verfügung steht. Bei kleinem Prallkörper kann es nötig sein, die Mikrokanäle in verschiedenen Ebenen anzuordnen. Die Elektrodendrähte müssen nicht speziell bearbeitet oder gebogen werden, sondern werden so in die Gehäu sewand eingespritzt, dass innerhalb der Kanäle runde, leicht gewölbte Elektrodenflächen (7a', 7'', 7b') definierter Größe gebildet werden, wodurch die Fertigungskosten sehr niedrig gehalten werden können. Der Durchmesser des Magneten 6 muss so groß gewählt werden, dass sein Magnetfeld beide Sensorzonen gleichmäßig füllt. In der Praxis werden die drei Sensordrähte parallel durch das Messraumgehäuse nach außen geführt, wo sie leicht mit der Verstärkerplatine kontaktiert werden können.The 4 again shows a symmetrical baffle with two side by side in a plane placed micro-channels 5a and 5b , The three electrode wires 7a . 7 ' and 7b form two pairs of electrodes, where 7 ' both are available as a common reference electrode. With a small impact body, it may be necessary to arrange the microchannels in different levels. The electrode wires do not need to be specially machined or bent but are injected into the housing so as to have round, slightly curved electrode surfaces (within the channels). 7a ' . 7 '' . 7b ' ) defined size, whereby the production costs can be kept very low. The diameter of the magnet 6 must be chosen so large that its magnetic field evenly fills both sensor zones. In practice, the three sensor wires are led in parallel through the measuring chamber housing to the outside, where they can be easily contacted with the amplifier board.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter Schwingstrahlzähler hat folgende vorteilhafte Eigenschaften:

  • • Sehr einfacher Sensoraufbau, besteht aus minimal drei Teilen (zwei Drahtelektroden, ein Magnet)
  • • Drahtelektroden und Magneten werden einfach ins Gehäuse mit eingespritzt, dadurch extrem niedrige Fertigungskosten
  • • Kein Energieverbrauch des Sensors
  • • Invariant gegen magnetische Beeinflussung durch äußere statische Permanentmagneten aufgrund der extrem hohen Magnetfeldstärke im Strömungskanal
  • • Invariant gegenüber den in Wasserleitungsnetzen auftretenden Druckschwankungen
  • • mediumstemperaturunabhängig
  • • Leitfähigkeit von Trinkwasser ausreichend für Funktion
  • • Selbstreinigungseffekt des Kanals durch pulsierende Strömung
  • • sehr gute Signalqualität (sinus- bis sägezahnförmig je nach Frequenz)
  • • hochohmige Mess-Strecke => große Messdynamik
  • • dauerlaufbeständig => kein Verschleiß
  • • druckfest
An inventively constructed Oscillating jet meter has the following advantageous properties:
  • • Very simple sensor design, consists of a minimum of three parts (two wire electrodes, one magnet)
  • • Wire electrodes and magnets are simply injected into the housing, resulting in extremely low production costs
  • • No energy consumption of the sensor
  • • Invariant against magnetic interference from external static permanent magnets due to the extremely high magnetic field strength in the flow channel
  • • Invariant to the pressure fluctuations occurring in water supply networks
  • • independent of temperature
  • • Conductivity of drinking water sufficient for function
  • • Self-cleaning effect of the channel by pulsating flow
  • • very good signal quality (sinusoidal to sawtooth depending on frequency)
  • • high-impedance measuring path => large measuring dynamics
  • • endurance resistant => no wear
  • • pressure-resistant

Claims (8)

Schwingstrahlzähler zur Messung der Durchflussmenge von Flüssigkeiten, mit einem Strömungsführungskanal, der sich von einem Einströmkanal in Richtung auf einen mittig in der Kanalachse angeordneten Prallkörper erweitert und sich nach diesem in Richtung auf den Ausströmkanal wieder verengt, sowie mit Sensorelementen zur Erfassung der Schwingungsfrequenz eines durch eine Einströmdüse erzeugten, den Strömungsführungskanal frei durchsetzenden Freistrahls, wobei die Sensorelemente Elektroden umfassen, die nach dem Prinzip der magnetisch induktiven Durchflussmessung elektrische Spannungen in der bewegten Flüssigkeit, die durch ein Magnetfeld induziert werden, erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Strömungsführungskanal (3) ein Teilstrahl des Freistrahls in eine mit ihrem Einlass im Schwingungsbereich des Freistrahls liegende, dünne Bypass-Leitung (5, 5a, 5b) ausgekoppelt wird, in der eine magnetisch induktive Durchflussmessung des darin geführten pulsierenden Teilstrahls stattfindet.Oscillating jet counter for measuring the flow rate of liquids, with a flow guide channel which widens from an inflow channel in the direction of a centrally disposed in the channel axis baffle and then narrows again in the direction of the outflow channel, as well as with sensor elements for detecting the oscillation frequency of a through a Inlet nozzle generated, the flow guide channel freely passing through the free jet, wherein the sensor elements comprise electrodes which detect according to the principle of magnetic inductive flow measurement voltages in the moving liquid, which are induced by a magnetic field, characterized in that from the flow guide channel ( 3 ) a partial beam of the free jet in a lying with its inlet in the oscillation region of the free jet, thin bypass line ( 5 . 5a . 5b ) is decoupled, in which a magneto-inductive flow measurement of the guided therein pulsating partial beam takes place. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsführungskanal (3) einschließlich des Einströmkanals (1) und des Ausströmkanals zur Quermittelebene durch den Prallkörper (2) ebenso wie dieser symmetrisch ausgestaltet ist.Oscillating jet meter according to claim 1, characterized in that the flow guide channel ( 3 ) including the inflow channel ( 1 ) and the outflow channel to the transverse center plane through the impact body ( 2 ) as well as this is designed symmetrically. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypass-Leitung (5) vom sich wieder verjüngenden Teil des Strömungsführungskanal (3) zum Ausströmkanal (4) außerhalb des Strömungsführungskanalgehäuses geführt ist.Oscillating jet meter according to claim 1 or 2, characterized in that the bypass line ( 5 ) from the rejuvenating part of the flow guide channel ( 3 ) to the outflow channel ( 4 ) is guided outside the flow guide channel housing. Schwingstrahlzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypass-Leitung (5, 5a, 5b) den Prallkörper (2), ausgehend von einem Punkt in der Nähe der Ecke der Schwingstrahlauftreffseite, schräg durchsetzt, wobei die Magnetanordnung der Bypass-Leitung (5, 5a, 5b) unmittelbar benachbart in den Prallkörper (2) eingebettet ist.Oscillating jet meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bypass line ( 5 . 5a . 5b ) the impact body ( 2 ), starting from a point near the corner of the Schwingstrahlauftreffseite, obliquely interspersed, wherein the magnet arrangement of the bypass line ( 5 . 5a . 5b ) immediately adjacent to the impact body ( 2 ) is embedded. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bypass-Leitungen (5a, 5b) im Prallkörper parallel zueinander verlaufen.Oscillating jet meter according to claim 2 and 4, characterized in that the two bypass lines ( 5a . 5b ) in the impact body parallel to each other. Schwingstrahlzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (7, 7a, 7b, 7') zur Erfassung der Magnetinduzierten Spannung in der bewegten Flüssigkeit durch quer zu den Bypass-Leitungen (5, 5a, 5b) angeordnete, die Wand anschneidende Drähte gebildet sind.Oscillating jet meter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrodes ( 7 . 7a . 7b . 7 ' ) for detecting the magnetic-induced voltage in the moving liquid through across the bypass lines ( 5 . 5a . 5b ) arranged, the wall-cutting wires are formed. Schwingstrahlzähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass drei Drähte (7a, 7b, 7') vorgesehen sind, wobei der mittlere (7') beide Bypass-Leitungen (5a, 5b) anschneidet.Oscillating jet meter according to claim 6, characterized in that three wires ( 7a . 7b . 7 ' ), the middle ( 7 ' ) both bypass lines ( 5a . 5b ). Schwingstrahlzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits der Bypass-Leitung angeordnete Magnete durch ein Joch miteinander verbunden sind.Oscillating jet meter according to one of the claims 1 to 7, characterized in that on both sides of the bypass line arranged magnets are interconnected by a yoke.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737074C1 (en) * 2020-03-19 2020-11-24 Общество с ограниченной ответственностью "СЭНСОПРИБОР" High-temperature bending moment sensor for vortex flowmeters

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3158166A (en) * 1962-08-07 1964-11-24 Raymond W Warren Negative feedback oscillator
US3878715A (en) * 1972-11-30 1975-04-22 Hokushin Electric Works Vortex-type flowmeter
US4322982A (en) * 1979-02-10 1982-04-06 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh Flowmeter
US4788869A (en) * 1986-06-27 1988-12-06 Florida State University Apparatus for measuring fluid flow
DE9312642U1 (en) * 1993-08-24 1993-11-18 Schocker Berthold Flow monitoring device
US5363704A (en) * 1991-07-09 1994-11-15 Schlumberger Industries Fluidic oscillator and a flow meter including such an oscillator
US6212958B1 (en) * 1998-07-16 2001-04-10 Lincoln Industrial Corporation Flow sensing assembly and method
US6253625B1 (en) * 2000-10-13 2001-07-03 Predator Systems, Inc. Target flow meters with immersed strain gauges
JP2002090192A (en) * 2000-09-12 2002-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Vortex flow meter
DE10119860A1 (en) * 2001-04-24 2002-10-31 Hydrometer Gmbh Oscillating stream/jet meter for detecting an oscillating partial jet of liquid with sensors has a flow guidance channel extending from an inflow channel towards a centered impact body and narrowing into an outflow channel
DE19521381C2 (en) * 1995-06-12 2003-04-03 Hydrotechnik Gmbh Volumenstrommeßgerät

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3158166A (en) * 1962-08-07 1964-11-24 Raymond W Warren Negative feedback oscillator
US3878715A (en) * 1972-11-30 1975-04-22 Hokushin Electric Works Vortex-type flowmeter
US4322982A (en) * 1979-02-10 1982-04-06 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh Flowmeter
US4788869A (en) * 1986-06-27 1988-12-06 Florida State University Apparatus for measuring fluid flow
US5363704A (en) * 1991-07-09 1994-11-15 Schlumberger Industries Fluidic oscillator and a flow meter including such an oscillator
DE9312642U1 (en) * 1993-08-24 1993-11-18 Schocker Berthold Flow monitoring device
DE19521381C2 (en) * 1995-06-12 2003-04-03 Hydrotechnik Gmbh Volumenstrommeßgerät
US6212958B1 (en) * 1998-07-16 2001-04-10 Lincoln Industrial Corporation Flow sensing assembly and method
JP2002090192A (en) * 2000-09-12 2002-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Vortex flow meter
US6253625B1 (en) * 2000-10-13 2001-07-03 Predator Systems, Inc. Target flow meters with immersed strain gauges
DE10119860A1 (en) * 2001-04-24 2002-10-31 Hydrometer Gmbh Oscillating stream/jet meter for detecting an oscillating partial jet of liquid with sensors has a flow guidance channel extending from an inflow channel towards a centered impact body and narrowing into an outflow channel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737074C1 (en) * 2020-03-19 2020-11-24 Общество с ограниченной ответственностью "СЭНСОПРИБОР" High-temperature bending moment sensor for vortex flowmeters

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