DE1074278B

DE1074278B - Device for measuring the outflow amount of a liquid or another medium

Info

Publication number: DE1074278B
Application number: DENDAT1074278D
Authority: DE
Inventors: Tzu Li Water town Yao (V St A)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1960-01-28

Description

Vorrichtung zum Messen der Ausflußmenge einer Flüssigkeit oder eines anderen Mediums Die Erfindung bezieht sich auf Meßvorrichtungen, insbesondere auf Vorrichtungen, welche die Ausflußmenge einer Flüssigkeit messen. Device for measuring the flow rate of a liquid or a other medium The invention relates to measuring devices, in particular to Devices which measure the flow rate of a liquid.

Die bekannten Vorrichtungen zur Messung des Ausströmens einer Flüssigkeit messen gewöhnlich indirekt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, indem sie den durch die in Bewegung befindliche Flüssigkeit ausgeübten Druck feststellen. Ein solches indirektes Meßverfahren weist jedoch gewisse Nachteile auf, hauptsächlich deshalb, weil das Ergebnis durch Berücksichtigung der Dichte korrigiert werden muß, um die gewünschte Zahl für die Menge in der Zeiteinheit (in kg/s oder in g/s) zu erhalten. Dadurch wird insbesondere die Messung der Ausfluß mengen von Medien mit veränderlicher Dichte schwierig gemacht, beispielsweise wenn Lösungen von verschiedener Dichte durch. eine Leitung in einen Behälter gefördert werden. Ebenso sind Korrekturen erforderlich, wenn die Viskosität oder der Druck des Mediums sich ändern. Außerdem wird durch den physikalischen Zustand der Bereich begrenzt, in dem Messungen der Geschwindigkeiten von Medien mit Genauigkeit ausgeführt werden können. The known devices for measuring the leakage of a liquid usually indirectly measure the speed of the liquid by passing through it Determine the pressure exerted by the fluid in motion. One such however, indirect measurement has certain disadvantages, mainly because because the result has to be corrected by taking the density into account to get the desired number for the amount in the unit of time (in kg / s or in g / s). Thereby, in particular, the measurement of the outflow amounts of media with variable Density made difficult, for example when solutions of different densities by. a line can be conveyed into a container. Corrections are also made required when the viscosity or pressure of the medium changes. aside from that is limited by the physical condition of the area in which measurements of the Media speeds can be run with accuracy.

Das hauptsächliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Flüssigkeit in Drehung versetzt wird, und zwar derart, daß in ihrem Inneren eine Corioliskraft entsteht, deren Größe nur von der ausströmenden Menge abhängt und vom Druck oder der Dichte unabhängig ist. The main feature of the invention is that the liquid is set in rotation, in such a way that a Coriolis force in its interior arises, the size of which only depends on the amount flowing out and on the pressure or the density is independent.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung bildet die Art, wie diese Corioliskraft in einfacher und wirksamer Weise festgestellt und gemessen wird. Another feature of the invention is the way this Coriolis force is used is determined and measured in a simple and effective manner.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention.

Fig. 1 zeigt die Mengenmeßvorrichtung; Fig. 2 veranschaulicht die Entstehung der Corioliskraft; Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1. Fig. 1 shows the quantity measuring device; Fig. 2 illustrates the Development of the Coriolis force; Fig. 3 shows a section along the line 3-3 of Fig. 1.

Im Prinzip besteht die Erfindung darin, daß das Medium in Abweichung von der Achse seiner Strömungsrichtung beim radialen Ausströmen nach außen in Drehung versetzt wird. In principle, the invention consists in that the medium in deviation from the axis of its flow direction in the radial outflow to the outside in rotation is moved.

Durch diesen Vorgang entsteht in dem Medium eine Coriolisbeschleunigung und infolgedessen übt das Medium auf das Organ, durch das es abfließt, eine Coriolislcraft aus. Durch Messung dieser Kraft kann die Ausflußmenge des Mediums erhalten werden. This process creates a Coriolis acceleration in the medium and as a result, the medium exerts a Coriolisle on the organ through which it drains the end. By measuring this force, the flow rate of the medium can be obtained.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Flüssigkeit, deren Ausflußmenge gemessen werden soll, tritt durch die Leitung 2 ein und durch die Leitung 4 aus. Ein Teil 6, der sich in drehender Bewegung befindet, weist zwei rohrförmige Teile 8 und 10 auf, die nach außen gerichtet sind, und zwei rohrförmige Teile 12 und 14, die nach innen gerichtet sind. In Fig. 1 is a preferred embodiment of the device according to of the invention shown. The liquid whose flow rate is to be measured enters through line 2 and exits through line 4. A part 6 that is is in rotating motion, has two tubular parts 8 and 10, which according to facing outwards, and two tubular parts 12 and 14 facing inwards are.

Die entsprechenden Teile 8, 12 und 10, 14 sind durch eine Prallwand 15 getrennt. Der Teil 6 ist mit einer Eintrittsleitung 16 versehen, die mit der Leitung 2 verbunden ist, und mit einer Austrittsleitung 18, die mit der Leitung 4 in Verbindung steht. Der Teil 6 wird um die Ausströmachse F-F mittels eines Motors 20 in Drehung versetzt, der über eine Zahnradübersetzung 22 mit dem Rohr 18 verbunden ist. The corresponding parts 8, 12 and 10, 14 are through a baffle 15 separated. The part 6 is provided with an inlet line 16, which with the Line 2 is connected, and with an outlet line 18, which is connected to the line 4 communicates. The part 6 is about the outflow axis F-F by means of a motor 20 set in rotation, which is connected to the tube 18 via a gear transmission 22 is.

Das System ist mit Kugellagern 24 und Stopfbuchsen 26 versehen.The system is provided with ball bearings 24 and glands 26.

Im Inneren der rohrförmigen Teile 8 und 10 sind zwei radiale Rohre 28 und 30 angeordnet, die relativ zu den Rohren 8 und 10 begrenzte Winkelverschiebungen rund um die Achse F-F ausführen können. Inside the tubular parts 8 and 10 are two radial tubes 28 and 30 arranged, the relative to the tubes 8 and 10 limited angular displacements around the axis F-F.

Die Drehbewegung dieser radialen Rohre erzeugt in dem Medium eine Coriolisbeschleunigung. The rotary motion of these radial tubes creates a in the medium Coriolis acceleration.

Um die durch die Coriolisbeschleunigung hervorgerufene Kraft festzustellen und zu messen, ist ein Detektor genanntes Rohr 32 mit den radialen Rohren 28 und 30 verbunden und bildet mit denselben einen einheitlichen T-förmigen Bauteil. To determine the force caused by the Coriolis acceleration and to measure, is a detector called tube 32 with radial tubes 28 and 30 connected and forms with the same a unitary T-shaped component.

Das Rohr 32 befindet sich im Inneren des Rohres 16 und ist in demselben an seinem freien Ende befestigt. The tube 32 is located inside the tube 16 and is in the same attached at its free end.

Der Detektor weist einen verdünnten Teil 34 auf, der weniger starr ist als das übrige Rohr und der daher unter der Wirkung der Corioliskraft einem Verdrehungszwang unterworfen ist.The detector has a thinned portion 34 that is less rigid is than the rest of the pipe and therefore under the action of the Coriolis force one Twist compulsion is subject.

Die bevorzugte Art, die Verdrehung des Teiles 34 des Rohres 32 zu messen, besteht darin, ein System zur Messung der Verdrehung zu verwenden, z. B. einen Dehnungsmesser 36 der derart angeordnet ist. daß er dem Verdrehungszwang des Teiles Rechnung trägt. Der Dehnungsmesser ist mit Schleifringen 38 verbunden, auf denen Bürsten 40 schleifen, die mit einer elektrischen Brücke oder einer anderen Meßvorrichtung verbunden sind, welche die Widerstandsänderungen des Dehnungsmessers 36 anzeigt. The preferred way of twisting portion 34 of tube 32 is to do so measure is to use a system to measure the twist, e.g. B. a strain gauge 36 which is so arranged. that he has to contend with the compulsion to twist Part takes into account. The strain gauge is connected to slip rings 38 on which brushes 40 grind with an electrical bridge or another Measuring device are connected, which the resistance changes of the extensometer 36 shows.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt des sich drehenden Rohres 28, in Richtung der Achse F-F gesehen. Das Medium wird durch das Rohr 28 längs einer Bahn geführt, die von der Drehachse F-F radial nach außen gerichtet ist. Fig. 2 shows schematically a cross section of the rotating tube 28, viewed in the direction of the axis F-F. The medium is through the tube 28 along a Guided path which is directed radially outward from the axis of rotation F-F.

Die Rohre drehen sich um die Drehachse F-F mit der Winkelgeschwindigkeit w. The tubes rotate around the axis of rotation F-F with the angular velocity w.

Diese Winkelgeschwindigkeit W ist in Fig. 1 längs der Achse F-F vektoriell dargestellt. Die Radialge schwindigkeit v des Mediums ist in Fig. 2 durch einen Vektor veranschaulicht. Es kann gezeigt werden, daß jedes Teilchen des Mediums in dem Rohr 28 einer Coriolisbeschleunigung a, unterworfen ist, deren Richtung zu beiden Vektoren v und W senkrecht steht und deren Größe ist: ac = 2 Vw Die auf irgendeinen Teil des Rohres 28 wirkende Coriolisbeschleunigung erhält man, indem man zwischen zwei Bereichen längs des Rohres integriert: wobei Q die Dichte des Mediums und A die lichte Weite des Querschnitts des Rohres ist. Die Größe v A ist die Ausflußmenge des Mediums. Wenn die Größe (r2-rl) gleich der Länge des Rohres 28 gesetzt wird, die konstant ist, ist die Kraft F jene, die auf das Rohr ausgeiibt wird und daher proportional zur tatsächlichen Ausflußmenge. Wenn der Mengenmesser einmal geeicht ist, braucht er für verschiedene Medien nicht wieder geeicht zu werden, weil die Ablesung auch der Dichte des in Betracht kommenden Mediums Rechnung trägt.This angular velocity W is shown vectorially in FIG. 1 along the axis FF. The Radialge speed v of the medium is illustrated in Fig. 2 by a vector. It can be shown that each particle of the medium in the pipe 28 is subjected to a Coriolis acceleration a, the direction of which is perpendicular to both vectors v and W and the magnitude of which is: ac = 2 Vw The Coriolis acceleration acting on any part of the pipe 28 receives by integrating between two areas along the pipe: where Q is the density of the medium and A is the inside diameter of the cross-section of the pipe. The variable v A is the outflow of the medium. If the quantity (r2-rl) is set equal to the length of the pipe 28, which is constant, the force F is that which is exerted on the pipe and is therefore proportional to the actual flow rate. Once the flow meter has been calibrated, it does not need to be calibrated again for different media because the reading also takes into account the density of the medium in question.

Der sich drehende Teil 6 könnte nur die rohrförmigen Teile 8 und 12 ohne die gegenüberliegenden symmetrischen Teile 10 und 14 aufweisen und könnte nur das Coriolisrohr 28 einschließen, während das Rohr 30 weggelassen würde. Die symmetrische Anordnung ist jedoch aus Gleichgewichtsgründen wünschenswert, insbesondere bei großen Geschwindigkeiten. Außerdem wird durch das Vorhandensein von zwei Coriolisrohren 28 und 30 die gemessene Kraft verdoppelt, wodurch die Empfindlichkeit erhöht wird. The rotating part 6 could only include the tubular parts 8 and 12 without the opposing symmetrical parts 10 and 14 and could include only Coriolis tube 28 while tube 30 would be omitted. the symmetrical arrangement, however, is particularly desirable for reasons of balance at high speeds. It is also due to the presence of two Coriolis tubes 28 and 30 doubles the measured force, which increases the sensitivity.

Das Meßsystem kann einem großen Geschwindigkeitsbereich durch Anderung der Winkelgeschwindigkeit Co angepaßt werden. Für ein leichtes Medium, z. B. ein Gas, das langsam ausströmt, kann die Drehgeschwindigkeit der Meßrohre erhöht werden, so daß eine Ablesung im oberen Teil der Ableseskala erhalten wird. Ebenso wird für ein rasch ausströmendes, schweres Medium eine verhältnismäßig langsame Drehung gewählt, um die Ablenkung des Detektorrohres zu vermindern. The measuring system can cover a wide range of speeds by changing the angular velocity Co can be adjusted. For a light medium, e.g. B. a Gas that slowly escapes, the speed of rotation of the measuring tubes can be increased, so that a reading is obtained in the upper part of the reading scale. Likewise for a rapidly flowing, heavy medium selected a relatively slow rotation, to reduce the deflection of the detector tube.

Im Hinblick auf die obige Beschreibung ist die Wirkungsweise der Vorrichtung folgende: Das Medium, dessen Ausfluß menge gemessen werden soll, tritt durch die Leitung 2 ein und durch die Leitung 4 aus. Wenn eine Messung durchgeführt werden soll, wird der Motor 20 in Gang gesetzt, um das Meßorgan 6 in Drehung zu versetzen. Diese Drehung bewirkt die Entstehung einer Corioliskraft, welche die Rohre 28 und 30 ablenkt. Wenn die Einheit die Winkelgeschwindigkeit w erreicht hat, kann die Ausflußmenge unmittelbar auf einer Skala abgelesen werden, die den Widerstand des Dehnungsmessers 36 anzeigt. In view of the above description, the mode of operation is the Device the following: The medium whose outflow is to be measured occurs in through line 2 and out through line 4. When a measurement is carried out is to be, the motor 20 is set in motion to the measuring element 6 in rotation offset. This rotation causes the creation of a Coriolis force, which the Deflects pipes 28 and 30. When the unit has reached the angular velocity w, the flow rate can be read off directly on a scale, which shows the resistance of the strain gauge 36 indicates.

Die Erfindung bezieht sich, ganz allgemein gesehen, auf die Messung einer Ausflußmenge durch Erzeugung einer Corioliskraft, die durch die Kombination eines radialen und während der Drehung erfolgenden Ausströmens eines Mediums hervorgerufen wird. Die Corioliskraft kann demnach auf jede geeignete Art gemessen werden, und die Messung kann in der beschriebenen Weise insbesondere durch einen Dehnungsmesser vorgenommen werden. Generally speaking, the invention relates to measurement an outflow quantity by generating a Coriolis force, which is caused by the combination caused a radial outflow of a medium occurring during the rotation will. The Coriolis force can therefore be measured in any suitable way, and the measurement can be carried out in the manner described, in particular by means of a strain gauge be made.

PATENTANSPRVCHE: 1. Vorrichtung zur Messung der Durchflußmenge eines strömenden Mediums, gekennzeichnet durch je zwei nach außen gerichtete, in Drehung befindliche, zueinander gegenläufige Leitungen (8, 10 bzw. 12, 14), die dem Medium eine solche Bewegung erteilen, daß je eine Komponente der Strömung zur Drehachse senkrecht steht, und ferner durch Mittel zur Messung der auf das in Drehung befindliche Medium einwirkenden Corioliskraft. PATENT CLAIMS: 1. Device for measuring the flow rate of a flowing medium, characterized by two outwardly directed, in rotation located, mutually opposite lines (8, 10 or 12, 14), which the medium give such a movement that each component of the flow to the axis of rotation is perpendicular, and also by means of measuring the on the rotating Coriolis force acting on the medium.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the the pipeline (8, 4) carrying the medium a tubular forwarding element (16, 18) is switched on for the medium.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the forwarding member (16, 18) by one to the outflow direction (F-F) of the medium rectified axis is rotatable.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the forwarding member (16, 18) is sealed against the pipeline (2, 4), but the rotation of the forwarding organ remains undisturbed.

5. Apparatus according to claim 1, characterized by a measuring device for measuring the Coriolis force between the transmission element (16, 18) and the Medium is exercised.

6. Device according to claims 1 and 5, characterized in that that the means for measuring the Coriolis force is a T-shaped detector tube (32) serves, which is rotatable together with the line (16, 18).

7. Device according to claims 1 and 6, characterized in that that the detector tube (32) has an element (34) which by rotation under the action of the Coriolis force is deformable.

8. Device according to claims 1, 6 and 7, characterized in that that the changes in shape of the element (34), d. H. the relative angular displacements of the detector tube (32). towards the forwarding organ (16, 18) by means of a electrical extensometer (36, 38, 40) are measurable.