DE1473155C - Stromungsmeßgerat fur ein fluides Medium - Google Patents
Stromungsmeßgerat fur ein fluides MediumInfo
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Description
nach dem Hauptpatent hat ferner eine Recheneinrichtung, um automatisch den Quotienten zu bestimmen,
der der Strömungsmenge proportional ist.
mengenmeßgerät gemäß dem Hauptpatent ausgerüstet ist, wobei die Erfindung bei diesem Gerät verwendet
wird,
F i g. 2 ein Strömungsmengenmeßgerät gemäß der Erfindung, mit einem abgeänderten Übertrager, wobei
der elektrische Teil in Form eines Blockdiagramms gezeigt ist,
F i g. 3 eine Schnittdarstellung einer praktischen Ausführungsform des in F i g. 2 gezeigten Wandlers.
Es sei zuerst auf F i g. 1 Bezug genommen. Ein Kanal oder eine Leitung 1, durch die ein fluides Medium
in Richtung des Pfeiles A hindurchströmt, weist ein Turbinenrad 2 auf, welches mit Flügeln 3 ausgestattet
ist und welches frei drehbar zwischen Spitzen 4 in einem Verkleidungskörper 5 gelagert ist. Stromaufwärts
von den Turbinenflügeln 3 ist ein Satz von Leitschaufeln 6 angeordnet, welche Abweiselemente bilden.
Die Winkel dieser Schaufeln gegenüber der Axialrichtung ist veränderlich, so daß eine hohe Wirbelungsgeschwindigkeit
erzielt werden kann, die sicherstellt, daß die Schaufeln 3 ansprechen, auch wenn die Strömungsgeschwindigkeit gering ist, ohne
daß dabei die Turbine 2 sich mit einer allzu großen Drehzahl bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
dreht. Eine Vorrichtung 7, die mit einer Geschwindigkeit Pulse erzeugt, die proportional zur Dreh-
\ zahl der Turbine 2 ist, ist an der Kanalwandung vorgesehen
und ein zweiter Schaufelkörper 8, der in gleieher Weise in der Ummantelung 5, zwischen Spitzen,
wie bei 9 gezeigt, montiert ist, ist mit elektrostatischen, auf das Drehmoment ansprechenden Mitteln
10 ausgerüstet, die derart ausgebildet und angeordnet sind, daß diese bei 11 einen elektrischen Ausgang erzeugen,
der das Drehmoment darstellt.
Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Ein elektrischer Ausgang, der der Pulszählung entspricht
und der die Drehzahl der Drehzahlturbine 2 darstellt, wird über eine Leitung 12 einem Rechengeräteingang
13 zugeführt. Diese Einheit 13 erzeugt einen Digitalausgang, der die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl
der Wirbelung darstellt, während der Ausgang von der Leitung 11, der die Drehmomentenwirkung auf das
Drehmomentenschaufelwerk 8 repräsentiert, einen zweiten Computer-Eingang 14 zugeführt wird, dessen
Ausgang den Digitalwert des Drehmomentes darstellt. Die Ausgänge der beiden Einheiten 13 und 14 werden
einer Teilereinheit 15 zugeführt und der elektrische Ausgang dieser Teilereinheit, der bei 16 auftritt,
wird einer Steuereinheit, einer Aufzeichnungseinheit oder einer Abgabeeinheit zugeführt, wobei bei
17 dieser Wert als Ausgang des Strömungsmeßgerätes auftritt. Zusätzlich wird der Ausgang der Teilereinheit
15 einer Programmeinheit 18 zugeführt, die dazu dient, aus dem Geräteausgang die Drehzahl N1 zu bestimmen,
mit welcher gemäß einer gewünschten Funktion die Geschwindigkeitsturbine für die festgestellte
Strömung umlaufen soll. Der auf diese Weise bestimmte WeTtN1 wird als positiver Eingang einer
algebraischen Addierstufe 19 zugeführt, wobei dieser Stufe der tatsächliche Wert N zugeführt wird, der von
der Rechengeräteingangsstufe J.3 abgeleitet wird. Dieser
Wert wird als zweiter, negativer Eingang zugeführt. Die algebraische Summe dieser beiden Eingänge
bildet die Drehzahlabweichung und ein Signal entsprechender Polarität wird nach der Verstärkung
durch einen Servoverstärker 20 einem Elektromotor 21 zugeleitet. Dieser Motor treibt einen Drehring 22
an, der die Einstellung der Leitschaufeln bewirkt. Die Richtung, in der der Motor 21 angetrieben wird, ist
derart gewählt, daß die Drehzahlabweichung vermindert wird, und zwar durch eine Verminderung des
Einstellwinkels der Schaufeln, wenn die Drehzahl N der Turbine 2 höher ist und durch eine Erhöhung des
Einstellwinkels, wenn die Drehzahl der Turbine 2 kleiner ist als der Wert N1, der vom Programmgerät
18 geliefert wird.
Der Wandler des in F i g. 2 dargestellten Strömungsmeßgerätes und der Leitungsabschnitt, der diesen
Wandler enthält, ist im einzelnen in F i g. 3 dargestellt. In F i g. 3 beziehen sich die gleichen Bezugszeichen,
wie in den F i g. 1 und 2, auf die gleichen Einzelteile.
Aus F i g. 3 ist zu erkennen, daß die Leitung 12 zur Drehzahlzählung der stationären Kondensator-Elektrode
120 zugeführt ist, die in einem Isolationsmaterial 121 derart eingebettet ist, daß bei jedem
Durchgang eines der Flügel 3 die Kapazität zum geerdeten Rotor ansteigt. Dieser Anstieg wird verwendet,
um einen Zählimpuls in einer an sich bekannten Art zu erzeugen.
Zu diesem Zweck wird das Torsions-Schaufelwerk gegen eine Drehung dadurch gehalten, daß im Stator
ein Permanentmagnet 110 angeordnet ist, der ein Feld erzeugt, welches sich diametral durch das Torsionsschaufelwerk
hindurch erstreckt, wobei dieses einen diametral sich erstreckenden magnetischen
Anker aufweist, der die Neigung hat, sich selbst gegenüber diesem Feld auszurichten und der deshalb
für kleine Ablenkungen aus der neutralen Stellung ein Moment erzeugt, welches proportional zur Ablenkung
ist. Dadurch ist es möglich, daß das Torsionssignal in der Leitung 11 in einer etwa ähnlichen
Weise, wie das Drehzahlsignal erzeugt werden kann, indem eine Kondensatorelektrode im Torsionsschaufelwerk
vorgesehen ist, welche mit zwei stationären Elektroden derart zusammenwirkt, daß zwei Kondensatoren
gebildet werden, die, wenn kein Drehmoment auftritt, gleich sind, die jedoch entgegengesetzt verändert
werden, wenn das Torsionsmeß-Schaufelwerk aus seiner Nullage heraus verdreht wird. Eine Kapazitätsmeßbrücke,
die die beiden Kondensatoren enthält, kann deshalb verwendet werden, um einen Signalausgangswert zu erzeugen, der der Winkelverschiebung
proportional ist und der demzufolge der Drehmomentenreaktion des Schaufelwerkes proportional
ist.
Es sei bemerkt, daß Einzelheiten der beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen abgeändert
werden können, wobei diese Abänderungen im Rahmen der Erfindung liegen. Beispielsweise kann die
Schaufelwinkeleinstellvorrichtung einen anderen Aufbau
haben und kann beispielsweise anstatt elektrisch hydraulisch betrieben werden, falls dies gewünscht
ist und alle Rechengeräteelemente oder einzelne Rechengeräteelemente, die verwendet werden, können
Elemente eines Analogrechners sein, anstatt Elemente eines Digitalrechners.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Strömungsmeßgerät für ein fluides Medium,
welches in einem Kanal strömt, mit einer im Kanal angeordneten stationären Abweis- oder Ablenkeinrichtung, welche derart eingerichtet ist,
daß diese dem fluiden Medium eine Wirbelung
oder eine Drehung um eine Achse des Kanals erteilt, einer Einrichtung zur Messung der auf diese ig maß oder die Drehgeschwindigkeit in einer derartigen erzeugten Wirbelungs- oder Drehungsgeschwin- Weise steuern, daß die Umlaufgeschwindigkeit der digkeit und einer auf Drehmomente ansprechende Wirbelungs- oder Drehgeschwindigkeitsmeßvorrich-Reaktionseinrichtung zur Messung einer Dreh- tung bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten in zuläsmomentenreaktion, die durch diese Wirbelungs- sigen Grenzen gehalten wird, ohne daß diese Umbewegung des fluiden Mediums, welches durch 15 laufgeschwindigkeit bei geringen Strömungsgeschwinden Kanal strömt, erzeugt wird, und mit einer digkeiten so weit abfällt, daß diese nachteilig durch Direktanzeige der Massenströmungsrate durch die Reibung beeinflußbar ist. Dabei können die Füh-Rechengeräte nach Patent 1 284647, gekenn- rungsflügel derart befestigt sein, daß sich der Mittelzeichnet durch einen die Ablenkeinrich- punkt des dynamischen Druckes an einer solchen tung (6) betätigenden Servomotor (21) in Verbin- 20 Stelle befindet, daß dieser die Flügel beim Anstieg dung mit einer diesen Motor steuernden, auf den der Strömung in eine mehr axiale Stellung drückt, und Ausgang des Rechengerätes (13,14,15) anspre- es können Federn vorgesehen sein, welche die Flügel chende Nachlaufsteuerung (19) für die Ablenk- in der entgegengesetzten Richtung vorspannen. Daeinrichtung; bei kann die Schwenkachse eines jeden Flügels außer-
welches in einem Kanal strömt, mit einer im Kanal angeordneten stationären Abweis- oder Ablenkeinrichtung, welche derart eingerichtet ist,
daß diese dem fluiden Medium eine Wirbelung
oder eine Drehung um eine Achse des Kanals erteilt, einer Einrichtung zur Messung der auf diese ig maß oder die Drehgeschwindigkeit in einer derartigen erzeugten Wirbelungs- oder Drehungsgeschwin- Weise steuern, daß die Umlaufgeschwindigkeit der digkeit und einer auf Drehmomente ansprechende Wirbelungs- oder Drehgeschwindigkeitsmeßvorrich-Reaktionseinrichtung zur Messung einer Dreh- tung bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten in zuläsmomentenreaktion, die durch diese Wirbelungs- sigen Grenzen gehalten wird, ohne daß diese Umbewegung des fluiden Mediums, welches durch 15 laufgeschwindigkeit bei geringen Strömungsgeschwinden Kanal strömt, erzeugt wird, und mit einer digkeiten so weit abfällt, daß diese nachteilig durch Direktanzeige der Massenströmungsrate durch die Reibung beeinflußbar ist. Dabei können die Füh-Rechengeräte nach Patent 1 284647, gekenn- rungsflügel derart befestigt sein, daß sich der Mittelzeichnet durch einen die Ablenkeinrich- punkt des dynamischen Druckes an einer solchen tung (6) betätigenden Servomotor (21) in Verbin- 20 Stelle befindet, daß dieser die Flügel beim Anstieg dung mit einer diesen Motor steuernden, auf den der Strömung in eine mehr axiale Stellung drückt, und Ausgang des Rechengerätes (13,14,15) anspre- es können Federn vorgesehen sein, welche die Flügel chende Nachlaufsteuerung (19) für die Ablenk- in der entgegengesetzten Richtung vorspannen. Daeinrichtung; bei kann die Schwenkachse eines jeden Flügels außer-
2. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 1, da- 25 halb der Ebene des Flügels angeordnet sein. Es köndurch
gekennzeichnet, daß die Nachlaufsteuerung nen aber auch schwenkbar gelagerte gekrümmte Ab-(19)
an eine an den Ausgang des Rechengerätes lenk- oder Abweisflügel vorgesehen sein, deren
(13,14,15) angeschlossene, eine Nenndrehzahl Schwenkachse im Flügel angeordnet ist, bei denen die
(N1) bestimmende Recheneinrichtung (18) und Achsen der Strömungswiderstandskräfte von dieser
andererseits an eine die Drehzahl der Geschwin- 30 Schwenkachse seitlich versetzt angeordnet sind, wenn
digkeitsturbine (2) messende Einrichtung (13) an- am Austrittsende des Flügels der Einstellwinkel oder
geschlossen ist - Neigungswinkel-Null ist. -
Zum Zwecke einer automatischen Einstellung wer-■■■·■■'■■:■
den bei dem Gerät nach dem Hauptpatent; dyna-35
mische Kräfte ausgenutzt, die auf die Abweis- oder Ablenkflügel durch die Strömung der Flüssigkeit ausgeübt
werden. Da die Kräfte, die durch eine derartige hydrodynamische Wirkung hervorgerufen werden, bei
Die Erfindung betrifft ein Strömungsmeßgerät für verschiedenen Massenströmungswertänderungen sich
ein fluides Medium, welches in einem Kanal strömt, 40 in schwer vorhersehbarer Weise ändern können, kann
mit einer in dem Kanal angeordneten stationären Ab- lediglich eine grobe Annäherung der automatischen
weis- oder Ablenkeinrichtung, welche, derart einge- ... Einstellung mit diesen Vorrichtungen erzielt werden,
richtet ist, daß diese dem. fluiden Medium eine Wir- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
belüng oder eine Drehung um eine Achse des Kanals automatische Einstellvorrichtung zu schaffen, die es
erteilt, einer Einrichtung zur Messung der auf diese· 45 ermöglicht, daß einem bestimmten Einstellgesetz beserzeügten
Wirbelungs- oder Drehungsgeschwindigkeit. ser gefolgt werden kann!
und einer auf Drehmomente ansprechende Reaktiöns- Erfihdungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß
einrichtung zur Messung einer Drehmomentenreak- ein die Ablenkvorrichtung betätigender Servomotor '
tion, die durch diese.Wirbelungsbewegung des fluiden in Verbindung mit einer, diesen Motor steuernden,
Mediums, welches durch den Kanal strömt, erzeugt 50. auf den Ausgang des Rechengerätes ansprechende
wird, und mit einer Direktanzeige der Massenströ- Nachlaufsteuerung für die Ablenkeinrichtung vorgemungsrate
durch Rechengeräte nach dem Patent sehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Ablenk-
1284647. Dabei ist zwischen Abweis- oder Ablenk- flügel auf einen Winkel eingestellt werden, der direkt
einrichtung und Reaktionseinrichtung eine Meßvor- durch die Massenströmung durch den Kanal bestimmt
richtung zum Messen der Wirbelungs-. oder Drehge-: 55 wird. ■ :::..-:"_.. . ;
schwindigkeitskomponente vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die
Bei dem Strömungsmeßgerät nach dem Haupt- Nachlaufsteuerung an eine an den Ausgang des Repatent
ist das Drehmoment unter allen gegebenen chengerätes angeschlossene, eine Nenndrehzahl beBedingungen
der den Kanal durchströmenden Masse stimmende Recheneinrichtung und andererseits an
des fluiden Mediums und der Wirbelungsgeschwin- 60 eine die Drehzahl der Geschwindigkeitsturbine mesdigkeit
proportional, und da das Drehmoment und sende Einrichtung angeschlossen sein,
die Wirbelungsgeschwindigkeit durch die beiden er- In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungs-
wähnten Einrichtungen bestimmt werden, kann die beispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Strömungsmenge durch den Quotienten der beiden F i g. 1 eine schematische axiale Schnittansicht
erhaltenen Meßdaten bestimmt werden. Das Gerät 65 durch einen Leitungsteil, der mit einem Strömungs-
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP0034339 | 1964-05-27 | ||
GB2152264 | 1964-05-28 | ||
GB2152264 | 1964-05-29 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1473155A1 DE1473155A1 (de) | 1969-04-17 |
DE1473155B2 DE1473155B2 (de) | 1972-10-26 |
DE1473155C true DE1473155C (de) | 1973-06-14 |
Family
ID=
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