DE1201575B - Durchflußmesser mit einem in der Durchflußleitung angeordneten, strombeheizten und temperaturabhängigen Widerstand - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRTFT

Int. α.:

GOIf

Deutsche Kl.: 42 e-23/10

Nummer: 1201575

Aktenzeichen: C10784IX b/42 e

Anmeldetag: 19. Februar 1955

Auslegetag: 23. September 1965

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser zur Anzeige, Registrierung und selbsttätigen Integration geförderter Flüssigkeiten.

Es sind bereits Vorrichtungen zur Messung des Durchflusses bekannt, die aus einem in einem Rohr befindlichen Widerstand bestehen, der durch einen Strom beheizt wird und der sich abhängig von der Temperatur ändert, wobei der Heizstrom automatisch durch einen Umkehrmotor derart nachgeregelt wird, daß die Temperatur des Widerstandes um einen bestimmten Wert höher ist als die Temperatur der zu messenden Flüssigkeit, wobei dann der Heizstrom als Meßgröße der augenblicklichen Durchflußmenge dient.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch die Rotation des Motors der Durchflußmenge nicht proportional.

Würde die Durchflußmenge ζ. B. um den Faktor 2 ansteigen, so wäre der Wärmeverlust des Widerstandes zweimal so groß. Es wäre also notwendig, eine doppelt so große elektrische Leistung (Joulesches Gesetz) zuzuführen, um seine Temperatur auf dem gleichen Wert zu halten. Das heißt, daß der Strom mit \'2 multipliziert werden muß, da die elektrische Leistung dem Quadrat der Stromstärke proportional ist. Hieraus ergibt sich, daß unter diesen Umständen die Umdrehung des Motors im wesentlichen der Quadratwurzel der Durchflußmenge proportional wäre.

Auf diese Weise kann beim direkten Antrieb des Anzeigeorgans durch den Motor nur eine Kurve aufgezeichnet werden, die der Quadratwurzel der Durchflußmenge proportional ist, was jedoch keine Integration erlauben würde. Außerdem wäre der Maßstab des augenblicklichen Durchflusses unbequem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bekannter Vorrichtungen zu vermeiden. Der erfindungsgemäße Durchflußmesser ist dadurch gekennzeichnet, daß der Motor das Regelorgan für den Heizstrom unter Zwischenschaltung eines Steuermittels, wie einer Kurvenscheibe, angreift, deren Profil so beschaffen ist, daß die Rotation des Motors dem momentanen Durchfluß proportional ist und daß die Registrierung dieser Rotation mittels eines Kurvenschreibers erfolgt, der den gesamten Durchfluß aufzeichnet.

Der erfindungsgemäße Durchflußmesser hat den wesentlichen Vorteil, daß die Umdrehung des Motors der Durchflußmenge direkt proportional ist, so daß mit dem Motor direkt der Zeiger einer Anzeige- bzw. Registriervorrichtung betätigt werden kann. Die mit einer solchen Registriervorrichtung aufgenommene Durchflußmesser mit einem in der
Durchflußleitung angeordneten, strombeheizten
und temperaturabhängigen Widerstand

Anmelder:

Le Controle de Chauffe,

Bagneux, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Mittelweg 12

Als Erfinder benannt:
Raymond Laprand, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 19. Februar 1954 (1093 423) -

Kurve erlaubt auf einfache Weise eine direkte Intes5 gration der Durchflußmenge.

Um wechselnde Temperaturen der zu messenden Flüssigkeit zu berücksichtigen, ist vorzugsweise außer dem beheizten Widerstand ein Kompensationswiderstand vorgesehen, der ebenfalls beheizt wird und dessen Heizstrom auch automatisch geregelt wird.

Zweckmäßigerweise sind die Meßwiderstände in eine an sich bekannte Wheatstonesche Brücke eingefügt, deren Diagonalspannung den Umkehrmotor steuert.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung sind in der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele dargestellt.

F i g. 1 zeigt schematisch ein Heizelement in einem Leitungsstück, und zwar einen elektrischen Widerstand, der an eine Stromquelle angeschlossen ist;

Fig.2 und 3 zeigen einen senkrechten Schnitt (F i g. 2 in Achsrichtung, F i g. 3 senkrecht zur Achse) einer Ausführungsform für einen durch die Flüssigkeitsmenge beeinflußten elektrischen Widerstand;

F i g. 4 stellt schematisch eine Anordnung zur Flüssigkeitsmessung dar;

Fig.5 zeigt die Kurve des Stromverlaufes des Widerstandes in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsmenge;

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Fig. 6 ist ein Anordnungsschema einer Ausfüh- Die Vorrichtung zur Messung der Temperaturrungsform, bei der das Abmeßorgan proportional zur differenz, die die Leistung der elektrischen Kraft-Durchflußmenge verschoben wird; quelle regelt, ist beispielsweise in der folgenden Weise

F i g. 7, 8 und 9 betreffen drei Ausführungsformen, ausgebildet:

bei denen ein Hilfsstrom auf einen Wert gebracht 5 In der*Vorrichtung nach F i g. 4 ist der durch die

wird, der proportional der Durchflußmenge ist; Flüssigkeitsmenge beeinflußte Widerstand in einen

F i g. 10 zeigt das Schema einer Ausführungsform Zweig einer Wheatstonesche Brücke 4 eingeschaltet,

mit Zählwerk der Flüssigkeit; so daß sein Widerstand mit einem Bezugswert ver-

Fig. 11 ist die schematische Darstellung einer glichen werden kann. In der Diagonale der Wheat-

Anordnung mit einem zwischen zwei empfindlichen io stoneschen Brücke ist der Verstärker 5 angeordnet,

Widerständen in der Flüssigkeitsleitung angeordneten der einen Reversiermotor 6 speist, der über eine

elektrischen Heizwiderstand; Kurvenscheibe 7 und einen Hebelarm 8 den Läufer

F i g. 12 ist das Beispiel einer Anordnung zur Mes- eines regelbaren Rheostaten 9 führt, der damit der

sung mehrerer Flüssigkeitsströme; elektrische Stromstärke für den Strom zur Wheat-

F i g. 13 stellt schematisch eine Meßeinrichtung 15 stoneschen Brücke und damit die Stärke des Stromes

zur Ermittlung der Summe der Ausflußmengen in dem temperaturempfindlichen Widerstand 1 regelt.

mehrerer Leitungen dar. Der Motor 6 kann entweder direkt auf die Kurven-

Im einzelnen bezeichnet 1 einen elektrischen scheibe 7 oder unter Zwischenschaltung eines Unter-Widerstand innerhalb irgendeiner Durchflußleitung 3. Setzungsgetriebes einwirken.

Der elektrische Widerstand 1, der von der Tempe- 20 Durch die Zufuhr von Heizstrom einerseits und die

ratur abhängig ist, wird mit einem Strom beschickt, Kühlwirkung der Flüssigkeit andererseits nimmt der

wodurch er seine Temperatur gegenüber der der Widerstand 1 ein gewisses Temperaturgleich-

Flüssigkeit erhöht. gewicht Tr an, das über der Temperatur Tf der Flüs-

Andererseits ist dieser veränderliche Widerstand sigkeit liegt. Man stimmt nun die Werte der drei der Abkühlungswirkung der Flüssigkeit unterworfen, 25 anderen Widerstände der Wheatstoneschen Brücken die beispielsweise in Richtung des Pfeiles Fl strömt, so ab, daß sich ein Gleichgewicht für einen Widerwobei diese Abkühlung um so stärker ist, je größer standswert von 1 entsprechend einer festgesetzten die Geschwindigkeit der Flüssigkeit ist (die Abküh- Temperaturdifferenz Tr-Tf, z.B. auf 20° C, einlung ist dabei proportional der Strömungsgeschwin- stellt. Nimmt die Flüssigkeitsmenge zu, so sinkt der digkeit). 30 Widerstandswert von 1 ab, sein elektrischer Wider-Für eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit stand nimmt ab, damit wird das Gleichgewicht in der besteht ein Gleichgewicht zwischen der Abkühlung Brücke aufgehoben, und es beginnt ein Strom zum des veränderlichen elektrischen Widerstandes 1 und Verstärker S zu fließen. Letzterer speist den Motor 6, der Jouleschen Wärme, die von dem Heizstrom er- der sich zu drehen beginnt und auf den Rheostaten 9 zeugt wird. Man mißt die Durchflußmenge, indem 35 einwirkt bis zu dem Moment, in dem der neue Wert man die Stärke des elektrischen Heizstromes mißt, des durch den Widerstand 1 zirkulierenden Stromes wenn das Gleichgewicht zwischen der Temperatur wieder die Temperaturdifferenz Tr—Tf auf den festdes elektrischen Widerstandes 1 und der Flüssig- gesetzten Wert von 20° C gebracht hat. Die Ablesung keitstemperatur erreicht ist. Die Meßvorrichtung ent- am Amperemeter 10 gibt dann die Durchflußhält also einen Heizwiderstand, der dem Flüssigkeits- 40 menge an.

strom ausgesetzt ist und temperaturabhängig ist, und Diese Anordnung kann bei strömenden Medien mit

eine Meßvorrichtung, die selbsttätig auf die Leistung einer bekannten konstanten Temperatur angewendet

der elektrischen Kraftquelle 53 einwirkt, um eine werden. Aber im allgemeinen ist die Flüssigkeits-

Temperaturdifferenz aufrechtzuerhalten, die zwischen temperatur nicht konstant, und ihre Abweichungen

dem genannten Widerstand und der Flüssigkeit 45 beeinflussen die Messung. Um dem abzuhelfen, setzt

gegeben ist. man in der Leitung ein weiteres Element 11, das nur

Diese Organe sind dazu wie folgt im einzelnen aus- der Temperatur der Flüssigkeit gegenüber empfindgebildet: Der elektrisch beheizte Widerstand 1 lieh ist, ein und legt es in einen Zweig der Wheat-(s. Fig.2 und 3) besteht aus einer Wicklung von stoneschen Brücke, wodurch man also in jedem reinem Platindraht — Platin hat die geringste 50 Augenblick die Temperaturdifferenz Tr-Tf auf-Wärmeträgheit — auf einem durchbohrten Isolier- rechterhält, wie hoch auch die Temperatur Tf der körper 2, der in der Leitung 3 liegt, deren Strömlings- Flüssigkeit sein mag.

menge man prüfen will. Statt Platin ist jede andere Das Amperemeter 10 kann entweder ein Anzeige-Art von Metall verwendbar, dessen Widerstand sich gerät oder ein Registriergerät sein und eine Reguliermit der Temperatur ändert, z. B. aus Nickel, Kupfer 55 vorrichtung irgendwelcher Art enthalten, um die oder Eisen. Der Isolierkörper 2 kann aus Glimmer, Strömungsmenge einzustellen. Die durch das Ampere-Steatit oder irgendeinem anderen Isolierstoff bestehen. meter IO gemessene Stromstärke ist keine lineare Die dargestellte Form der Spule hat den Vorteil, daß Funktion der Durchflußmenge, und der Wert ist nicht dadurch die Messung von der Verteilung der Ge- etwa Null, wenn die Durchflußmenge gleich Null ist. schwindigkeiten der strömenden Flüssigkeit an ver- 60 F i g. 5 zeigt den Verlauf der Kurve dieses Stromes in schiedenen Stellen des Leitungsquerschnittes unab- Abhängigkeit von der Durchflußmenge. Man kann hängig ist. indessen eine Meßvorrichtung benutzen, die mit

Für die Herstellung des empfindlichen Widerstan- einem Amperemeter mit einer der Durchflußmenge

des 1 kann man auch einen Sinterkörper aus Metall- proportionalen Gradeinteilung ausgestattet ist.

oxyden als Halbleitern mit negativem Temperatur- 65 Nach einer Ausführungsform gemäß der Erfindung

koeffizienten verwenden, wodurch die Meßvorrich- erhält man eine Ableseskala, die der Durchflußmenge

tung von der Regelrichtung des Widerstandes und (Fig.6) proportional ist, wenn man der Kurven-

vom verwendeten Material unabhängig wird. scheibe 7 eine solche Form gibt, bei welcher jeder

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Änderung der Durchflußmenge eine proportionale standsdraht mit einem veränderlichen Abschnitt aus-Drehung des Motors entspricht. statten, um den Verschiebungsmaßstab des Läufers Das ist nur unter der Bedingung möglich, daß die zu vergrößern und damit die Ablesegenauigkeit im der Wheatstoneschen Brücke zugeführte Spannung Bereich der höheren Flüssigkeitsmengenwerte zu steistabil gehalten ist. 5 gern. Für die Strom- oder Spannungsregelung kann Zu diesem Zweck verwendet man einen Span- man z. B. auch veränderliche Spulen, variable Hilfsnungsstabilisator 12. Dadurch erreicht man eine strommagnetspulen oder Transformatoren mit vergenau vorbestimmte Stellung des beweglichen Kon- änderlicher Aufnahme oder einen Transformator mit taktes des Rheostaten 9 für einen Wert des durch die verschieblichem Kern verwenden. Brücke zirkulierenden Stromes und damit für einen io F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform zur Registriebestimmten Wert der Strömungsmenge. Die Kurve rung oder Zählung einer Flüssigkeitsmenge unter der Kurvenscheibe 7 bestimmt für jede Änderung der Verwendung von Spulen 21, 22, 23 in einem Hilfs-Strömungsmenge eine proportionale Drehung des Stromkreis zur Regelung des in der Wheatstoneschen Motors 6, der gleichzeitig dazu verwendet wird, über Brücke 4 fließenden Stromes, des den Zähler 20 ein Getriebe, Schneckenrad od. dgl. ein Schreibgerät 15 speisenden Stromes und des Stromes des Spannungsüber dem Diagramm 13 zu steuern, dessen Gradein- Stabilisators 12. Diese Spulen enthalten Hilfsspulen teilung proportional der Durchflußmenge ist. 24, 25 und 26, die durch die Gleichstromquelle 27 Gegebenenfalls kann nach F i g. 6 eine weitere Kur- (Gleichrichter) gespeist, durch die Rheostaten 28, 29, venscheibe 14 zur Steuerung eines Rheostaten 16 30, die mit den Hilsspulen in Serie geschaltet sind, über einen Hebel 15 angeordnet sein, um die am 20 geregelt und mittels Nockenscheiben 7, 17 und 14, Spannungsstabilisator 12 liegende Belastung auf einem deren Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen entfesten Wert zu halten. Die Registriervorrichtung kann spricht, betätigt werden. Die Verwendung der Hilfsauch noch eine Regelvorrichtung enthalten, durch strommagnetspulen, die veränderlich ist, gestattet die die die Strömungsmenge eingestellt wird. Verwendung von Rheostaten kleiner Abmessungen Vorrichtungen dieser Art sind besonders geeignet 25 und damit auch eines Motors 6 mit geringer Leistung, für ein Registriergerät, dessen Diagramm so aus- Fig.9 zeigt eine Variante der Registrier- oder planimetriert werden kann, daß man das Gesamt- Zählvorrichtung mit Transformatoren, die einen verergebnis für einen bestimmten Zeitabschnitt erhält. änderlichen Luftspalt und veränderliche Ankoppln vielen Fällen ist es erwünscht, direkt auf einem lung haben und nur geringe Steuerkräfte benötigen. Zähler Summenergebnisse verschiedener Durchfluß- 30 Das Bauelement 1 spricht auf den Flüssigkeitsanfall mengen zu erhalten. Man erreicht das durch Ersetzung an, Bauelement 11 wird durch die Temperatur der des Amperemeters 10 durch einen elektrischen Zähler Flüssigkeit beeinflußt; mit 5 ist wieder ein Verstärker, mit einer zweiten, durch einen Hilfsstrom gespeisten mit 6 ein Motor bezeichnet. Eine Einwirkung der Spule. Kurvenscheibe 7 auf den beweglichen Kernteil des Eine Vorrichtung nach der Erfindung, wie sie 35 Transformators 31 ändert die Spannung der Sekunschematisch in Fig.7 gezeigt ist, erlaubt eine sehr därseite 32 dieses Transformators. Der durch die genaue Gesamtzählung der Durchflußmessung. Hier Wheatstonesche Brücke fließende Strom wird autoist auf der Welle des Motors 6 eine dritte Kurven- matisch auf einen bestimmten Wert gebracht, um das scheibe 17 angebracht, die über einen Hebel 18 einen Gleichgewicht der Brücke wiederherzustellen. Die Rheostaten 19 steuert, der einen in dem Zähler 20 40 Verschiebung des beweglichen Kernstückes des nutzbar gemachten Hilfsstrom regelt. Durch ein Transformators 31 verändert im umgekehrten Sinne geeignetes Profil der Kurvenscheibe 17 gibt der Zäh- die Spannung der Sekundärwicklung 32, gegenüber ler 20 die durch die Leitung geflossene Flüssigkeits- der Spannung der Sekundärwicklung 33, die einen menge an. Der Hilfsstrom, der proportional der Flüs- Widerstand 34 speist, der dem der Wheatstoneschen sigkeitsmenge ist, kann auch ein Registriergerät be- 45 Brücke gleichwertig ist. Es ergibt sich daraus, daß tätigen, dessen Skala der Flüssigkeitsmenge entspricht. die Gesamtleistung, die vom Transformator 31 auf-Man kann ferner ein elektrisches Zählwerk mit genommen wird, wenig variiert. Falls erforderlich, zwei Spulen verwenden, von denen die eine direkt kann die Belastung des Spannungsstabilisators auf von dem durch die Wheatstonesche Brücke gehenden das Genaueste mittels der entsprechend gestalteten Strom und die andere von einem Hilfsstrom durch- 50 Kurvenscheibe 14 konstant gehalten werden, die über flössen wird, der durch den Regelwiderstand 19 auf den Hebel 15 auf den beweglichen Kern des Transeinen bestimmten Wert, und zwar mit Hilfe einer formators 34 einwirkt, dessen Sekundärwicklung 35 bestimmten Steuerungsbahn der Kurvenscheibe 17 über einen Widerstand 36 geschlossen ist. eingeregelt wird. Ebenso wird durch die Wirkung des Nockens 17 auf Da sich die Erfindung allgemein auf Einrichtungen 55 den beweglichen Eisenkern des Transformators 37 oben beschriebener Art beziehen soll, gleich, welche die Spannung der Sekundärspule 38 dieses Transforan sich bekannte Mittel dabei verwendet sind, wie mators 37 und dadurch der Wert des den Zähler 20 z. B. Verstärker oder Stromregler, so sei bemerkt, daß speisenden Hilfsstromes geändert, so daß die Anzeige der Verstärker 5 auch ein Elektronenröhrenverstär- des Zählers 20 auf Grund eines geeigneten Profiles ker oder ein Magnetverstärker sein könnte oder ein 60 des Nockens 17 proportional der Durchflußmenge ist. Spiegelgalvanometer mit Lichtquelle und photoelek- Durch Verwendung des Transformators mit verstelltrischen Zellen oder ein Galvanometer mit aperiodi- barem Eisenkern vermeidet man bewegliche Kontakte, scher Momentkontaktgabe oder auch ein hochemp- Die F i g. 10 zeigt schematisch ein Ausführungsfindliches Relais oder jedes andere Mittel zum Aus- beispiel eines Flüssigkeitsleistungszählwerkes in der gleich mit einer Wheatstoneschen Brücke, um den 65 Form einer Kombination verschiedener der vorbe-Motor 6 in geeignetem Sinne arbeiten zu lassen. schriebenen Einrichtungen sowie ein Zählwerk mit Ferner kann man die zur Regelung verwendeten mehreren Registriergruppen, von denen bestimmte Regelwiderstände 9, 16 und 19 mit einem Wider- vom Heizstrom selbst durchflossen werden. Diese

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Einrichtung enthält wie die gemäß F i g. 9 die Bau- stand durch zwei voneinander unabhängige Einheiten elemente 1 und 11, den Verstärker 5 und den ersetzen, wovon die eine heizt und die andere durch Motor 6. Die Einwirkung der Kurvenscheibe 7 auf die von der Flüssigkeit übertragene Wärme beeinden beweglichen Eisenkern des Transformators 39 flußt wird. Außerdem kann man den Heizstrom der ändert seinen Sekundärstrom, der nach Durchfließen 5 ersten Einheit automatisch derart regeln, daß der des Gleichrichters 40 die Gleichstromspule der Dros- Temperaturunterschied der zweiten Einheit gegensei 41 speist, die den in der Wheatstoneschen Brücke über der Flüssigkeit konstant gehalten wird. Durch fließenden Heizstrom speist und damit die in dem Verwendung gleicher Mittel lassen sich also Anzeige-, Fühlwiderstand aufgenommene elektrische Strom- Registrier- und Regelgeräte sowie Flüssigkeitsmenstärke kontrolliert. io genzähler erhalten.

Der Zähler 42, der die Gesamtftüssigkeitsdurch- Die Fig. 11 zeigt das Ausführungsbeispiel für eine

flußmenge messen soll, enthält vier Registriergrup- derartige Registrierung und Zählung einer Flüssigpen: die erste, 43, zur Messung einer Funktion K₁I² keitsmenge. Zwei temperaturbeeinflußbare Widerdes Heizstromes, die zweite, 44, zur Messung einer stände 50 und 51 sind in der strömenden Flüssigkeit Funktion K₂I des gleichen Heizstromes; die dritte, 15 beiderseits eines einfachen Heizwiderstandes 52 45, ruft eine konstante Einwirkung K₀ hervor, die angeordnet. Dieser erwärmt die Flüssigkeit während vierte, 46, eine variable Wirkung V, die dazu dient, ihres Durchflusses, und der Widerstand 51, neben die gewünschte Korrektur anzubringen, damit das dem Heizwiderstand 52, wird auf eine Temperatur Zählwerk als Endergebnis genaue Anzeigewerte gebracht, die höher ist als die der Flüssigkeit, d. h. ergibt. ao als die Temperatur des Widerstandes 50. Um diesen

Diese letzte Registriergruppe 46 wird auf den Temperaturunterschied konstant zu halten, muß man gewünschten Wert von der Sekundärspule des Trans- in dem Heizwiderstand 52 eine der Erhöhung der formators 47 gebracht, dessen Eisenkern über den Flüssigkeitsmenge entsprechend höhere Leistung abHebel 48 mittels Kurvenscheibe 49 mit dazu nehmen, und man kann somit die Flüssigkeitsdurchgeeignetem Profil vom Motor 6 aus verstellt wird. 25 flußmenge dadurch messen, daß man den Heizstrom

Bei Betrachtung der Fig.5, die den Heizstrom- des Widerstandes 52 mißt, der erforderlich ist, um verlauf / abhängig vom Einfluß durch die Flüssig- einen festgelegten Temperaturunterschied zwischen keitsströmung zeigt, stellt man fest, daß diese den temperaturempfindlichen Widerständen 50 und Menge Q eine algebraische Funktion ist: 51 konstant zu halten.

30 Die temperaturempfindlichen Widerstände 50 und

Q = K₁I² + K₂I + K₀+ V, 51 sind innerhalb der Wheatstoneschen Brücke ange

ordnet, deren andere Widerstände auf derartige

wobei K₀ eine Konstante und V einen variablen Kor- Werte eingestellt sind, daß die Brücke auf den festrektionswert darstellt. In der Praxis kann man fest- gelegten Temperaturunterschied zwischen den beiden stellen, daß die Summe der drei ersten Werte ein der 35 temperaturbeeinflußbaren Widerständen 50 und 51 Wirklichkeit sehr nahekommendes Resultat und der abgeglichen ist. Wird das Gleichgewichtsverhältnis veränderliche Korrektionsbegriff V einen relativ sehr der Wheatstoneschen Brücke gestört, so fließt ein geringen Wert ergibt. Strom in den Verstärker 5, dieser setzt den Motor 6

Die Vorrichtung gemäß F i g. 10 enthält keinen in Betrieb, wodurch sich die Kurvenscheibe 7 dreht beweglichen Kontakt, sondern Transformatoren mit 40 und mittels des Hebels 8 auf den Kontakt des Regelbeweglichem Kern mit kleiner Leistung, deren Bedie- Widerstandes 9 wirkt, wodurch der den Widerstand nung durch einen Motor 6 und einen Verstärker 5 52 durchfließende Strom entweder verstärkt oder vermit geringer Leistung erfolgt. Es ist bemerkenswert, ringert wird, bis das Gleichgewicht der Brücke wieder daß die dritte Zählgruppe 45 wegfallen kann und daß hergestellt ist. Bei Anwendung einer durch den Stadie vierte, 46, so geregelt werden kann, daß ihre Wir- 45 bilisator 12 konstanten Spannung erhält man eine kung der Formel K₀ + V entspricht. Außerdem sehr gut festgelegte Ausgangsstellung des beweglichen können die beiden Gruppen 43 und 44 praktisch zu Kontaktes des Rheostaten 9 für einen Wert des den einer einzigen Gruppe zusammengefaßt werden, die Widerstand 52 durchfließenden Stromes und im Andie Summe .K₁/² + K₂I ergibt. Die für die verschie- Schluß daran für einen Wert der Flüssigkeitsdurchdenen Zählwerkgruppen nötige konstante Netzspan- 50 flußmenge.

nung erhält man durch den Spannungsregler 12 klei- Gibt man der Kurvenscheibe 7 ein Profil, durch

ner Leistung. welches der Motor 6 eine zur Durchflußmenge pro-

Selbstverständlich kann ein Zählwerk mit meh- portionale Drehung ausführt, kann man von der reren Zählwertgruppen, wovon einige vom Heizstrom Motorwelle auch den Schreiber des Schreiborgans selbst durchflossen sind, in den vorbeschriebenen und 55 für das Diagramm 13 mit einer zur Durchflußmenge durch die in den F i g. 4 und 6 bis 9 dargestellten Ein- proportionalen Gradeinteilung steuern,
richtungen verwendet werden. Ebenso kann die durch Eine weitere, von dem Motor 6 angetriebene Nok-

F i g. 10 dargestellte Vorrichtung in Kombination kenscheibe 17 verstellt mittels des Hebels 18, den mit den vorbeschriebenen Einrichtungen zur Anzeige, Kontakt des Rheostaten 19, der einen Nebenstrom Regelung und Registrierung verwendet werden. 60 zur Speisung des Zählers 20 regelt, dessen Anzeige

Die vorbeschriebenen und in der Flüssigkeitslei- der Durchflußmenge proportional ist. Ein dritter tung mit Fühlwiderstand 1 ausgestatteten Vorrichten- Nocken 14 wirkt über den Hebel 15 auf den Rheogen und die selbsttätige Regelung des den Wider- staten 16, um, falls erforderlich, die Belastung des stand 1 durchfließenden Heizstromes, um seinen Spannungsstabilisators 12 konstant zu halten.
Temperaturunterschied gegenüber der Flüssigkeit 65 An Stelle von Rheostaten können auch andere konstant zu halten, reichen in der Regel aus und Stromregler, z.B. Drosseln mit Sättigungsspule ergeben zufriedenstellende Resultate. Man kann gemäß Fig. 9, verwendet werden. Vorrichtungen jedoch auch in jeder dieser Vorrichtungen den Wider- gemäß Erfindung können auch so ausgebildet sein,

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daß eine Folge von Messungen verschiedener Durchflußmengen in mehreren Leitungen unter Verwendung eines Anzeigemeß- oder Schreibegerätes der einen oder der anderen vorstehend behandelten Ausführungsarten möglich ist. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform für die Registrierung von drei Durchflußmengen ist in F i g. 12 dargestellt.

Gemäß diesem Beispiel enthält jede Rohrleitung durch die Mengen I₁, I₂ und I₃ beeinflußbare Elemente und temperaturempfindliche Elemente U₁, H₂ und H₃. Die mit diesen Elementen und ihren zusätzlichen Widerständen gebildeten Wheatstoneschen Brücken 4₁₅ 4₂ und 4₃ sind an den Schalter 50 angeschlossen, wodurch diese nacheinander gespeist werden und die Verbindung mit der Diagonale dieser Wheatstoneschen Brücken mit dem Verstärker 5 hergestellt werden kann.

Nach der in F i g. 12 gezeigten Stellung des Umschalters 60 ist die Wheatstonesche Brüdke 43 angeschaltet, und ihre Diagonale ist mit dem Verstärker 5 ao verbunden, der den das Regelorgan 9 über den Nocken 7 und den Hebel 8 steuernden Motor 6 speist. Bei hergestelltem Gleichgewicht zeigt das Registriergerät 13 den Wert der Durchflußmenge des zutreffenden Rohres an. Falls erforderlich, dient ein zweiter Nocken 14 mit dem Hebel 15 zur Steuerung des Organs 16, um die Belastung des Spannungsstabilisators 12 konstant zu halten. Wie bei den vorstehend beschriebenen Einrichtungen erwähnt, können auch die in Fig. 12 gezeigten Regelorgane 9 und 16 statt Rheostaten etwa verstellbare Nebenstrom-Magnetdrosseln oder Transformatoren mit verstellbarem Kern verwendet werden.

Der Schalter 60 wird selbsttätig durch den Motor geschaltet, der gleichzeitig den Ablauf des Diagrammes bewirkt. Die geringe Wärmeträgheit der temperaturempfindlichen Elemente I₁, I₂, I₃ und die hohe Ansprechgeschwindigkeit des Verstärkers 5 und des Motors 6 gestatten das Gleichgewicht in kurzer Zeit herzustellen. Ein derartiges Mehrfach-Registriergerät ergibt eine wesentliche Einsparung gegenüber mehreren Registriergeräten mit nur einer Kurve. Falls das Gerät nur ein Anzeigegerät ist, wird der Umschalter 60 von Hand bedient.

Für bestimmte Anlagen ist eine Anzeige der Summe der Durchflußmengen in einer Mehrzahl von Leitungssträngen erwünscht, ohne eine Mehrzahl besonderer Geräte zu benötigen. Dies ist auch beim Messen einer großen Durchflußmenge der Fall, wenn nur auf geringere Mengen geeichte Geräte zur Verfügung stehen.

Bei der für solche Fälle gedachten Ausführungsform nach F i g. 13 speist die Hauptleitung 61, deren Durchflußmenge man messen will, mehrere Nebenröhren, beispielsweise 61_a, 6I₆ und 61_C, die mit den durch die Menge beeinflußbaren Elementen I₀, I₆, l_c und den temperaturempfindlichen Elementen H₀, H₆, 11,. ausgerüstet sind. Eine Wheatstonesche Brücke ist aus den jeweils in Serie geschalteten drei mengebeeinflussenden Elementen l_a, I₆, l_c und den drei temperaturempfindlichen Elementen H₀, H₆, ll_c gebildet und die Diagonale der Brücke mit dem Verstärker 5 zur Speisung den den Nocken 7 antreibenden Motor 6 verbunden. Durch den von dem Hebel 8 gesteuerten Regler 9 wird der Heizstrom des empfindlichen Elementes auf einen zur Wiederherstellung des Gleichgewichts der Brücke passenden Wert eingeregelt.

Der Wert des Amperemeters 10 gibt die mittlere Durchflußmenge der drei Nebenröhren 61_ß, 6I₆ und 61_C an, wovon man dann die Durchflußmengen der Hauptleitung abziehen kann. Die Messung wird dadurch genauer, daß man einerseits die zusätzlichen Widerstände der Wheatstoneschen Brücke für einen Temperaturunterschied zwischen mengenbeeinflußten und temperaturempfindlichen Elementen eicht, z. B. Tr-Tf auf 10⁰C begrenzt, wodurch die Kurve des Heizstromes in Abhängigkeit von der Durchströmungsmenge (F i g. 5) sich einer Geraden nähert, andererseits durch die Anordnung der Nebenröhren 61_a, 6I₆ und 61,. und deren Anschluß an das Hauptrohr 61, so daß die einzelnen Mengen sich annäherd gleichen. Mit Einrichtungen der oben beschriebenen Art kann man auch die Mengen anzeigen oder auf einem Zählwert addieren.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Durchflußmesser mit einem in der Durchflußleitung angeordneten, strombeheizten und temperaturabhängigen Widerstand, dessen Heizstrom automatisch durch einen Umkehrmotor über ein Steuerorgan derart geregelt wird, daß die Temperatur des Widerstandes um einen vorbestimmten Betrag oberhalb der Temperatur der zu messenden Flüssigkeit liegt, wobei der Heizstrom als Meßgröße für die momentane Durchflußmenge dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) das Regelorgan für den Heizstrom unter Zwischenschaltung eines Steuermittels, wie einer Kurvenscheibe (7), angreift, deren Profil so beschaffen ist, daß die Rotation des Motors dem momentanen Durchfluß proportional ist und daß die Registrierung dieser Rotation mittels eines Kurvenschreibers (13) erfolgt, der den gesamten Durchfluß aufzeichnet.

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für wechselnde Temperatur der zu messenden Flüssigkeit außer dem beheizten Widerstand (1) ein Kompensationswiderstand (11) vorgesehen ist, der ebenfalls beheizt wird und dessen Heizstrom auch automatisch geregelt wird.

3. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem ersten beheizten Widerstand (51) zur Messung der momentanen Durchflußmenge und dem zweiten beheizten Widerstand (50) zur Kompensation des Temperatureinflusses ein dritter beheizter Widerstand (52) vorgesehen ist, dessen Heizstrom ebenfalls von dem Umkehrmotor (6) regelbar ist (Fig. 11).

4. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Wheatstonesche Brücke verwendet wird, von deren Diagonalspannung der Umkehrmotor (6) steuerbar ist.

5. Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Spannungsregler (12) in die Speiseleitung der Wheatstoneschen Brücke eingeschaltet ist.

6. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrmotor (6) über ein Regelorgan (19) einen Hilfsstrom proportional zur momentanen Durchflußmenge steuert und ein Stromzähler (20) das Zeitintegral dieses Hilfs-

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Stromes und damit die gesamte Durchflußmenge mißt (Fig.7).

7. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregler in an sich bekannter Weise als Widerstände (9,16,19) ausgebildet sind.

8. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregler in an sich bekannter Weise als Magnetverstärker (21, 22, 23) mit Eisenkern und Steuerwicklungen (24, 25, 26) ausgebildet sind, deren Strom durch vom Umkehrmotor (6) betätigte Stellwiderstände (28, 29, 30) geregelt wird (Fig. 8).

9. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregler als Transformatoren (31, 34, 37) mit beweglichen Kernteilen ausgebildet sind, deren Luftspalte und Kopplungsfaktor vom Umkehrmotor (6) verstellt werden (F i g. 9).

10. Durchflußmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierende Stromzähler (42) vier Spulen besitzt, von denen die erste (43) proportional dem Quadrat des Heizstromes, die zweite (44) direkt proportional dem Heizstrom, die dritte (45) entsprechend einem

konstanten Wert K_ü und die vierte entsprechend einem Korrekturwert V auf den Zähler (43) einwirken (Fig. 10).

11. Durchflußmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Spule (46) von der Sekundärspule eines Transformators (47) gespeist wird, dessen Luftspalt und Kopplungsfaktor vom Umkehrmotor (6) verstellt werden.

12. Durchflußmesser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung bzw. Registrierung des momentanen Durchflusses in mehreren Leitungen ein Umkehrmotor (6) nacheinander in die Diagonalzweige mehrerer Wheatstoneschen Brükken (4_V 4₂, 4₃) eingeschaltet wird (F i g. 12).

13. Durchflußmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Messung mit mehreren Brückenschaltungen (4_X, 4₂, 4₃) die Umschaltung durch einen automatischen Schalter (60) erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 357100, 823 797,

854105, 916 592;

USA.-Patentschriften Nr. 2207423, 2412471,

2552017.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

S09 688/200 9.65 ® Bundesdruckerei Berlin