DE1473083A1

DE1473083A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und Anzeige kleiner Gas- und Fluessigkeitsstroeme

Info

Publication number: DE1473083A1
Application number: DE19621473083
Authority: DE
Inventors: Hupe Dr-Ing Klaus Peter
Original assignee: HUPE DR ING KLAUS PETER
Current assignee: HUPE DR ING KLAUS PETER
Priority date: 1962-10-13
Filing date: 1962-10-13
Publication date: 1968-11-07

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und Anzeige kleiner Gas- und Flüssigkeitsströme, Die exakte Bestinmung kleiner Gas- und Flässigkeitsmengen bereitet, wenn Messung und Anzeige kontinuierlich vorgenommen werden sollen und hohe Anspruche an die Meßgenauigkeit gestellt werden, erhebliche Schwierigkeiten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur kontinuierlichen Messung und Anzeige kleiner Gas- und Pltlssigkeitsströme sowie eine dazugehörige Vorrichtung.
Erfindungsgemäß wird der zu messende Stoffstrom an einer geeigneten Stelle der Apparatur in Volumina gleicher Größe zerteilt und die in der Zeiteinheit entstehenden Teilvolumina gezählt.
Das Produkt aus Teilvolumen und der Anzahl der Teilvolumina pro Zeiteinheit ist gleich dem zeitlichen Volumenstrom.
Ist der Stoffstrom ein Gas, so wird er zur Herstellung der Xeilvolumina erfindungsgemäß von unten in ein mit einer Flussigkeit gefUlltes Gefäß eingeleitet, wobei die Eintrittsstelle erfindungagemäß als Kapillarduse ausgebildet ist, sodaß Blasen gleichen Volumeninhaltes entstehen (Abb.1). Erfindungsgemäß wird als Flüssigkeit, in der die Blasen aufsteigen, eine solche mit großer Dichte (z. B. Tetrachlorkohlenstoff) verwendet, weil dann Änderungen der Dichte des Gasstromes nur unmerklich die Größe der entatehenden Blasen beeinfluesen. Um bei Ausbleiben des Gasstromes zu verhindern, daß die Flüssigkeit durch die DUse ausläuft, wird die Kapillare erfindungsgemäß kurs vor der Austrittsöffnung mit einer Einschnürung versehen, deren Größe im bestimmten Verhältnis zur Oberflächenspannung der Flüssigkeit steht.
Zur Zählung der aus der Düse in der Zeiteinheit austretenden Blasen wird ein photoelektrisches System verwendet, das erfindungsgemäß in folgender Weise arbeitet: Das im übrigen lichtundurchlässige Flüssigkeitsgefäß wird an zwei sich gegenüberliegenden Stellen mit Fenstern versehen (Abb.1).
Durch einee der Fenster wird ein Lichtstrahl geleitet, dessen Brennpunkt an die Stelle oberhalb der Austrittsdüse fällt, an der die entstehenden Blasen sich gerade von der Düsenöffnung gelöst haben. Von hier aue fällt er durch das zweite Fenster aui ein lichtempfindliches Element (Photoelement oder Photowiderstand).
In Augenblicken, in denen der Brennpunkt blasenfrei ist, kann der Lichtstrahl ungehindert durch die Flüssigkeit hindurchtreten, während er bei Vorhandensein einer Blase infolge Lichtbrechung-und diffusion eine Intensitätsänderung erfährt.
Die Intensitätsschwankungen des Lichtstrahles haben die gleiche Prequenz wie die entstehenden Blasen, sodaß im Stromkreis des lichtempfindlichen Blemees ein mit dieser Frequenz pulsierender Gleichstrom hervorgerufen wird. Dieser Gleichstrom wird in eine der Frequenz linear proportionale Gleichspannung umgeformt, und diese mit einem geeigneten Galvanometer gemessen. Die Skala des Galvanometers wird z.B. in ml/min geeicht und gestattet die direkte Ablesung des pro Zeiteinheit fließenden Volumenstromes.
Handelt es sich bei dem Stoffstrom um eine Flüssigkeit, so wird diese zur Anwendung de.s beschriebenen Meßprinzips erfindungsgemäß in Xropfen gleicher Größe zerteilt. Dazu tritt sie aus einer Düse, deren Austrittsöffnung im wesentlichen durch die Zähigkeit und das spezifische Gewicht bestimmt wird, in ein Gefäß, derart, daß sich Tropfen gleicher Größe bilden (Abb.1). Die Tropfen fallen durch den Strahlengang der beschriebenen photoelektrischen Anordnung und werden auf gleiche Weise gezählt.
Erfindungsgemäß kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß'die Dielektrizitätsänderung bzw. Widerstandsänderung der FlUssigkeit bzw. der Luft im Augenblick des Blasen- bzw. Tropfendurchtritts erfaßt wird.
Die beschriebene Anordnung zeichnet sich durch hohe Genauigkeit.
(Fehler kleiner als 0,3%) und einfache Handhabung aus. Gegenüber den Verdrängungsmessern (nasser Gasmesser, Kolbenzähler etc.) hat sie den meßtechnischen Vorteil, daß der Uberdruck am Ende der Apparatur einen konstanten Wert hat, und daß dieser beliebig klein gehalten werden kann. Im Vergleich mit Flügelradzählern (Woltmnnn-Flügel, Anemometer etc.) ist vor allem die höhere Genauigkeit infolge Nichtauftretens unkontrollierbarer by-pass-Volumina sowie eine weitgehende Unabhängigkeit von den Stoffwerten hervorzuheben. Die dynamische Volumenmessung mit Düsen und Blenden versagt ohnehin, wenn die zu messenden Stoffmengen einen gewissen Wert unterschreiten.

Claims

PatentansprUche 1. Verfahren zur kontinuierlichen Messung und Anzeige kleiner Stoff-Ströme dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende Stoffstrom in Volumina gleicher Größe zerteilt, und die Anzahl der in der Zeiteinheit entstehenden Teilvolumina bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der zu messende Stoffstrom ein Gas ist, die Zerlegung in Teilvolumina durch Eintretenlassen des Gases durch eine Düse in ein mit einer Flüssigkeit geftlltes Gefäß bewirkt wird, derart, daß Blasen gleichen Volumens entstehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Stof: strom eine Flüssigkeit ist, die Zerlegung in Teilvolumina durch Austretenlassen der Flüssigkeit aus einer Düse in ein Gefäß geschieht, derart, daß Tropfen gleichen Volumens entstehen.
4. Zerlegung des Gasstromes in Teilvolumina nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, in die der Gasstrom eintritt, von großer Dichte ist, und damit Änderungen der Dichte des Gasstromes die Größe der entstehenden Blasen nur unmerklich beeinflussen.
5. Ausbildung der Düse zur Einführung des Gasstromes in die Flüssigkeit nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor der Austritts-8ffaung eine Einschnürung angebracht ist, die ein Ausströmen der Flüssigkeit bei Ausbleiben des Gasstromes verhindert.
6. Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilvolumina (Blasen bzw. Tropfen) zur Zählung durch einen Lichtstrahl, ein magnetisches oder elektrisches Feld hindurchbewegen und durch Änderung der Lichtintensität bzw. der Feldstärke in einem Stromkreis einen mit der Frequenz der Blasen- bzw. Tropfenentstehung pulsierenden Gleichstrom hervorrufen, der in eine der Frequenz linear proportbnale Gleichspannung umgeformt wird.