DE1473175B2 - Durchflussmesser mit defferenzdruckmesswerk - Google Patents

Description

12. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 sich eine praktisch brauchbare Radizierung der bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das schwin- 60 Meßwerte des Differenzdruckmeßwerkes über einen gende System aus zwei parallelen Kniehebeln genügend großen Frequenzbereich mit ausreichender besteht, die in der Mitte durch ein starres Glied Genauigkeit erzielen. Auch in der Nähe der Frequenz verbunden sind. Null erhält man genaue Meßwerte, weil die Gelenke

eines Kniehebels keine Richtkräfte haben.
65 Um die Auswertung relativ hoher Frequenzen mit geringen Amplituden zu erleichtern, kann die

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser mit Frequenz des schwingenden Systems auf einfache einem Differenzdruckmeßwerk und einem schwingen- Weise dadurch herabgesetzt werden, daß das Knie-

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hebelsystem mit einer zusätzlichen Masse verbunden Spannung ist, wird sie auch proportional dem Durchwird. Diese Masse könnte z.B. unmittelbar an dem fluß sein.

Kniehebelsystem angebracht werden. Besonders Die Anregung des Kniehebelsystems 4 a, 4 b, 10 zu zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der das Knie- Schwingungen geschieht beispielsweise durch eine gelenk des Kniehebelsystems durch ein starres 5 Einrichtung, die im wesentlichen aus einem Wegmeß-Zwischenglied mit einer zusätzlichen Pendelmasse element6, einem Verstärker? und einem Antriebsverbunden ist, wozu vorzugsweise die Masse eines element 8 gebildet ist. Als Wegmeßelement 6 kann Drehpendels verwendet wird, welches die für die z.B. ein kapazitiver oder induktiver Geber dienen, praktische Unterbringung des Gerätes wertvolle Das Antriebselement 8 kann z.B. aus einem Elektro-Eigenschaft der Lageunabhängigkeit hat. io magneten bestehen. Der Verstärker? hat dann die Ferner kann es in weiterer Ausgestaltung der Aufgabe, zwischen dem Wegmeßelement 6 und Erfindung vorteilhaft sein, die Frequenz des schwin- dem Antriebselement 8 eine entsprechende Phasengenden Kniehebelsystems durch Veränderung des verschiebung zu erzeugen. Durch an sich bekannte wirksamen Trägheitsmoments der Schwing- oder zusätzliche Schaltungen wird dafür gesorgt, daß der Pendelmasse oder durch mindestens eine weitere 15 Ausgang des Verstärkers 7 kurzzeitige Impulse, wie Einflußgröße veränderlich zu machen. Man kann z. B. Rechteckimpulse, oder ein sinuförmiges gemäß einer Variante der Erfindung auch vorteilhaft Wechselfeld liefert. Diese Impulse wirken beim Nullzwei parallele schwingende Organe verwenden. Das durchgang auf das schwingende Kniehebelsystem, schwingende System kann hierbei aus zwei parallelen Die am Ausgang des Verstärkers 7 auftretenden Im-Kniehebeln bestehen, die in der Mitte durch ein 20 pulse, z. B. die Rechteckimpulse, können entweder starres Glied verbunden sind. Dadurch können eben- direkt oder über einen Frequenzteiler an einem Zählj 'falls die für eine genaue Messung unerwünschten werk 9 summiert werden. Durch an sich bekannte j Ober- oder Nebenschwingungen des Kniehebel- elektrische, elektromagnetische, elektromechanische, systems vermieden werden. mechanische oder pneumatische Mittel kann ferner In der Zeichnung ist die Erfindung in verschie- 25 zweckmäßigerweise die Amplitude des schwingenden denen Ausführungsformen beispielsweise und rein Kniehebelsystems geregelt werden. Beispielsweise schematisch veranschaulicht. kann dies dadurch geschehen, daß beim Uberschrei-F i g. 1 zeigt einen Durchflußmesser mit Differenz- ten einer bestimmten, mit dem Wegmeßelement 6 j druckmeßwerk, schwingendem Kniehebelsystem und gemessenen Amplitude die Verstärkung des Verstär-] elektrischer Schwingungsanregung; 30 kers 7 herabgesetzt oder zeitweise ganz ausgesetzt Fig. 2 zeigt in abgebrochener Darstellung ein wird.

schwingendes Kniehebelsystem mit einer zusätzlichen Um die Auswertung relativ hoher Frequenzen mit Masse; ■ geringen Amplituden zu erleichtern, kann die Fre-F i g. 3 zeigt ein schwingendes Kniehebelsystem mit quenz des schwingenden Systems dadurch herabzusätzlichem Drehpendel; 35 gesetzt werden, daß das Kniehebelsystem 4 a, 4 b, 10 Fig. 4 zeigt einen Durchflußmesser mit einem mit mindestens einer zusätzlichen schwingbarenMasse Differenzdruckmeßwerk und einem zusätzlichen verbunden wird. Bei der Ausführungsform gemäß Druckmeßwerk zur Frequenzbeeinflussung, und F i g. 2 ist zu diesem Zweck eine zusätzliche Masse 11 Fi g. 5 zeigt schließlich in abgebrochener Darstel- unmittelbar an dem Mittelgelenk des Kniehebellung ein mit einem schwingenden Kniehebelsystem 40 systems angebracht. Die zur Anregung des schwinverbundenes Drehpendel mit veränderlichem Trag- genden Systems dienenden Mittel, z. B. solche wie in heitsmoment. Fig. 1 verwendet, sind zwecks Vereinfachung der Bei dem Durchflußmesser gemäß Fig. 1 wird der Darstellung in den Fig. 2 bis 5 fortgelassen woran einer Meßblende 1 entstehende Differenzdruck den.

durch ein Differenzdruckmeßwerk2 in eine Kraft 45 Bei der Einrichtung gemäß Fig. 3 ist die zusätzumgewandelt, die an dem Unken Hebelarm eines liehe Masse nicht unmittelbar an dem Kniehebel doppelarmigen Hebels 3 angreift. An dem anderen selbst angebracht, sondern sie ist auf der Achse 11 Hebelarm ist das eine Ende eines schwingenden eines Lagerbockes 12 in Form einer Drehpendel-Kniehebelsystems befestigt, das aus starren, kniehebel- masse 18 drehbar gelagert und mittels eines starren artig aneinandergelenkten Teilen 4 a, 4 b besteht und 50 Zwischengliedes 13 mit dem mittleren Gelenkpunkt dessen anderes Ende ortsfest eingespannt ist. Die 15 von starren Kniehebelteilen 14 a, 14 b verbunden, kniehebelartige Aneinanderlenkung ist bei dieser die in den Drehpunkten 16 bzw. 17 an das Ende 18 Ausführungsform dadurch hergestellt, daß das Knie- des Hebelarmes 3 bzw. an einen festen Lagerbock 19 hebelsystem an den Einspannpunkten und an der angelenkt sind. Mit Hilfe einer solchen Anordnung Verbindungsstelle der starren Teile eine biegsame 55 kann man sehr niedrige Frequenzen erzielen. Die Saite 10 aufweist. Praktisch kann man zu diesem Anordnung wirkt nach Art eines Pendels, dessen Zweck auf einfache Weise eine an beiden Enden Richtgröße von dem eingespannten Kniehebeleingespannte Saite verwenden, welche die Kniehebel- system gebildet wird. Die Ausbildung der zusatzteile 4 α, 4 & als starre Versteifungen trägt. liehen Masse als Drehpendel hat den Vorteil, daß das

Der Hebel 3 ist um einen Drehpunkt 5 kippbar. 60 Gerät weitgehend lageunempfindlich ist. Das Kniehebelsystem 4 a, 4 b, 10 wird über den Da die Gelenke des Kniehebels keine Richtkraft beHebel 3 durch die Kraft des Differenzdruckmeßwerkes sitzen, kann auch in der Nähe der Frequenz Null angespannt. Durch Verschieben des Hebeldrehpunk- einwandfrei gemessen werden. Die Kniehebelteile tes 5 kann das Verhältnis der Kraft des Meßwerkes 2 14 a, 14 b können übrigens die gleiche oder verschiezur Spannung des Kniehebelsystems variiert werden, 65 dene Länge haben.

wodurch der Meßbereich des Gerätes verändert wer- Die Gelenke 15, 16, 17 einer Kniehebelanordnung

den kann. Da die Frequenz des schwingenden Knie- gemäß F i g. 3 können praktisch nicht ganz reibungs-

hebelsystems proportional der Wurzel aus seiner frei arbeiten, was unter Umständen störend wirken

kann. Dieser Nachteil ist bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 dadurch beseitigt, daß die Gelenke des eingespannten Kniehebels durch Federblätter 20, 21 und 22 ersetzt sind, die z.B. als Einfachfedern, Kreuzfedern od. dgl. ausgebildet sein können.

Bei dem Durchflußmesser gemäß Fig. 4 wird die Eigenfrequenz des Kniehebelsystems zunächst einmal durch Veränderung der von dem Differenzdruckmeßwerk 23 ausgeübten Kraft variiert. Es kann aber auch eine Änderung der Eigenfrequenz des Systems durch eine weitere Einflußgröße erfolgen. Zu diesem Zweck ist gemäß F i g. 4 der Angriffspunkt 24 eines Zwischengliedes 27 an der drehbar gelagerten Masse 26 verschiebbar angeordnet. Die Verstellung des Angriffspunktes 24 kann z. B. durch ein Druckmeßwerk 28 vorgenommen werden, dessen federgefesselter Metallbalg z.B. an die Leitung angeschlossen ist, deren Durchflußmenge gemessen werden soll. Auf diese Weise erhält man eine druckkorrigierte Durchfiußmessung. An Stelle eines Druckmeßwerkes oder zusätzlich zu demselben könnten auch Meßwerke für beliebige andere Zustandsgrößen, wie Temperatur, Wichte od. dgl., zur Korrektur der Durchflußmessung vorgesehen werden.

Bei Verwendung eines Drehpendels oder einer sonstigen Pendelmasse kann eine Änderung der Eigenfrequenz des schwingenden Systems auch durch Veränderung des Trägheitsmoments der Pendelmasse in Abhängigkeit von einer weiteren Zustandsgröße erzielt werden. Gemäß F i g. 5 ist das Drehpendel zu diesem Zweck mit radial verschiebbar gelagerten Schwungmassen oder Gewichten 29 und 30 versehen. Die Verschiebung der Gewichte kann z.B. in Abhängigkeit von einem statischen Druck vorgenommen werden, der in das Innere eines zwischen den federgefesselten Gewichten angeordneten Metallbalges 31 eingeführt wird. Da das Trägheitsmoment der drehbar gelagerten Pendelmasse von dem Abstand der Schwungmassen 29 und 30 vom Drehpunkt abhängt, wird auch auf diese Weise eine Änderung der Frequenz des schwingenden Systems in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße ermöglicht.

Die Regelung oder Begrenzung der Amplitude des schwingenden Kniehebelsystems könnte auch auf pneumatischem Wege erfolgen, z. B. durch pneumatische Bremsung eines berührungsfrei durch einen Druckluftstrahl angetriebenen Pendels, insbesondereeines Drehpendels.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche· ^en' unter der Wirkung des Differenzdruckes seine Frequenz proportional zur Wurzel aus dem Differenz-

1. Durchflußmesser mit einem Differenzdruck- druck ändernden Organ.

meßwerk und einem schwingenden, unter der Bei den bisher bekannten Durchflußmessern dieser

Wirkung des Differenzdruckes seine Frequenz 5 Art besteht das schwingende Organ aus einer einproportional zur Wurzel aus dem Differenzdruck fachen Saite, die zwischen einer von dem Differenzändemden Organ, dadurch gekennzeich- druck beaufschlagten Membran und einem Festpunkt net, daß das schwingende Organ aus starren, eingespannt und elektromagnetisch zu Schwingungen kniehebelartig aneinandergelenkten Teilen (4 a, 4 b angeregt wird, deren sich proportional zur Wurzel oder 14 a, 14 b) besteht. io aus der Saitenspannung ändernde Frequenz an einem

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch . Meßgerät zur Anzeige gebracht oder über die Zeit gekennzeichnet, daß das schwingende Kniehebel- integriert wird. Es hat sich aber gezeigt, daß die Versystem an den Einspannpunkten und an der wendung einer einfachen schwingenden Saite für Verbindungsstelle der starren Teile (4 a, 4 b) eine zuverlässige Durchflußmessungen mit genügendem biegsame Saite (10) aufweist. 15 Meßbereich praktisch nicht ausreicht. Der Frequenz-

3. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch bereich einer solchen Saite kann nämlich nicht höher gekennzeichnet, daß die starren Teile (4 a, 4 b) als etwa 1 : 3 getrieben werden, weil dabei zu viele durch Federgelenke (20, 21, 22) miteinander und Über- und Nebenschwingungen auftreten, welche die mit ihren Einspannungspunkten verbunden sind. Genauigkeit des Gerätes stark herabsetzen. Ein der-

4. Durchflußmesser nach Anspruch 1, 2 oder 3, 20 artiger Durchflußmesser läßt sich daher praktisch nur dadurch gekennzeichnet, daß das Kniegelenk des für einen Frequenzbereich verwirklichen, der für Kniehebelsystems durch ein starres Zwischen- einigermaßen genaue Durchflußmengen viel zu klein glied (13, 27) mit einer zusätzlichen Pendelmasse ist. Durch bloße Variation der Länge und Dicke der (18 bzw. 26) verbunden ist. schwingenden Saite läßt sich dieser Mangel nicht

5. Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch 25 beseitigen. Ein weiterer Nachteil der bekannten gekennzeichnet, daß die zusätzliche Pendelmasse Durchflußmesser besteht darin, daß bei niedrigen (18 bzw. 26) aus einem Drehpendel besteht. Frequenzen, vor allem in der Nähe der Frequenz

6. Durchflußmesser nach Anspruch 4 oder 5, Null, die Eigensteifigkeit einer bloßen Saite, die nicht dadurch gekennzeichnet, daß. das Übersetzungs- unendlich klein ist, merklich spürbar wird. Es treten verhältnis zwischen dem Kniehebelsystem (4 a, 4 b 30 dann weitere Ungenauigkeiten auf, und unter Um- bzw. 14 a, 14 b) und der zusätzlichen Pendelmasse ständen kann sich die Saite verwerfen.

(18 bzw. 26) variabel ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

7. Durchflußmesser nach Anspruch 4 und 5, den Frequenzbereich und die Meßgenauigkeit des dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt Durchflußmessers über den ganzen Meßbereich auf (24) des Zwischengliedes (27) an der Pendel- 35 für die praktische Verwendung eines solchen Gerätes masse (26) verschiebbar ist. brauchbare Werte zu erhöhen.

8. Durchflußmesser nach einem oder mehreren Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, gelöst, daß das schwingende Organ des Durchflußdaß die Eigenfrequenz des schwingenden Knie- messers aus starren, kniehebelartig aneinandergelenkhebelsystems durch Veränderung des wirksamen 40 ten Teilen besteht.

Trägheitsmoments der Schwing- oder Pendel- Gemäß einer einfachen Ausführungsform der

masse veränderlich ist. Erfindung kann das schwingende Kniehebelsystem an

9. Durchflußmesser nach Anspruch 8, dadurch den Einspannpunkten und an der Verbindungsstelle gekennzeichnet, daß^das Drehpendel mit radial der starren Teile eine biegsame.Saite aufweisen. Die verschiebbaren Schwungmassen (29, 30) versehen 45 Gelenke eines Kniehebels haben noch eine geringist, fügige Reibung, die unter Umständen stören kann.

10. Durchflußmesser nach einem oder mehreren . Auch dieser Mangel kann gemäß einer besonders der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auf· daß die Frequenz des schwingenden Kniehebel- einfache Weise dadurch beseitigt werden, daß die systems durch mindestens eine weitere Einfluß- 50 starren Teile des Kniehebelsystems durch Federgröße veränderlich ist. gelenke miteinander und mit ihren Einspannpunkten

11. Durchflußmesser nach Anspruch 10, da- verbunden sind. Beispielsweise kann man für diesen durch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Ein- Zweck Federblätter in Form von Einfachfedern oder flußgröße auf die mit dem schwingenden Knie- Kreuzfedern benutzen.

hebelsystem verbundene Pendelmasse z. B. zwecks 55 Durch die Erfindung wird eine Stabilisierung des Verstellung des Übersetzungsverhältnisses oder schwingenden Systems erreicht, welche es ermöglicht, zwecks Änderung des Trägheitsmomentes der Frequenzbereiche von mindestens 1:10 bis 1:15 Masse einwirkt. einwandfrei zu beherrschen. Erst auf diese Weise läßt