DE1062443B - Differenzdruckmesser fuer Durchflussmengenmessung - Google Patents

Description

• Differenzdruckmes s er für Durchflußmengenmessung Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckmesser für eine spezifische Durchflußmengenmessung von Gasen und Flüssigkeiten in einer Leitung, der als Meßwertgeber ausgebildet ist und eine dem jeweiligen Wert der Durchflußmenge in der Zeiteinheit proportionale elektrische Größe, vorzugsweise einen Widerstandswert, liefern soll. Diese elektrische Größe sei für eine Fernanzeige oder für eine elektrische Quotientenbildung zur Anzeige der spezifischen Durchfluß menge, bezogen auf eine andere Einheit als die der Zeit, erforderlich.
• Differenzdruckmesser sind ebenso wie Verfahren für die spezifische Durchflußmengenmessung in Menge pro Zeit-, Weg- oder einer sonstigen Einheit bekannt.
• Für die Messung des Differenzdruckes oder seine B nutzung als Verstellkraft für eine Steuerung oder Regelung wird stets- der Druck in sowie vor oder nach der Drosselstelle in der Strömungsleitung durch Druckentnahmeleitungen zum Meß- oder Steuergerät übertragen. Anderungenzder Durchflußmenge und des entsprechenden Differenzdruckes stehen dabei bekanntlich in einem nicht linearen Verhältnis zueinander, und bei Vers>endung des Differenzdruckes unmittelbar als Stellgröße geht diese Nichtlinearität in die Anzeige oder Regelung ein. Für bestimmte Meß-und Regelzwecke ist jedoch Proportionalität zwischen der Durchflußmenge in-der Zeiteinheit und einer vom Differenzdruck abgeleiteten mechanischen oder elektrischen Größe erforderlich. Es sind auch dafür eine Reihe von Vorrichtungen und Verfahren bekannt, alle jedoch relativ aufwendig und teuer bzw. für kleine Durchflußmengen und robusten Rüttelbetrieb nicht geeignet. Aus diesem Grunde gibt es trotz vieler Vorschläge beispielsweise noch keinen billigen und doch genügend genauen Kraftstoffverbraucb smes ser fiii Fahrzeuge mit einer Anzeige des Momentanverbrauches in 1/100 aufdem Markt. Dieser Mangel hat seinen Grund vor allem im Fehlen eines relativ einfachen und doch genùgend genauen Durchflußmengenmessers.
• Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Differenzdruckmesser unmittelbar in der Strömungsleitung angeordnet ist und die Drosselstelle zur Ausbildung des Differenzdruckes umfaßt. Der Raum vor oder nach der Drosselstelle ist als Meßraum ausgebildet und in diesem Raum ein Druckmeßglied derart in mechanischer Funktionsverbindung mit einem elektrischen Widerstand angeordnet, daß ohne Zwischenschaltung weiterer Mittel durch die Verstellung des Meßgliedes infolge Rnderung der Durchflußmenge in der Zeiteinheit eine dieser Mengenänderung proportionaleÄnderung des elektrischen Widerstandes bewirkt wird. Vorteilhaft wird ferner erfindungsgemäß der elektrische Widerstand im Meßraum selbst angeord.net.
• Diese Ausbildung des Differenzdruckmessers bietet den Vorteil, daß durch die Zusammenfassung aller Elemente für die Durchflußmengenmessung in einem Gerät in der Strömungsleitung die Fehlerquellen auf ein Mindestmaß beschränkt und die Gesamtmeßanordnung vereinfacht und verbilligt und doch relativ genau wird. Ferner bietet die Anordnung den Vorteil, daß durch Zusammenwirken verschiedener, teilweise bekannter Maßnahmen in bezug auf Druckmeßglied, Gegenfeder und Widerstand und vor allem durch eine mögliche Beeinflussung des Drosselquerschnittes mit einfachen Mitteln Proportionalität zwischen Durchflußmenge je Zeiteinheit und der Größe des elektrischen Widerstandes erzielt werden kann. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Proportionalität zwischen Menge und Widerstand durch Mittel bewirkt, beispielsweise eine in die Drosselöffnung reichende Düsennadel, die mit dem Druckmeßglied zusammenwirken und je nach dessen Verstellung infolge der Anderung der Durchflußmenge den Drosselquerschnitt selbsttätig verändern und dadurch auf das Druckmeßglied über den geänderten Differenzdruck zurückwirken.
• Die Proportionalität zwischen Durchflußmenge und elektrischem Widerstand kann auch durch einen entsprechenden Aufbau des Widerstandes oder durch die Bemessung des federnden Drnckmeßgliedes in der Form und im Material und/oder der Gegenfeder des Meßgliedes erreicht werden. Der elektrische Widerstand kann ein ohmscher, induktiver oder kapazitiver Widerstand sein, der im Aufbau, beispielsweise der Wicklung eines ohmschen Widerstandes, nach bekannter Art so bemessen wird, daß die Verstellung des Druckmeßgliedes einen derartigen Abgriff des ohmschen bzw. Änderung des induktiven oder kapazitiven Widerstandes zur Folge hat, daß Proportionalität zwischen jeder Größe der Durchflußmenge in der Zeiteinheit und dem Widerstandswert gegeben ist.
• Die Proportionalität zwischen Durchflußmenge und Widerstand kann auch durch eine Kombination der vorstehend beschriebenen Maßnahmen erreicht werden, wobei die Veränderung des Drosselquerschnittes, insbesondere bei Massenfertigung im Hinblick auf möglichst gleiche und gute Meßgenauigkeit, die am leichtesten zu beherrschende Maßnahme sein wird, während Maßnahmen im Aufbau des Widerstandes und bezüglich der Federcharakteristik zusätzlich benutzt werden.
• Als Druckmeßglied kann eine Membran oder ein verstellbarer Kolben verwendet werden, Ausführungen, die an Hand der Zeichnungen näher erläutert sind.
• Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Differenzdruckmessers nach der Erfindung mit einer Membran und Fig. 2 eine Ausführung mit einem verstellbaren Kolben als Druckmeßglied.
• Das Meßgerät ist in Pfeilrichtung A-B vom zu messenden Medium durchflossen, also unmittelbar in die Strömungsleitung eingeschaltet. Das Gerät besteht aus zwei Hauptteilen, dem Druckteil 1 und dem Gegendruckteil 2. Zwischen diesen beiden Teilen ist als Druckmeßglied die Membran 3 eingespannt. Der Teil 1 mit dem Zu- und Abfluß umfaßt den Meßraum und enthält die Drosselstelle4, die im Beispiel in der Form einer Hülse ausgebildet und im Abfluß eingepreßt ist. Im Teil 2 ist eine Gegenfeder 5 zwischen Membran und Gehäuse angeordnet. Der Druck in der Drosselstelle4 ist durch eine Leitung6, die als Kapillarrohrleitung zur Dämpfung von Druckschwankungen infolge Pulsationen in der Strömungsleitung ausgebildet ist, in den Gegendruckteil 2 übertragen.
• Die Leitung 6 wird in der praktischen Ausführung zweckmäßig in der Gehäusewand der Teile 1 und 2 geführt und ist in der Zeichnung nur schematisch als getrennte Rohrleitung dargestellt.
• Mit der Membran 3 ist zur Veränderung des Drosselquerschnittes eine Düsennadel 7 fest verbunden, die in die Drosselstelle reicht und durch die Membranbewegung verstellt wird. Ferner ist auf der Membran der Kontaktarm 8 befestigt, der auf dem Widerstand 9 je nach der Verstellung der Membran einen Widerstandswert abgreift. Die elektrischen Anschlüsse des Gerätes in den Meßstromkreis sind in der Zeichnung weggelassen.
• Je nach der Durchflußmenge wird die Membran 3 durch die Bildung des Unterdruckes in der Drosselstelle 4 und dessen Übertragung über die Leitung 6 in den Gegendruckraum des Teiles 2 in Richtung C verstellt. Mit der Membran 3 bewegt sich auch die Düsennadel 7 und gibt durch ihre Form einen größeren Durchflußquerschnitt in der Drosselstelle frei.
• Dadurch wird aber der Unterdruck in der Drosselstelle verkleinert und die Bewegung der Membran in Richtung C vermindert. Die Form der Düsennadel ist so gewählt, daß Proportionalität zwischen der Durchflußmenge in der Zeiteinheit und dem Widerstandswert besteht. Diese Proportionalität kann auch durch eine entsprechende Bemessung des Widerstandes in seinem Aufbau, d. h. seiner Wicklung, oder in der Bemessung der Membran 3 nach Form und Material oder in der der Gegenfeder 5 oder auch im Zusammenwirken dieser einzelnen Maßnahmen erreicht werden.
• Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 wird als Druckmeßglied ein verstellbarer Kolben 10 benutzt, der im Gehäuseteil 11, das mit Zu- und Abfluß ebenfalls den Meßraum und die Drosselstelle 4 umfaßt, angeordnet ist und welcher die Drosselstelle 4 enthält. Im Gehäuseteil 12 ist der Widerstand 9 und die Düsennadel 7 befestigt, die in die Drosselstelle reicht. Der im Abflußstutzen des Gehäuseteiles 11 verstellbare Kolben 10 ist mit dem Gehäuseteil 12 durch eineZugfeder 13 verbunden. Auf dem Kolben 10 ist der Kontaktarm 8 befestigt, der auf dem Widerstand 9 den der Durchflußmenge entsprechenden Widerstandswert abgreift. Durch den Unterdruck an der Drosselstelle wird der Kolben in Richtung B verstellt und durch den mit Hilfe derDüsennadel 7 veränderlichen. Durchflußquerschnitt die Proportionalität zwischen Durchflußmenge in der Zeiteinheit und Widerstand erreicht.
• Auch bei dieser Ausführung können Maßnahmen bei der Bemessung des Widerstandes 9 und der Feder 13 mit der Änderung des Durchflußquerschnittes zur Erreichung der Proportionalität zwischen Durchflußmenge und Widerstand zusammenwirken.
• PATENTANSPROCHE: 1. Differenzdruckmesser für Durchflußmengenmessung in einer Flüssigkeits- oder Gasleitung mit einer Drosselstelle für die Differenzdruckbildung, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruckmesser unmittelbar in der Strömungsleitung angeordnet ist und die Drosselstelle (4) umfaßt.

Claims (1)

1. 2. Differenzdruckmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum vor oder nach der Drosselstelle (4) als Meßraum ausgebildet, in diesem das Druckmeßglied (3, 10) angeordnet und dessen Verstellung zur Änderung eines elektrischen Widerstandes benutzt ist.

   3. Differenzdruckmesser nach Anspruch l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der elektrische Widerstand (9) im Meßraum angeordnet ist.

   4. Differenzdruckmesser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Druckmeßglied (3, 10) Mittel für eine selbsttätige Veränderung des Drosselquerschnittes in Abhängigkeit von der Verstellung des Meßgliedes, beispielsweise eine Düsennadel (7), zusammenwirken.

   5. Differenzdruckmesser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmeßglied eine Membran (3) verwendet ist.

   6. Differenzdruckmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (6) von der Drosselstelle (4) zum Gegendruckraum zur Dämpfung von Druckschwankungen infolge von Strömungspulsationen als Kapillarrohrleitung ausgebildet ist.

   7. Differenzdruckmesser nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (6) von der Drossel stelle (4) zum Gegendruckraum in der Gehäusewand des Gerätes (1, 2) geführt ist.

   8. Differenzdruckmesser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmeßglied ein gegen eine Federkraft (13) verstellbarer Kolben (10) verwendet wird, in welchem die Drosselstelle (4) angeordnet ist.