DE1048425B - - Google Patents

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DE1048425B
DE1048425B DENDAT1048425D DE1048425DA DE1048425B DE 1048425 B DE1048425 B DE 1048425B DE NDAT1048425 D DENDAT1048425 D DE NDAT1048425D DE 1048425D A DE1048425D A DE 1048425DA DE 1048425 B DE1048425 B DE 1048425B
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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
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmesser, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diesen so auszugestalten, daß er eine sehr niedrige Zeitkonstante hat, einen sehr geringen Druckabfall verursacht und auf die Massenströmungsgeschwindigkeit, d. h. auf die in GewichtseinTieTten" je Zeiteinheit gemessene Strömung und nicht nur äuFdas Volumen je Zeiteinheit, anspricht.The invention relates to a flow meter, and it is based on the object of designing it so that it has a very low time constant, causes a very low pressure drop and does not affect the mass flow velocity, ie the flow measured in weight units per unit of time only the volume per unit of time responds.

Sehr häufig ist es nämlich erforderlich, die Massenströmungsgeschwindigkeit von Fluden zu bestimmen. Diese Aufgabe hat bisher erhebliche Schwierigkeiten bereitet, da die Entwicklung der hierfür geeigneten Strömungsmesser nicht Schritt mit der Entwicklung mancher Zweige der Technik gehalten hat, bei denen derartige Massenströmungsmesser verwendet werden. Man hat sich daher damit beholfen, die Massenströmungsgeschwindigkeit durch Verwendung verschiedener Meßinstrumente zu bestimmen, welche die Geschwindigkeit, den Druck und die Temperatur des strömenden Fluds ermitteln. Aus diesen Größen kann man dann mit Hilfe von Tabellen oder durch Berechnungen die Massenströmungsgeschwindigkeit ableiten. Denn diese ist eine Funktion der Geschwindigkeit, des Querschnitts und der Dichte des Fluds. Da sich die Dichte mit dem Druck, der Höhe und der Temperatur ändert, ist die Berechnung genauer Beträge der Massenströmungsgeschwindigkeit mühselig und zeitraubend.It is very often necessary to determine the mass flow velocity of fluids. This task has presented considerable difficulties so far, since the development of the appropriate Flowmeter has not kept pace with the development of some branches of technology in which such mass flow meters can be used. One has therefore made use of the mass flow velocity by using various measuring instruments to determine what the speed, pressure and temperature of the determine the flowing flud. You can then use tables or calculations from these values derive the mass flow rate. Because this is a function of the speed, of the Cross-section and the density of the flud. Since the density changes with the pressure, the altitude and the temperature changes, the calculation of precise amounts of the mass flow rate is cumbersome and time consuming.

Der Strömungsmesser nach der Erfindung ist nun gekennzeichnet durch ein den zu messenden Strom leitendes, einen gekrümmten Kanal bildendes Fühlelement, das mit seinem einen Ende im Inneren einer Kammer gelagert und mit dem anderen Ende ohne Abstützung angeordnet ist und sich in Berührung mit Einrichtungen zum Messen des Rückstoßes befindet, den der den gekrümmten Kanal durchfließende Strom erzeugt.The flow meter according to the invention is now characterized by the current to be measured conductive, a curved channel forming sensing element, which with its one end in the interior of a Chamber mounted and arranged with the other end without support and is in contact with Means are located for measuring the recoil caused by the current flowing through the curved channel generated.

Unter anderen Gesichtspunkten betrachtet ist der Strömungsmesser nach der Erfindung gekennzeichnet durch einen von dem zu messenden Strom durchströmten biegsamen Krümmer, der mit Einrichtungen zum Messen des Rückstoßes versehen ist, den der Strom infolge seiner Richtungsänderung im Krümmer auf diesen ausübt.Viewed from other points of view, the flow meter according to the invention is characterized through a flexible elbow through which the current to be measured flows, which is equipped with devices is provided for measuring the recoil caused by the flow as a result of its change of direction in the manifold exercises on this.

Vorzugsweise messen die Einrichtungen zur Bestimmung des Rückstoßes die durch diesen erzeugten größten Spannungen in dem Fühlelement bzw. dem Krümmer und liegen an dessen am stärksten beanspruchten Zonen an.Preferably, the means for determining the recoil measure the recoil generated by it greatest stresses in the sensing element or the manifold and are on the most heavily stressed Zones.

Durch die Erfindung werden die Nachteile der früher verwendeten Verfahren zur Bestimmung der Massenströmungsgeschwindigkeit vermieden. Insbesondere eignet sich der Strömungsmesser zum Bestiinmeii der Strömungsmenge flüssiger Brennstoffe für Strahlantriebe.The invention eliminates the disadvantages of the previously used methods for determining the Avoided mass flow rate. In particular, the flow meter is suitable for Determination of the flow rate of liquid fuels for jet propulsion.

StrömungsmesserFlow meter

Anmelder:Applicant:

General Electric Company, Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)General Electric Company, Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. Μ. Licht, Patentanwalt, Berlin-Steglitz, Borstellstr. 51Representative: Dipl.-Ing. Μ. Light, patent attorney, Berlin-Steglitz, Borstellstr. 51

Beansprudite Priorität: V. St v. Amerika vom 27. Oktober 1955Claimed priority: V. St v. America October 27, 1955

Frederick Kemp Glasbrenner, North Syracuse, Ν. Y., und William Emmanuel Lyons, Rexford, N. Y. (V.St.A.), sind als Erfinder genannt wordenFrederick Kemp glass burner, North Syracuse, Ν. Y., and William Emmanuel Lyons, Rexford, N. Y. (V.St.A.), have been named as inventors

Der Meßbereich des Strömungsmessers nach der Erfindung umfaßt Schwankungen der Strömungsmenge im Verhältnis 10:1. Dabei l^eläuft sich die Zeitkonstante auf höchstens 10 Millisekunden. Die Temperaturen des vermessenen Stromes können zwischen 60 und 250° F (16 und 121° C) schwanken. Auch die Drücke des vermessenen Stromes können sich in weiten Grenzen ändern, nämlich von 0 bis 140 atü. Dabei beläuft sich der Druckabfall bei einer Massenströmungsmenge von 18 000 kg je Stunde auf weniger als 0,7 kg/cm2. Die Meßgenauigkeit beläuft sich auf plus oder minus 1 %>.The measuring range of the flow meter according to the invention comprises fluctuations in the flow rate in a ratio of 10: 1. The time constant runs to a maximum of 10 milliseconds. The temperatures of the measured stream can vary between 60 and 250 ° F (16 and 121 ° C). The pressures of the measured current can also change within wide limits, namely from 0 to 140 atmospheres. At a mass flow rate of 18,000 kg per hour, the pressure drop is less than 0.7 kg / cm 2 . The measuring accuracy is plus or minus 1%>.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß es keine beweglichen Teile aufweist.A preferred embodiment of the invention is characterized in that there are no movable ones Has parts.

In den Zeichnungen, in denen an Hand eines Beispiels der Gegenstand der Erfindung dargestellt ist, zeigtIn the drawings, in which the subject matter of the invention is illustrated by way of an example is shows

Fig. 1 einen teilweise im Schnitt gehaltenen Aufriß des Strömungsmessers undFig. 1 is an elevation view, partly in section, of the flow meter;

Fig. 2 ein elektrisches Schaltschema mit einer Brückenschaltung, die bei diesem Meßgerät zur Verwendung gelangt.2 shows an electrical circuit diagram with a bridge circuit which is used in this measuring device got.

Der zu vermessende Strom fließt durch ein Einlaß rohr 11, das bei 13 mit einer Kappe 12 verschraubt ist; An dieser liegt eine aus einem Knierohr bestehende Kammer 14 an, die also an ihrem einen Ende durch die Kappe abgeschlossen ist. Zwischen dieser und dem Knierohr befinden sich ein hohler Dichtungsring 15 sowie eine innere Dichtungsmanschette 16. The current to be measured flows through an inlet tube 11 which is screwed at 13 with a cap 12; A chamber 14 consisting of an elbow tube rests against this, which is thus closed off at one end by the cap. A hollow sealing ring 15 and an inner sealing collar 16 are located between this and the elbow tube.

809 728/83809 728/83

Claims (5)

Dadurch ist die Fuge zwischen der Kappe 12 und der Kammer 14 abgedichtet. Eine Überwurfmutter 17 dient dabei dem Zweck, das Knierohr 14 an der Kappe 12 zu verschrauben. Ein gerades Rohrstück 18 ist mit seinem oberen Ende von innen in die Kappe 12 eingeschraubt, und zwar gegenüber dem Einlaßrohr 11. Das untere, von der Kappe abgewandte Ende des Rohrstücks 18 ist nun mit einem einen gekrümmten Kanal bildenden Fühlelement irgendwie hei 21 fest verbunden, z. B. durch Preßsitz, durch eine Schraubverbindung, durch eine Schweißverbindung od. dgl. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dieses Fühlelement von einem Krümmer 19 gebildet. Das Rohrstück 18 ist mit einem Querschnitt geschwächten Abschnitt 22 versehen, der sich unter der Wirkung des Strahlrückstoßes biegen kann. Die Biegungsspannungen verteilen sich dabei auf den Abschnitt zwischen der Verschraubung mit der Kappe 12 einerseits und dem gekrümmten Rohr andererseits. Die durch den Rückstoß in den dünnen Wandungen des Abschnitts 22 erzeugten Zug- und Druckspannungen werden durch elektrische Widerstandsmeßelemente 23 und 24 bestimmt, die haftend beiderseits an dem geschwächten Rohrabschnitt 22 sitzen und über Anschlußleitungen 25 und 26 erregt werden. Diese Leitungen gehen durch Durchführungsisolatoren 27 hindurch, die in der Kappe 12 angeordnet sind. Das freie Ende des Rohrkrümmers 18, 19 ist mit einem Schwingungsdämpfer in Gestalt eines ringförmigen Gewichtes 28 versehen, das irgendwie lose in seiner Lage gehalten wird, z. B. durch Sprengringe 29, die in Umfangsnuten der Rohrwandung sitzen. An dem Knierohr 14 ist die Abflußleitung mit Hilfe eines Zwischenstücks 31 befestigt. Wie Fig. 2 zeigt, liegen die Meßelemente 23 und 24 für die Bestimmung der Zug- und Druckspannungen mit elektrischen Widerständen 32 und 33 in einer Brückenschaltung. Durch den Regelwiderstand 33 kann diese ins Gleichgewicht gebracht werden, das durch ein Galvanometer 34 angezeigt wird. Im Betrieb wird der zu vermessende Strom vom Einlaßrohr 11 zunächst in das gerade Rohrstück 18 und von dort durch das gekrümmte Rohr 19 in das Anschlußrohr 21 geleitet, von wo der Strom in die gezeigte Abflußleitung gelangt. Da die Flüssigkeit unter Druck fließt, staut sie sich in dem Anschlußrohr 31 auf und umströmt in dem Knierohr 14 den Krümmer 18, 19. Dabei übt der aus dem freien Ende des Krümmers austretende Strahl einen Rückdruck aus, durch welchen in den dünnen Wandungen 22 des Rohres 18 Zug- und Druckspannungen erzeugt werden. Diese suchen das Meßglied 23 unter Druckspannung und das Meßglied 24 unter Zugspannung zu setzen. Das hat aber die Wirkung, daß der elektrische Widerstand des Meßgliedes 23 abnimmt und derjenige des Meßgliedes 24 wächst. Infolgedessen wird das Gleichgewicht der Brückenschaltung gestört, und diese Störung wird durch das Galvanometer 34 angezeigt. Diese Anzeige stellt einen Maßstab für den Rückstoß dar, der auf den Rohrkrümmer 18, 19 wirkt. Dieser Rückstoß wird aber von der Dichte des Fluds als Funktion einer Quadratwurzel beeinflußt. Um von dem Strömungsmesser eine Steuergröße ab- zuleiten, die der Massenströmung verhältnisgleich ist, wird die Ausgangsmeßgröße mit einer Größe multipliziert, welche der Dichte des Fluds verhältnisgleich ist, und von dem Produkt wird die Quadratwurzel gebildet. Praktisch geht man so vor, daß man die Teilung des Galvanometers 34 derart eicht, daß sie bei der Dichte 1,0 die Strömungsmenge angibt. Der abgelesene Wert wird dann mit der wirklichen Dichte des Fluds multipliziert und von dem Produkt ίο die Quadratwurzel gebildet. AufdieseWeise bestimmt man die tatsächliche Massenströmungsmenge je Zeiteinheit. Das Fühlelement, das aus dem geraden Rohrabschnitt 18 in dem gekrümmten Rohr 19 besteht, hat natürlich eine Eigenschwingungszahl, die mangels besonderer Vorkehrungen in Resonanz mit dem Puls des Stromes treten könnte, der in der Regel von einer pulsierenden Pumpe erzeugt wird. Die Resonanz würde dann Iiei einer bestimmten Drehzahl der ao Pumpe eintreten und möglicherweise zu einer Ermüdung des Fühlelementes und zu einer Änderung seiner Kenngrößen führen. Das wird nun weitestgehend durch das ringförmige Gewicht 28 vermieden, das auf dem freien Ende des Krümmers sitzt und dort lose aufgepaßt ist. Durch seine Reibung auf dem Krümmer dämpft das Gewicht etwaige Schwingungen, wozu auch die Viskosität der Flüssigkeit beiträgt. Die Wirkung der Resonanz wird dadurch so stark geschwächt, daß sie zu keinen Störungen führt. Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel läßt sich in mannigfacher Hinsicht abändern. So braucht das Fühlelement nicht notwendigerweise aus einem biegsamen Krümmer zu bestehen, sondern es kann auch beispielsweise einen U-förmig gekrümmten Kanal bilden. Pathntans pb oc.HE:As a result, the joint between the cap 12 and the chamber 14 is sealed. A union nut 17 serves the purpose of screwing the elbow tube 14 onto the cap 12. A straight pipe section 18 is screwed with its upper end from the inside into the cap 12, namely opposite the inlet pipe 11. The lower end of the pipe section 18 facing away from the cap is now somehow firmly connected to a sensing element forming a curved channel. z. B. by a press fit, by a screw connection, or by a welded connection. The pipe section 18 is provided with a section 22 of weakened cross section which can bend under the effect of the jet recoil. The bending stresses are distributed over the section between the screw connection with the cap 12 on the one hand and the curved pipe on the other hand. The tensile and compressive stresses generated by the recoil in the thin walls of the section 22 are determined by electrical resistance measuring elements 23 and 24, which are adhered to both sides of the weakened pipe section 22 and are excited via connecting lines 25 and 26. These lines pass through bushing insulators 27 which are arranged in the cap 12. The free end of the pipe bend 18, 19 is provided with a vibration damper in the form of an annular weight 28 which is somehow held loosely in its position, e.g. B. by snap rings 29, which sit in the circumferential grooves of the pipe wall. The drain line is fastened to the elbow pipe 14 with the aid of an intermediate piece 31. As FIG. 2 shows, the measuring elements 23 and 24 for determining the tensile and compressive stresses with electrical resistors 32 and 33 are located in a bridge circuit. This can be brought into equilibrium by the control resistor 33, which is indicated by a galvanometer 34. In operation, the flow to be measured is first passed from the inlet pipe 11 into the straight pipe section 18 and from there through the curved pipe 19 into the connecting pipe 21, from where the current passes into the drain line shown. Since the liquid flows under pressure, it accumulates in the connecting pipe 31 and flows around the elbow 18, 19 in the elbow pipe 14 Tube 18 tensile and compressive stresses are generated. These seek to put the measuring element 23 under compressive stress and the measuring element 24 under tensile stress. However, this has the effect that the electrical resistance of the measuring element 23 decreases and that of the measuring element 24 increases. As a result, the balance of the bridge circuit is disturbed and this disturbance is indicated by the galvanometer 34. This display represents a measure of the recoil acting on the pipe elbow 18, 19. However, this recoil is influenced by the density of the flow as a function of a square root. In order to derive a control variable from the flow meter which is proportional to the mass flow, the output measured variable is multiplied by a variable which is proportional to the density of the flow, and the square root is formed from the product. In practice, one proceeds in such a way that one calibrates the division of the galvanometer 34 in such a way that it indicates the flow rate at a density of 1.0. The value read is then multiplied by the actual density of the fluid and the square root is formed from the product ίο. In this way the actual mass flow rate per unit of time is determined. The sensing element, which consists of the straight pipe section 18 in the curved pipe 19, naturally has a natural frequency which, in the absence of special precautions, could resonate with the pulse of the current, which is usually generated by a pulsating pump. The resonance would then occur at a certain speed of the ao pump and possibly lead to fatigue of the sensing element and to a change in its parameters. This is now largely avoided by the annular weight 28, which sits on the free end of the manifold and is loosely fitted there. Due to its friction on the manifold, the weight dampens any vibrations, which is also due to the viscosity of the fluid. The effect of the resonance is weakened so much that it does not lead to any disturbances. The illustrated embodiment can be modified in many ways. Thus, the sensing element does not necessarily have to consist of a flexible bend, but it can also form, for example, a U-shaped curved channel. Pathntans pb oc.HE: 1. Strömungsmesser, gekennzeichnet durch ein den zu messenden Strom leitendes, einen gekrümmten Kanal bildendes Fühlelement (18, 19), das mit seinem einen Ende im Inneren einer Kammer (14) gelagert und mit dem anderen Ende ohne Abstützung angeordnet ist und sich in Berührung mit Einrichtungen (23, 24) zum Messen des Rückstoßes befindet. 1. Flow meter, characterized by a sensing element (18, 19) which conducts the current to be measured and forms a curved channel, one end of which is mounted inside a chamber (14) and the other end is arranged without support and is in contact with means (23, 24) for measuring the recoil. 2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (23, 24) zum Messen des Rückstoßes die durch diesen erzeugten größten Spannungen in dem Fühlelement bzw. dem Krümmer (18, 19) messen und an dessen am stärksten beanspruchten Zonen anliegen.2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the devices (23, 24) for measuring the recoil measure the greatest stresses generated by this in the sensing element or the manifold (18, 19) and bear against the most heavily stressed zones. 3. Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlelement bzw. der Krümmer (18, 19) mit einem Schwingungsdämpfer (28) versehen ist.3. Flow meter according to claim 2, characterized in that the sensing element or the manifold (18, 19) is provided with a vibration damper (28) . 4. Strömungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer aus einem ringförmigen Gewicht (28) besteht, das lose auf dem Fühlelement bzw. dem Krümmer (18, 19) an dessen Austrittsende gelagert ist.4. Flow meter according to claim 3, characterized in that the vibration damper consists of an annular weight (28) which is loosely mounted on the sensing element or the manifold (18, 19) at its outlet end. 5. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmer (18, 19) stromauf einen geschwächten Querschnitt hat, an welchem die Meßelemente (23, 24) haftend angebracht sind.5. Flow meter according to claim 1, characterized in that the elbow (18, 19) has a weakened cross section upstream to which the measuring elements (23, 24) are adhesively attached. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983000923A1 (en) * 1981-08-28 1983-03-17 Ordolff, Dieter Method and device for measuring milk quantities

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983000923A1 (en) * 1981-08-28 1983-03-17 Ordolff, Dieter Method and device for measuring milk quantities

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