DE1181440B

DE1181440B - Method and device for determining the flow rate of a line system through which liquid constantly flows

Info

Publication number: DE1181440B
Application number: DEC25938A
Authority: DE
Inventors: Salomon Elberg; Claude Favreau
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1961-01-13
Filing date: 1962-01-09
Publication date: 1964-11-12

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußmenge eines ständig von Flüssigkeit durchströmten Leitungssystems Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflußmenge eines ständig von Flüssigkeit durchströmten Leitungssystems.Method and device for determining the flow rate of a line system through which liquid flows continuously The invention relates to a method and a device for determining the flow rate of a line system through which liquid is constantly flowing.

Zur volumenmäßigen Bestimmung des Brennstoffverbrauches ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem die Zeit gemessen wird, die die in einem Gefäß enthaltene Flüssigkeit benötigt, um von einer ersten Meßstelle auf eine zweite Meßstelle abzusinken. To determine the volume of fuel consumption is already a method is known in which the time is measured which is contained in a vessel Liquid needed to sink from a first measuring point to a second measuring point.

Hierbei wird somit die Zeit ermittelt, in der eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge aus einem bestimmten Raum abströmt. Die bekannte Einrichtung gestattet es dagegen nicht, die Durchflußmenge eines ständig von Flüssigkeit durchströmten Leitungssystems zu messen.In this way, the time is determined in which a predetermined amount of liquid flows out of a certain space. The known device, however, allows it not the flow rate of a line system through which liquid is constantly flowing to eat.

Die Bestimmung der Durchflußmenge eines ständig von Flüssigkeit durchströmten Leitungssystems erfolgt bisher in der Regel durch Messung der Geschwindigkeitsverteilung. Zu diesem Zweck wird bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren eine künstliche Strömungsstörung in das Leitungssystem eingeführt und die hieraus resultierende Druckdifferenz auf beiden Seiten dieser Vorrichtung gemessen. Die auf diesem Prinzip beruhenden Einrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß in dem Leitungssystem eine größere Anzahl von Druckmeßvorrichtungen vorgesehen werden muß und daß durch die Einführung der künstlichen Strömungsstörung ein nicht unbeträchtlicher Druckverlust eintritt. Determining the flow rate of a constantly flowing liquid Line system is usually done by measuring the speed distribution. For this purpose, an artificial one is used in the known devices and methods Flow disturbance introduced into the pipe system and the resulting Pressure difference measured on both sides of this device. Which on this principle based facilities have the disadvantage that in the line system a larger number of pressure measuring devices must be provided and that by the introduction of the artificial flow disturbance resulted in a not inconsiderable loss of pressure entry.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die auf einfache Weise und ohne Druckverlust eine Bestimmung der Durchflußmenge in einem ständig von Flüssigkeit durchströmten Leitungssystem gestatten. The invention is therefore based on the object of a method and to develop a device that easily and without pressure loss a Determination of the flow rate in a line system through which liquid is constantly flowing allow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst die Flüssigkeitsströmung plötzlich unterbrochen und ein freier Oberflächenspiegel der abströmenden Flüssigkeit hergestellt wird, daß anschließend in an sich bekannter Weise die Zeit gemessen wird, die der freie Oberflächenspiegel für das Durchströmen einer unterhalb der Unterbrechungsstelle liegenden, von zwei festen Bezugspunkten begrenzten Leitungsstrecke benötigt, und daß schließlich die unterbrochene Flüssigkeitsströmung zumindest so lange wieder hergestellt wird, bis sich die Leitungsstrecke zwischen den beiden Bezugspunkten erneut mit Flüssigkeit gefüllt hat. This object is achieved in that initially the Fluid flow suddenly interrupted and a free surface level of the outflowing liquid is produced that then in known per se Way the time is measured, which the free surface mirror for the flow through one of two fixed reference points located below the point of interruption limited line length required, and that finally the interrupted flow of liquid is restored at least until the line between has filled the two reference points again with liquid.

Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht somit darin, daß man durch plötzliche Unterbrechung der kontinuierlichen Flüs- sigkeitsströmung einen freien Oberflächenspiegel erzeugt, der für die dann folgende Messung benutzt wird. The essential feature of the method according to the invention is hence the fact that by sudden interruption of the continuous flow fluid flow A free surface mirror is generated which is then used for the subsequent measurement will.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigt Fig. 1 eine auseinandergezogene schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmessers, Fig. 2 ein synoptisches Schema des elektrischen Schaltkreises zur Bestimmung der Zeit, die der freie Oberflächenspiegel zum Durchfließen der Leitungsstrecke zwischen den beiden Zellen des Flüssigkeitsmessers gemäß Fig. 1 benötigt. Details of the invention can be found in the description of an in Drawing illustrated embodiment. 1 shows an exploded view schematic view of the liquid meter according to the invention, FIG. 2 a synoptic one Scheme of the electrical circuit for determining the time it takes for the free surface mirror for flowing through the line between the two cells of the liquid meter required according to Fig. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem durchsichtigen Rohrstück 1, das in einem Zylinder 2 angeordnet ist, in dem zwei Glühlampen 3, 4 befestigt sind. Diese beiden Glühlampen werfen einen Lichtstrahl auf die Fotozellen 5 bzw. 6. The in F i g. 1 shown device according to the invention consists essentially consisting of a transparent pipe section 1 which is arranged in a cylinder 2 is, in which two bulbs 3, 4 are attached. Throw these two light bulbs a light beam on the photocells 5 or 6.

Erfindungsgemäß liegt das durchsichtige Rohrstück 1 im Strahlenweg der Glühlampen 3, 4. Die von den Fotozellen 5, 6 empfangene Lichtstärke ist daher in starkem Maße davon abhängig, ob das Rohrstück 1 an der betreffenden Stelle mit Flüssigkeit gefüllt ist oder nicht. According to the invention, the transparent pipe section 1 lies in the beam path of the light bulbs 3, 4. The light intensity received by the photocells 5, 6 is therefore to a large extent depending on whether the pipe section 1 at the point in question with Liquid is filled or not.

Außerhalb des Zylinders 2 ist eine elektrisch gesteuerte Drosselklappe 7 sowie - hieran anschließend - eine Flüssigkeitszuleitung 8 und eine Ableitung 9 vorgesehen; die Leitung 9 ist mit ihrem anderen Ende an das durchsichtige Rohrstück 1 angeschlossen. Outside the cylinder 2 is an electrically controlled throttle valve 7 as well as - afterwards - A liquid feed line 8 and a discharge 9 is provided; the other end of the line 9 is connected to the transparent one Pipe section 1 connected.

Die Leitung 9 weist an ihrem im Rohrstück 1 liegenden Ende einen Diffusor 10 auf, der die Flüssigkeitsströmung an die Innenwand des Rohrstückes 1 führt. Dadurch wird vermieden, daß die Lichtstrahlen im Augenblick der Füllung unterbrochen werden. The line 9 has at its end located in the pipe section 1 Diffuser 10, which directs the flow of liquid to the inner wall of the pipe section 1 leads. This prevents the light rays from being interrupted at the moment of filling will.

Aus F i g. 1 ist ferner ein Luft- oder Gaseinlaßrohr 11 zu ersehen; hierdurch kann das Innere des Rohrstückes 1 auf den gleichen Druck wie die durch die Leitung 8 ankommende Flüssigkeit gebracht werden. From Fig. 1 can also be seen an air or gas inlet pipe 11; This allows the inside of the pipe section 1 to the same pressure as that through the line 8 incoming liquid are brought.

Außerdem ist es mit Hilfe des Rohres 11 möglich, die Flüssigkeit aus dem Rohrstück 1 abfließen zu lassen, wenn die Drosselklappe 7 geschlossen ist, und andererseits das Rohrstück 1 wieder zu füllen, wenn sich die Drosselklappe 7 öffnet.It is also possible with the help of the tube 11 to remove the liquid to drain the pipe section 1 when the throttle valve 7 is closed, and on the other hand, to fill the pipe section 1 again when the throttle valve 7 opens.

Der Zylinder 2 ist vorzugsweise in der Höhe der beiden Fotozellen 5, 6 mit je einem Fenster 12 versehen, das durch einen Deckel 12 a abgedeckt ist. In F i g. 1 ist aus Gründen der Einfachheit lediglich der Deckel 12 a im unteren Teil des Zylinders 2 dargestellt. The cylinder 2 is preferably at the same height as the two photocells 5, 6 each provided with a window 12 which is covered by a cover 12 a. In Fig. 1 is only the cover 12 a in the lower for the sake of simplicity Part of the cylinder 2 shown.

Der Zylinder2 besteht aus einem undurchsichtigen Material, das die im Innern befindliche Vorrichtung vor äußerem Licht schützt. The cylinder2 is made of an opaque material, which the Protects the internal device from external light.

Die elektrische Schaltung, die nachstehend an Hand von F i g. 2 näher erläutert wird, ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse 13 untergebracht, an dessen Vorderseite 14 Steuerknöpfe 15 und 16 vorgesehen sind. The electrical circuit shown below with reference to FIG. 2 closer is explained is in the embodiment shown in Fig. 1 in the housing 13 housed, on the front 14 control buttons 15 and 16 are provided.

Die Vorderseite 14 weist ferner Lampen 17, 18 auf, die im Leuchtzustand anzeigen, daß die Druckknöpfe 15, 16 betätigt wurden. Die Einschaltung der ganzen Vorrichtung geschieht mit Hilfe des Schalters 19. The front side 14 also has lamps 17, 18 which are in the lighting state indicate that the push buttons 15, 16 have been operated. The involvement of the whole Device is done with the help of switch 19.

An der Rückseite des Gehäuses 13 treten die elektrischen Leitungen 20 aus, durch die die Flüssigkeitssteuerung, die Glühlampen und die Fotozellen mit dem Schaltkreis verbunden sind. Die Leitungen 21 und 22 gehen zu einem elektronischen Zeitkreis, der in der Figur nicht veranschaulicht ist. At the rear of the housing 13, the electrical lines occur 20, through which the liquid control, the light bulbs and the photocells with connected to the circuit. Lines 21 and 22 go to an electronic one Time cycle, which is not illustrated in the figure.

In F i g. 2 ist mit strichpunktierten Linien die im Gehäuse 13 der Fig. 1 untergebrachte Schaltung umgrenzt. In Fig.2 ist ferner das durchsichtige Rohrstück 1 dargestellt, weiterhin die Glühlampen 3, 4, die Fotozellen 5, 6, die elektrisch gesteuerte Drosselklappe 7, die ankommende und abgehende Leitung 8 bzw. 9, der Lufteinlaß 11 und der im Rohrstück 1 liegende Diffusor 10. In Fig. 2 is the dash-dotted lines in the housing 13 of the Fig. 1 housed circuit bounds. In Fig.2 is also the transparent Pipe section 1 shown, the light bulbs 3, 4, the photocells 5, 6, the electrically controlled throttle valve 7, the incoming and outgoing line 8 resp. 9, the air inlet 11 and the diffuser 10 located in the pipe section 1.

Wenn keine Messung durchgeführt wird, ist die Drosselklappe 7 geöffnet und läßt die Flüssigkeit durch das Rohrstück 1 strömen. When no measurement is carried out, the throttle valve 7 is open and allows the liquid to flow through the pipe section 1.

Soll gemessen werden, so wird der Knopf 15 betätigt (Augenblick to)> wodurch das Steuergitter eines bistabilen Multivibrators 24 an Masse gelegt wird. If you want to measure, button 15 is pressed (moment to)> whereby the control grid of a bistable multivibrator 24 is connected to ground.

Hierdurch wird eine Triode freigegeben, die das Relais 25 steuert. Das Relais 25 schließt die Drosselklappe 7. Durch Einlaß von Luft oder Gas durch die Leitung 11 wird der Abfluß der Flüssigkeit aus dem Rohrstück 1 bewirkt. Der freie Oberflächenspiegel der Flüssigkeit tritt hierbei im Augenblick t1 durch den Strahlenweg des von der Glühlampe 3 ausgesandten Lichtstrahles. Die Lichtstärke, die von der Fotozelle 5 registriert wird, ändert sich infolgedessen. Hierdurch wird der innere Widerstand der Fotozelle 5 in bekannter Weise geändert, so daß an der Ausgangsklemme der Fotozelle 5 eine Spannungsänderung auftritt.This releases a triode which controls relay 25. The relay 25 closes the throttle valve 7. By admitting air or gas the line 11 causes the outflow of the liquid from the pipe section 1. Of the The free surface level of the liquid passes through the at instant t1 Beam path of the light beam emitted by the incandescent lamp 3. The light intensity, which is registered by the photocell 5 changes as a result. This will the inner resistance of Photo cell 5 changed in a known manner, so that at the Output terminal of the photocell 5 a voltage change occurs.

Diese Spannungsänderung läßt einen elektronischen Kippkreis 26 in seine andere Schaltlage umkippen, so daß am Ausgang27 ein Impuls auftritt, der die Einschaltung eines elektronischen Zeitkreises 28 über den Kathodenverstärker 29 bewirkt. This voltage change leaves an electronic breakover circuit 26 in overturn its other switching position, so that a pulse occurs at output 27, which the Activation of an electronic time circuit 28 via the cathode amplifier 29 causes.

Der Zeitkreis 28 wird im Augenblick t1 eingeschaltet. Im Augenblick t2 ist der freie Oberflächenspiegel der aus dem Rohrstück 1 nach unten abströmenden Flüssigkeit so weit abgesunken, daß er durch den Strahlenweg des von der Glühlampe 4 ausgesandten und von der Fotozelle 6 aufgenommenen Lichtstrahles tritt. Infolgedessen ändert sich im Augenblick t2 die Ausgangsspannung der Fotozelle 6. The time circuit 28 is switched on at the moment t1. At the moment t2 is the free surface area of the downward flowing out of the pipe section 1 The liquid has sunk so far that it is through the beam path of the light bulb 4 emitted and recorded by the photocell 6 of the light beam occurs. Consequently the output voltage of the photocell 6 changes at the moment t2.

Diese Spannungsänderung läßt den Kippkreis 30 kippen, so daß am Ausgang 31 ein Impuls auftritt, der einerseits die Stillsetzung des Zeitkreises 28 über den Kathodenverstärker 32 und andererseits das Kippen des Multivibrators 24 bewirkt. Durch den Multivibrator 24 wird über das Relais 25 die Drosselklappe 7 geöffnet. Die durch die Drosselklappe 7 eingelassene Flüssigkeit ändert nunmehr das Niveau der freien Flüssigkeitsoberfläche im Innern des Rohrstückes 1. This change in voltage causes the breakover circuit 30 to tilt, so that at the output 31 a pulse occurs, which on the one hand the shutdown of the time circuit 28 over causes the cathode amplifier 32 and, on the other hand, the tilting of the multivibrator 24. The throttle valve 7 is opened by the multivibrator 24 via the relay 25. The liquid admitted through the throttle valve 7 now changes the level the free liquid surface inside the pipe section 1.

Nach einem sehr kurzen Zeitintervall in der Größenordnung vom Bruchteil einer Sekunde bis zu einigen Sekunden erreicht der freie Flüssigkeitsspiegel wiederum den Strahlenweg des von der Glühlampe 4 zur Fotozelle 6 gesandten Lichtstrahles. After a very short time interval on the order of a fraction one second to a few seconds the free fluid level again reaches the path of the light beam sent from the incandescent lamp 4 to the photocell 6.

Der Flüssigkeitsspiegel steigt anschließend weiter im Rohrstück 1, tritt durch den Strahlenweg des von der Glühlampe 3 zur Zelle 5 gesandten Lichtstrahles. The liquid level then rises further in pipe section 1, passes through the beam path of the light beam sent from the incandescent lamp 3 to the cell 5.

Hierdurch ändert sich erneut die von der Fotozelle 5 aufgenommene Lichtstärke, so daß am Ausgang der Zelle 5 wiederum eine Spannungsänderung auftritt Der Kippkreis 26 liefert infolgedessen an seinem Ausgang 33 einen Impuls, der dem Multivibrator 24 zugeführt wird, wodurch das Relais 25 erregt wird.As a result, the one recorded by the photocell 5 changes again Light intensity, so that a voltage change occurs again at the output of the cell 5 The trigger circuit 26 delivers a pulse at its output 33 as a result, which the Multivibrator 24 is supplied, whereby the relay 25 is energized.

Durch dieses Relais wird die Drosselklappe 7 geschlossen.The throttle valve 7 is closed by this relay.

Die Flüssigkeit beginnt dann wieder im Rohrstück 1 abzusinken, und der beschriebene Meßvorgang wiederholt sich. Es ist häufig erwünscht, zur Durchführung einer Messung den genannten Zyklus mehrfach zu durchlaufen; beispielsweise, um einen Mittelwert zu bilden oder um gewisse Änderungen im Flüssigkeitsdurchfluß zu beobachten. The liquid then begins to sink again in the pipe section 1, and the described measuring process is repeated. It is often desirable to carry out a measurement to run through the said cycle several times; for example, to get a To average or to observe certain changes in liquid flow.

Claims

Claims: 1. A method for determining the flow rate of a Line system through which liquid flows constantly, i.e. through g e k e n n -z e i c h n e t that initially the flow of liquid suddenly interrupted and a free surface level of the outflowing liquid is established that then, in a manner known per se, the time that the free surface level is measured is measured for the flow through one of two lying below the interruption point fixed reference points limited line distance required, and that finally the interrupted liquid flow is restored at least until the line between the two reference points is again filled with liquid has filled.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the line system has at least one partially transparent pipe section (1), further one provided on the inflow side to the transparent pipe section, Electrically controlled throttle valve (7) for sudden interruption of the liquid flow as well as a photoelectric one arranged in the area of the transparent pipe section Device (3, 4, 5, 6) for measuring the time that the free surface mirror for flowing through the line between the two fixed reference points needed.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the transparent Pipe section (1) of the line system above the photoelectric device with one to maintain the fluid pressure in the rest Line system at Air or gas inlet (11) serving to interrupt the liquid flow is.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the transparent Pipe section (1) of the line system is arranged essentially vertically.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the transparent Pipe section (1) of the line system in a cylinder (2) made of opaque material is housed, which has openings (12) for the introduction of light sources (3, 4) and photocells (5, 6) is provided.

Documents considered: German Patent No. 658173; U.S. Patent No. 2873714.