DE1159654B

DE1159654B - Measuring arrangement for counting quantities of liquids and gases

Info

Publication number: DE1159654B
Application number: DEB55150A
Authority: DE
Inventors: Dr Dieter Dorsch
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1959-10-13
Filing date: 1959-10-13
Publication date: 1963-12-19

Description

Meßanordnung zur Mengenzählung von Flüssigkeiten und Gasen Bei der Volumenmessung von Flüssigkeiten oder Gasen, z. B. mit Turbinenmengenmessern, wird die Drehzahl des Meßrads, meist induktiv, aus dem Innern des Meßgebers nach außen übertragen. Sie dient als Maß für das je Zeiteinheit strömende Volumen. Die Summierung dieser vom Meßgeber abgegebenen Impulse in einem Zähler liefert dann die Gesamtmenge an Flüssigreit oder Gas in der vorgegebenen Zeit.Measuring arrangement for the quantity counting of liquids and gases Volume measurement of liquids or gases, e.g. B. with turbine flow meters, is the speed of the measuring wheel, usually inductive, from the inside of the transducer to the outside transfer. It serves as a measure of the volume flowing per unit of time. The summation these pulses emitted by the measuring transducer in a counter then supplies the total amount of liquid riding or gas in the given time.

Zur Zählung der abgegebenen Impulse werden meist elektromechanische Zählwerke mit entsprechend der mechanischen Trägheit nach oben begrenzter Zählfrequenz benutzt, denen demzufolge elektrische Untersetzerstufen vorgeschaltet sein müssen, da die Betriebsfrequenz des Gebers von Turbinenmengenmessern mehrere 100 Hertz betragen kann, die das Zählwerk nicht mehr beherrscht. In diesem Zur am menhang ist es bekannt, den Impulsuntersetzer für schrittweise nach Zehnerpotenzen zu ändernde Untersetzungsverhältnisse einzurichten. Ein solcher Impulsuntersetzer paßt lediglich die hohe Frequenz des Gebers an die beschränkte maximale Betriebsfrequenz des mechanischen Zählwerkes an. Er gibt indes keine Möglichkeit, das in der Meßstrecke angeordnete Meßrad und dessen Gangabweichungen für unterschiedliche Viskositäten des zu messenden Stoffes so an die Anzeige- bzw. Registriereinrichtung anzugleichen, daß die von sich ändernden physikalischen Größen abhängigen Gangabweichungen einstellbar kompensiert werden können. Electromechanical ones are usually used to count the pulses emitted Counters with an upwardly limited counting frequency according to the mechanical inertia used, which must therefore be preceded by electrical reduction stages, since the operating frequency of the turbine flow meter sender is several 100 Hertz that the counter can no longer control. In this context it is known the pulse reducer for step-by-step reduction ratios that can be changed according to powers of ten set up. Such a pulse scaler only fits the high frequency of the Encoder to the limited maximum operating frequency of the mechanical counter at. However, it does not give the possibility of the measuring wheel and arranged in the measuring section its rate deviations for different viscosities of the substance to be measured to adjust to the display or registration device so that the changes Physical variables dependent rate deviations can be compensated adjustable can.

Es ist ferner insbesondere bei der Beschickung und Entleerung von Reaktionsräumen und chemischen Anlagen envünscht, daß die vom elektromechanischen Zählwerk angezeigte Zahl gleichzeitig das vom Meßgeber gemessene Volumen dekadisch wiedergibt, d. h., daß der kleinsten Einheit am Zählwerk exakt z. B. 1, 10 oder 1001 gemessenes Flüssigkeits- oder Gasvolumen entspricht. Bei bekannten Ausführungen von z. B. Turbinenmengenmessern wird dieser einfache Zusammenhang zwischen Zählwerkfrequenz und pro Zeiteinheit strömender Menge durch mechanische Veränderung des Meßrads bzw. seiner Umgebung erreicht. Dieser Ausgleich erfolgt beispielsweise durch Justieren eines in der Ebene des Meßrads angeordneten konischen Stellrings, der bei einigen Ausführungen nur nach Ausbau des Meßgebers zugänglich ist, bei anderen Ausführungen auch von außen, mittels Stopfbüchsen oder ähnlicher Einrichtungen verstellt werden kann. It is also particularly useful when loading and unloading Reaction rooms and chemical systems desires that the electromechanical The number displayed on the counter simultaneously shows the volume measured by the encoder in decadic terms reproduces, d. This means that the smallest unit on the counter is exactly z. B. 1, 10 or 1001 corresponds to the measured volume of liquid or gas. With known designs from Z. B. turbine flow meters, this simple relationship between counter frequency and per unit of time flowing amount by mechanical change of the measuring wheel resp. its surroundings. This compensation is done, for example, by adjusting a conical adjusting ring arranged in the plane of the measuring wheel, which in some Versions are only accessible after removing the encoder, for other versions can also be adjusted from the outside by means of stuffing boxes or similar devices can.

Es ist ferner für Mengenmeßgeräte bereits ein elektronischer Impulsuntersetzer vorgeschlagen worden, der eine Division der Geberimpulszahl durch einen variablen Faktor gestattet. Dieses Gerät arbeitet mit einem Oszillator bzw. Multivibrator, der es erlaubt, den Divisionsfaktor des Untersetzers jeweils zwischen 2 n + 15 15010 zu ändern. Da mit einem elektronischen Untersetzer nicht jedes beliebige Untersetzungsverhältnis ganzzahlig in Einerschritten vorwählbar ist, besteht mit jenem Gerät keine Möglichkeit, die Anzeige bzw. Registrierung der untersetzten Impulsfolgefrequenz auf exakt dekadische Mengenwerte unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Störgrößen bzw. der stoff- und temperaturabhängigen Gangabweichungen des Meßrads abzugleichen. It is also an electronic pulse divider for quantity measuring devices has been proposed to divide the number of encoder pulses by a variable Factor allowed. This device works with an oscillator or multivibrator, which allows the division factor of the reducer to be set between 2 n + 15 15010 to change. Since with an electronic coaster not just any reduction ratio integer can be preselected in steps of one, there is no possibility with this device the display or registration of the reduced pulse repetition frequency to an exact decade Quantity values taking into account the disturbance variables or the material and temperature-dependent gear deviations of the measuring wheel.

Die bisher übliche Meßtechnik mit voreinstellbaren Turbinenmengenmessern, denen eine elektronische Impulsuntersetzung nachgeschaltet ist, ist daher nicht befriedigend. Im ersten Fall ist der genaue Abgleich des Meßrads langwierig und umständlich, da nach jeder Messung der Geber ausgebaut und der Stellring nachjustiert werden muß. Es wird sich also bei der Eichung des Gebers erst nach mehrmaligem Ein- und Ausbau ein befriedigender Abgleich erzielen lassen. Die zweite Art, nämlich Verstellung von außen, ist auf Niederdruckausführungen beschränkt, entfällt also z. B. im Fall von Turbinenmengenmessern gerade für die wichtigsten Fälle, nämlich die Mengenmessung von Flüssigkeiten oder Gasen unter hohem Druck. The measurement technology used up to now with presettable turbine flow meters, which is followed by an electronic pulse reduction is therefore not satisfactory. In the first case, the exact adjustment of the measuring wheel is tedious and tedious Cumbersome, since the encoder is removed after each measurement and the adjusting ring readjusted must become. When calibrating the encoder, it will only become apparent after several and expansion can achieve a satisfactory adjustment. The second type, namely Adjustment from the outside is limited to low-pressure versions, so it is not necessary z. B. in the case of turbine flow meters just for the most important cases, namely the quantity measurement of liquids or gases under high pressure.

Zur Vermeidung der genannten Schwierigkeiten bei der Mengenzählung von Stoffen werden ohne Umrechnung in ganzen Volumeneinheiten ablesbare Anzeigen am Zählwerk erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß am Impulsuntersetzer mit n binären Schaltstufen Untersetzungszahlen im Bereich von 2n bis 1 s'chrittweise ganzzahlig einstellbar sind. To avoid the mentioned difficulties with the quantity counting of substances become readable displays in whole volume units without conversion obtained on the counter according to the invention in that on the pulse scaler with n binary Switching stages Reduction numbers in the range from 2n to 1 s, in increments of whole numbers are adjustable.

Danach wird also bei Mengenmessern, z. B. Turbinenmengenmessern, der Abgleich des Meßrads zur Erzielung eines gewünschten Verhältnisses zwischen Zählwerkfrequenz und pro Zeiteinheit strömen der Menge nicht auf mechanischem Wege, sondern rein elektronisch erreicht. Die vom Meßgeber kommenden Impulse werden nach Verstärkung in einem geeigneten Impulsuntersetzer mit demjenigen Faktor untersetzt, der die gewünschte Beziehung zwischen Zählwerkfrequenz und pro Zeiteinheit strömender Menge liefert. Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Meßanordnung nach der vorliegenden Erfindung. After that, so with flow meters, z. B. turbine flow meters, the adjustment of the measuring wheel to achieve a desired ratio between Counter frequency and per time unit do not flow mechanically, but achieved purely electronically. The impulses coming from the measuring transducer are after Gain reduced by the factor in a suitable pulse scaler which the desired relationship between counter frequency and per unit of time flowing Quantity supplies. Fig. 1 shows a schematic representation of a measuring arrangement according to of the present invention.

Der im Flüssigkeits- bzw. Gasstrom 1 befindliche Meßgeber 2 gibt entsprechend der durchfließenden Stoffmenge Impulse an den Verstärker 3 ab. Die Impulsfolgefrequenz ist also der in der Zeiteinheit strömenden Stoffmenge proportional. Diese Impulse werden im Verstärker 3 verstärkt und dem Frequenzmesser 4 zugeführt, der in bekannter Weise eine der Impulsfolgefrequenz proportionale Spannung an das Anzeige- bzw. Registriergerät 5 abgibt. Diese Anzeige ist also unmittelbar ein Maß für die in der Zeiteinheit strömende Flüssigkeits- bzw. Gasmenge. The measuring transducer 2 located in the liquid or gas stream 1 gives Depending on the amount of substance flowing through, pulses are sent to the amplifier 3. the The pulse repetition frequency is therefore proportional to the amount of substance flowing in the unit of time. These pulses are amplified in amplifier 3 and fed to frequency meter 4, which in a known manner a voltage proportional to the pulse repetition frequency to the Display or registration device 5 gives off. This display is therefore directly a measure for the amount of liquid or gas flowing in the unit of time.

Gleichzeitig mit dem Frequenzmesser 4 werden die verstärkten Impulse dem Impulsuntersetzer 6 zugeführt. Er ist das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung. Je nach seiner vorher eingestellten Untersetzungszahl im Vorwähler 7 gibt er nur einen Bruchteil der Impulse, d. h. von nImpulsen einen Impuls weiter an das elektrische Zählwerk 8, welches die Impulse summiert und anzeigt. Simultaneously with the frequency meter 4, the amplified pulses the pulse divider 6 is supplied. He is the essential feature of the present Invention. Depending on its previously set reduction number in preselector 7 it gives only a fraction of the impulses, i.e. H. of n pulses one pulse further to the electrical counter 8, which sums up and displays the pulses.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des bei der beschriebenen Meßanordnung verwendeten Impulsuntersetzers 6. Die mit I bis X bezeichneten Schaltungsteile sind bistabile Multivibratoren, sogenannte Flip-Flop-Stufen. Besteht ein Untersetzer, wie im vorliegenden Beispiel, aus zehn solcher binären Stufen, so hat er einenZählumfang von 210 = 1024Schritten, d. h. nach jeweils 1024 am Eingang E des Untersetzers auftretenden Impulsen betätigt die am Ausgange befindliche Schaltstufe9 einmal das elektromechanische Zählwerk 8. Die maximal mögliche Untersetzungszahl würde im vorliegenden Fall demnach 1024 betragen. Ist eine davon verschiedene, geringere Untersetzungszahl nötig, so läßt sich diese an den Schaltern UI bis Ux auf jeden ganzzahligen Wert zwischen 1 und 1024 einstellen. Mit jedem Schaltimpuls der Schaltstufe S wird nämlich dann der Untersetzer über die Dioden D1 bis Dx und die Schalter U1 bis Ux auf denjenigen Zählbetrag eingestellt, der der Differenz 1024 minus gewünschte Untersetzungszahl Zu entspricht, so daß dann also bereits nach Zu am Eingang auftretenden Impulsen das elektromechanische Zählwerk wiederum betätigt wird und der Zyklus von vorn beginnt. Jeder Flip-Flop-Stufe läßt sich eine Untersetzungszahl zuordnen, nämlich 1, 2, 4, 8, 16 usw., und jede Gesamtuntersetzungszahl Zu entsteht als Summe dieser einzelnen, gerade eingeschalteten Summanden. Fig. 2 shows an embodiment of the measuring arrangement described used pulse scaler 6. The circuit parts marked I to X are bistable multivibrators, so-called flip-flop stages. Is there a coaster as in the present example, from ten such binary levels, it has a counting range from 210 = 1024 steps, i.e. H. occurring after every 1024 at input E of the reducer Impulse activates the switching stage9 located at the output once the electromechanical one Counter 8. The maximum possible reduction number in the present case would be 1024. If a different, lower reduction number is necessary, then this can be set to any integer value between UI to Ux Set 1 and 1024. With each switching pulse of the switching stage S is then namely the coaster via the diodes D1 to Dx and the switches U1 to Ux on that one The counting amount is set, which is the difference 1024 minus the required reduction number To corresponds to, so that pulses occurring at the input already after Zu the electromechanical counter is activated again and the cycle starts all over again. Each flip-flop stage can be assigned a reduction number, namely 1, 2, 4, 8, 16, etc., and each total reduction number Zu arises as the sum of these individual ones, summands that have just been switched on.

Es ergeben sich durch diese einfachen schaltungstechnischen Maßnahmen bemerkenswerte Vorteile: Es ist für jede Messung nur eine Eichung des Meßgebers nötig, d. h., man erhält zunächst zwar mit einer beliebig vorgegebenen Untersetzung im allgemeinen ein von 1 abweichendes Verhältnis zwischen Zählwerkfrequenz und pro Zeiteinheit strömender Menge, jedoch kann dann nach dem hier beschriebenen Verfahren diejenige Untersetzungszahl rechnerisch errnit-.elt und am Impulsuntersetzer eingestellt werden, die bewirkt, daß das elektromechanische Zählwerk 8 genau bei 1 bzw. 10 oder 100 einmal schaltet. These simple circuitry measures result remarkable advantages: There is only one calibration of the measuring transducer for each measurement necessary, d. that is, one initially obtains with any given reduction ratio generally a ratio of 1 between counter frequency and pro Time unit of flowing amount, however, can then according to the procedure described here that reduction number is calculated and set on the pulse reducer which causes the electromechanical counter 8 exactly at 1 or 10 or 100 switches once.

Es sind z. B. bei Turbinenmengenmessern keine geometrischen Veränderungen des Meßrads bzw. seiner Umgebung nötig, d. h. das Meßrad behält seine einmal gefundene strömungstechnisch günstige Form. There are z. B. in turbine flow meters no geometric changes of the measuring wheel or its surroundings are necessary, d. H. the measuring wheel retains its once found aerodynamically favorable shape.

Ein Mengenmesser kann für verschiedene Medien geeicht werden. Danach werden die jeweils nötigen Untersetzungszahlen ermittelt. Diese Zahlen sind bei Änderung des zu messenden Stoffes leicht und genau reproduzierbar einzustellen. A flow meter can be calibrated for different media. Thereafter the necessary reduction ratios are determined in each case. These numbers are at Change of the substance to be measured can be set easily and precisely reproducible.

Stopfbüchsen oder ähnliche mechanischeDurchführungen sind nicht nötig. Die beschriebene Meßanordnung ist für alle Druckstufen und für alle Nennweiten geeignet. Stuffing boxes or similar mechanical feed-throughs are not necessary. The measuring arrangement described is suitable for all pressure levels and for all nominal sizes.

Bei Flüssigkeitsmengen können änderungen der Temperatur des Meßgutes, bei Gasmessungen auch Anderungen des Gasdruckes durch entsprechende Korrektur des Untersetzungsfaktors ausgeglichen werden. Außerdem erlaubt das beschriebene Verfahren die automatische Berücksichtigung des Einflusses derartiger Anderungen auf das Ergebnis von Volumenmessungen. Abb. 3 zeigt beispielsweise eine solche Meßanordnung. Hierbei werden Druck bzw. In the case of liquid quantities, changes in the temperature of the material to be measured, In the case of gas measurements, changes in the gas pressure can also be made by correcting the Reduction factor can be compensated. In addition, the method described allows the automatic consideration of the influence of such changes on the result of volume measurements. Fig. 3 shows, for example, such a measuring arrangement. Here are pressure resp.

Temperatur des Flüssigkeits- bzw. Gasstromsl in einem Meßgerät 10 hinter dem Meßgeber 2 bestimmt, in einem Analog-Digital-Umsetzer 11 in Spannung umgesetzt und dem Vorwähler 7 zur Korrektur der im Impulsuntersetzer 6 einlaufenden verstärkten Impulse zugeführt. Temperature of the liquid or gas flow in a measuring device 10 determined behind the encoder 2, in an analog-digital converter 11 in voltage implemented and the preselector 7 to correct the incoming in the pulse reducer 6 amplified impulses supplied.

Für die beschriebene Meßanordnung mit vorwählbarer Impulsuntersetzung eignen sich als Meßgeber vorzugsweise Turbinenmengenmesser, da bei ihnen von vornherein eine gewisse Untersetzung der relativ hohen Drehzahl des Meßrads nötig ist. Daneben sind jedoch auch andere Volumenzähler, wie Ovalradzähler, Ringkolbenzähler oder Dosierpumpen, als Meßgeber geeignet. For the described measuring arrangement with preselectable pulse reduction Turbine flow meters are preferably suitable as measuring transducers, since they are a priori a certain reduction of the relatively high speed of the measuring wheel is necessary. Besides however, there are also other volume meters, such as oval gear meters, rotary piston meters or Dosing pumps, suitable as measuring transducers.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Möglichkeit, das Verhältnis der Impulsfolgefrequenzen von Meßgeber und Zählwerk von fern her einzustellen. A particular advantage of the arrangement according to the invention is the possibility the ratio of the pulse repetition frequencies of the encoder and counter from afar to adjust.

Änderungen des Eichfaktors des Meßgebers, die durch Druck- oder Temperaturänderungen im zu messenden Stoff hervorgerufen werden, können durch Wahl der Untersetzung des zwischen Meßgeber und Zählwerk eingebauten Impulsuntersetzers ohne Eingriff in den Meßgeber auch automatisch ausgeglichen werden. Changes in the calibration factor of the transducer caused by changes in pressure or temperature are caused in the substance to be measured, by choosing the reduction of the built-in pulse reducer between the measuring transducer and the counter without interfering with the Encoders can also be automatically compensated.

Sollen verschiedenartige Stoffe zeitlich nacheinander gemessen werden, so kann die dem jeweiligen Stoff entsprechende Untersetzungszahl gleichzeitig -mit dem Stoff neu eingestellt werden. Meßfehler durch Änderung der Stoffwerte können auf diese Weise auch automatisch ausgeschaltet werden. If different substances are to be measured one after the other, so the reduction number corresponding to the respective substance can be simultaneously -with adjusted to the fabric. Measurement errors due to changes in the physical properties can in this way can also be switched off automatically.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Measuring arrangement for the quantity counting of liquids and gases from at least one measuring transducer delivering counting pulses, a Pulse amplifier, there is a pulse reducer as well as display and / or registration devices, the pulse divider having different ratios between the pulse repetition frequency the measuring transducer and the display or recording device to be adjusted, characterized in that reduction numbers on the pulse scaler with n binary switching stages can be set step-by-step in whole numbers in the range from 2n to 1.

2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the Desired integer ratio between the pulse repetition frequency of the encoder and the display and / or registration device can be adjusted remotely.

3. Measuring arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that Changes in the calibration factor of the transducer caused by changes in temperature or pressure of the material to be measured, by a measuring device connected downstream of the measuring transducer with the aid of appropriate Under- Settlement changes between the measuring transducer and the display and / or registration devices arranged, stepwise integer variable variable pulse scaler preferably are automatically compensable.

4. Measuring arrangement according to claim 1 to 3 for several different types, Liquids or gases passed in succession through a measuring line, characterized in that the corresponding to the calibration factor of the respective substance Reduction number at the same time as the start of the feed-in of the other The substance can be changed automatically.

Documents considered: French patents No. 1077296 with additional patent specification No. 65645, 1 109332, 1 149210, 1 152 630, 1 188 304.

Older patents considered: German Patent No. 1 121 345.