DE1473019C - Volumetric flow meter with no moving parts - Google Patents
Volumetric flow meter with no moving partsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen volumetrischen Durchfiußmesser ohne bewegliche Teile mit wenigstens zwei Leitungen verschiedenen Durchmessers, einer am Eingang angeordneten Vorrichtung, die das durch eine Leitung mit kleinerem Durchmesser hindurchströmende Medium in einen wirbelnden Zustand versetzt, und mit einem Meßfühler, der so weit stromabwärts von der Verwirbelungsvorrichtung angeordnet ist, daß er die Frequenz der Präzession des Niederdruckzentrums des Wirbels des in die erweiterte Leitung übetretenden Mediums anzeigt.The invention relates to a volumetric flow meter without moving parts with at least two pipes of different diameters, one arranged at the entrance device, which flows through a conduit with a smaller diameter Medium put in a swirling state, and with a probe that so far arranged downstream of the swirler is that it increases the frequency of precession of the low pressure center of the vertebra of the into the expanded Line of overflowing medium.
Diese bekannte Gattung von volumetrischen Durchflußmessern vermeidet die Nachteile der bekannten volumetrischen Durchflußmesser, die mit bewegten Teilen wie Turbinenläufern, Flügelrädern od. dgl. arbeiten.This known type of volumetric flow meter avoids the disadvantages of the known volumetric flow meters that move with Parts such as turbine rotors, impellers or the like. Work.
Ein bisher bekanntgewordenes Ausführungsbeispiel solcher volumetrische Durchflußmesser ohne bewegliche Teile benutzt nun als Verwirbelungsvorrichtung eine in die erste Leitung von kleinerem Durchmesser eingeschaltete Spiralkammer. Dieser Spiralkammer wird das zu messende Medium durch einen tangential eintretenden Leitungsabschnitt zugeführt und tritt dann an zentraler Stelle axial aus, bevor es in die größeren Durchmesser aufweisende Leitung übertritt. Die bei diesem bekannten Durchflußmesser erforderliche Spiralkammer hat einen Durchmesser, der die Durchmesser beider Leitungen erheblich überschreitet, und überdies tritt auch eine Umlenkung des zu messenden Stromes ein.A previously known embodiment of such a volumetric flow meter without moving parts now uses one in the first conduit of a smaller one as a swirl device Diameter of the activated spiral chamber. The medium to be measured passes through this spiral chamber a tangentially entering line section is supplied and then exits axially at a central point, before it crosses into the larger diameter line. The in this known flow meter The required spiral chamber has a diameter that matches the diameter of both pipes significantly exceeds, and moreover a deflection of the current to be measured also occurs.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Verwirbelungsvorrichtung zu vereinfachen, Durchmessererhöhungen und Umlenkungen zu vermeiden und gleichzeitig die Meßeigenschaften zu verbessern.The present invention has set itself the task of simplifying the swirling device, increases in diameter and deflections to avoid and at the same time to improve the measurement properties.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen, daß die stromaufwärts von dem Meßfühler angeordnete Verwirbelungsvorrichtung aus im Leitungsinneren fest angebrachten Leitflächen besteht.To solve this problem, the arrangement is made so that the upstream swirling device arranged by the sensor and firmly attached inside the line Consists of guide surfaces.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird vorgesehen,' daß der stromaufwärts von der Durchmessererweiterung liegenden engeren Leitung stromaufwärts eine die Verwirbelungsvorrichtung aufnehmende, erweiterte Leitung vorgeschaltet ist, die den: gleichen Durchmesser hat, wie die stromabwärtige, erweiterte Leitung zum Auslassen des Mediums. Γ 'According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the upstream upstream of the enlarged diameter is a swirling device receiving, extended line is connected upstream, which has the same diameter as the downstream, extended line for discharging the medium. Γ '
Zweckmäßige . Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen. Appropriate. Refinements and developments emerge from the attached subclaims.
Die erfindungsgemäße; Ausgestaltung hat gegenüber
einer tangential angeströmten Spiralkammer den Vorteil, daß der Durchflußmesser in jede normale, durchgehende Leitung mit im weiten Bereich
beliebigem Durchmesser einfach eingebaut werden kann. Ein wichtiger Vorteil liegt auch darin, daß die
fest im Leitungsinneren angebrachten Leitflächen zu einer linearen Beziehung zwischen der Frequenz der
Präzession des Niederdruckzentrums des Wirbels und der Geschwindigkeit des Durchflußmediums führen.
Bei Verwendung eines tangentialen Einlasses ist eine solche lineare Beziehung nicht in ausreichendem
Maß verwirklicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt darin, daß die
festen Leitflächen auch zu einem im wesentlichen konstanten Verhältnis zwischen der Strouhalzahl und
der Reynoldszahl führen, wobei dieses Verhältnis für Wasser und Luft das gleiche ist. Bei Benutzung
eines Tangentialeinlasses ändert sich demgegenüber die Strouhalzahl bei verschiedener Reynoldszahl.
Während bei Verwendung eines Tangentialeinlasses der Strömungswinkel des Mediums sich mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten und für Wasser und Luft ändert, bleibt der Strömungswinkel bei
Verwendung von festangebrachten Leitflächen für alle Geschwindigkeiten und auch für Wasser undThe inventive; The embodiment has the advantage over a spiral chamber with a tangential flow that the flow meter can be easily installed in any normal, continuous line with a wide range of any diameter. Another important advantage is that the guide surfaces fixedly attached to the interior of the line lead to a linear relationship between the frequency of precession of the low-pressure center of the vortex and the speed of the flow medium. Such a linear relationship is not sufficiently realized when a tangential inlet is used. Another advantage of the design according to the invention is that the fixed guide surfaces also lead to an essentially constant ratio between the Strouhal number and the Reynolds number, this ratio being the same for water and air. When using a tangential inlet, on the other hand, the Strouhal number changes with different Reynolds numbers.
While the flow angle of the medium changes with different speeds and for water and air when using a tangential inlet, the flow angle remains the same for all speeds and also for water and air when using fixed guide surfaces
ίο Luft der gleiche.ίο air the same.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigtAppropriate refinements and developments emerge from the attached subclaims.
The invention is explained with reference to the drawings. It shows
Fig. 1 eine schematische Ansicht des volumetrischen Durchflußmessers nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 is a schematic view of the volumetric flow meter according to the present invention,
F i g. 2 eine schematische Ansicht des das Medium leitenden Rohres mit daran angesetzter Rohrerweiterung, F i g. 2 a schematic view of the pipe conducting the medium with a pipe extension attached to it,
Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsformen des Rohraufbaues und3 and 4 further embodiments of the Pipe structure and
Fig. 5, 6, 7 und 8 Meßfühler zur Verwendung beim volumetrischen Durchflußmesser nach der vorliegenden Erfindung.Figures 5, 6, 7 and 8 are sensors for use in the volumetric flow meter of the present invention Invention.
In F i g. 1 ist schematisch der Aufbau des volumetrischen Durchflußmessers nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine ein Medium enthaltende Leitung 20 und eine weitere Leitung 22 sind durch eine Erweiterung 24 miteinander verbunden, die aus einem rechtwinklig zur Leitpng 20 angesetzten Rohrteil bestehen kann. Die Erweiterung 24 kann jedoch auch konisch an die Leitung 20 angesetzt sein (Fig. 2).In Fig. Fig. 1 is a schematic structure of the volumetric flow meter according to the present invention Invention shown. A line 20 containing a medium and a further line 22 are through an extension 24 connected to one another, which consists of a pipe part attached at right angles to the Leitpng 20 can exist. The extension 24 can, however, also be attached to the line 20 conically (Fig. 2).
Innerhalb der ersten Leitung 20 sind aus Schaufel- oder Flügelkörpern bestehende Leitflächen 26 angeordnet, um das durch die Leitung 20 strömende Medium in eine wirbelnde Bewegung zu versetzen.Within the first line 20 there are guide surfaces 26 consisting of blade or wing bodies arranged to put the medium flowing through the line 20 in a swirling motion.
Die zur Verwirbelung dienenden Leitflächen können, wie bereits ausgeführt wurde, aus festen Schaufeln bestehen, die innerhalb der Leitung 20 angebracht sind; es kann sich auch um Leitungswindungen handeln oder um Flügel, die an der Innenfläche der Leitung 20 fixiert sind. Beim Betrieb des volumetrischen Durchflußmessers nach der vorliegenden Erfin-.,, dung hat sich herausgestellt, daß die Linearität de? Gerätes, d. h. also die lineare Beziehung zwischen ; Geschwindigkeit und Frequenz, von der Bauweise der Leitflächen abhängt. Ein linear arbeitendes Gerät erhält man dann, wenn feste Schaufeln mit einem gegebenen Austrittswinkel bezüglich der Leitungsachse verwendet werden. Meßfühler 28 sind bezüglich der Leitflächen 26 so angebracht, daß. sie die Drehung oder Frequenz der fortschreitenden Wirbelbewegung des Mediums abfühlen bzw. feststellen können. : "The guide surfaces used for turbulence can, as already stated, consist of solid blades exist, which are mounted within the conduit 20; it can also be turns of the line or wings fixed to the inner surface of conduit 20. When operating the volumetric Flow meter according to the present invention -. ,, dung has been found that the linearity of the? Device, d. H. so the linear relationship between; Speed and frequency, on the construction depends on the guide surfaces. A linear working device is obtained when fixed blades with a given exit angle with respect to the pipe axis can be used. Sensors 28 are attached to the guide surfaces 26 so that. they the Sense or determine the rotation or frequency of the progressive vortex movement of the medium be able. : "
Durch die 8μβ Leitflächen bestehende Verwirbelungsvorrichtung wird, dem Medium eine Verwirbelungskomponente erteilt, indem Druckenergie in kinetische Energie umgeführt wird; das auf diese Weise verwirbelte Medium wird daraufhin, wie sich insbesondere aus Fig. 1 und 2 ergibt, einer Leitung mit sich veränderndem Querschnitt zugeführt. Das auf diese Weise verwirbelte und innerhalb der Leitung geführte Medium nimmt einen Zustand hydrodynamischer Instabilität ein, wobei das Niederdruckzentrum des verwirbelten Mediums mit bestimmter Fre-The turbulence device created by the 8μβ guide surfaces is given a turbulence component to the medium by converting pressure energy into kinetic Energy is diverted; the medium swirled in this way will then, as in particular from Fig. 1 and 2 results, fed to a line with a changing cross section. That on Medium swirled in this way and carried within the line adopts a state of hydrodynamic Instability, whereby the low pressure center of the fluidized medium with certain fre-
Claims (10)
anzuzeigen. Der Meßfühler wird vorteilhafterweise In F i g. 2 ist ein volumetrischer Durchflußmesser in Berührung mit dem in der Leitung befindlichen dargestellt, bei welchem die Erweiterung 24 in koni-Medium gebracht, wobei piezoelektrische Kristalle, 15 scher Form an die Leitung 20 angesetzt ist und in die mit Membrankörpern arbeitende Druckwandler Leitung 22 übergeht. Auf diese Weise erzielt man u.dgl. eingesetzt werden können, um die Druck- eine allmähliche Erweiterung des Querschnitts und Schwankungen aufzuzeigen. Es sind auch geschwin- damit eine Verringerung des Druckabfalls, welchem cfigkeitsempfindliche Geräte, wie Anemometer ver- das Medium ausgesetzt ist, wenn es von einer Leiwendbar, um die Geschwindigkeitsschwankungen des 20 tung mit kleinerem Querschnitt abrupt in eine Lei-Mediums zu messen. In gleicher Weise können tem- tung größeren Querschnitts geführt wird,
peraturempfindliche Geräte, wie Thermoelemente In Fig. 3 ist ein volumetrischer Durchflußmesser " u. dgl. eingesetzt werden, um die Temperaturschwan- dargestellt, bei dem die das Medium zum erfindungskungen des in einer Präzessionsbewegung geführten gemäßen Gerät führende Leitung den gleichen Mediums anzuzeigen. Die druck- (F i g. 5), geschwin- 25 Durchmesser hat wie die Leitung, welche das Medium digkeits- (Fig. 6 und 7) und temperaturempfind- vom erfindungsgemäßen Durchflußmesser ableitet, liehen Meßfühler (Fig. 8) sind in der Zeichnung Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindargestellt. . dung ist die zweite Leitung 22 mit der als AuslaßDue to the aforementioned precession movement of the cross-section between the first line, there are speed, pressure and temperature fluctuations in the medium, as z. B. the pressure in good measurement results; In addition, the center of the swirled medium has been found to be less than that a swirl without disturbance at any other, arbitrary point of the medium. In the event of an angular position relative to the line determined or impaired in the precession movement, the target can be changed if the guide surfaces 26 are then applied at a point between the maximum and minimum values of the line within the range. Pressure-sensitive sensors 28 are more suitable two diameters upstream of the widening, the frequency of the turbulence precession is the range of the conduit,
to display. The sensor is advantageously shown in FIG. 2 shows a volumetric flow meter in contact with the one located in the line, in which the extension 24 is brought into conical medium, piezoelectric crystals, 15 shear shape being attached to the line 20 and merging into the pressure transducer line 22, which operates with membrane bodies. In this way, the like can be used to show the pressure, a gradual widening of the cross-section and fluctuations. There is also a rapid decrease in the pressure drop to which sensitive devices, such as anemometers, are exposed to the medium when it is reversible to abruptly measure the velocity fluctuations of the smaller cross section into a medium. In the same way, tempering of larger cross-sections can be carried out,
Temperature sensitive devices, such as thermocouples In Fig. 3, a volumetric flow meter and the like are used to display the temperature fluctuations in which the line leading the medium to the device guided in a precession movement is indicated. The pressure - (F i g. 5), has a speed like the line that derives the medium digkeits- (Fig. 6 and 7) and temperature-sensitive from the flow meter according to the invention, borrowed sensors (Fig. 8) are in the drawing In the illustrated embodiment of the invention, the second line 22 is used as the outlet
des Druckverlustes, welcher durch die Leitflächen 26Line 22 (Fig. 1) may be provided to share 65 claims:
the pressure loss caused by the guide surfaces 26
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