DE1473175C - Durchflußmesser mit Differenzdruckmeßwerk - Google Patents

Description

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 4° 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

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-

hebelsystem mit einer zusätzlichen Masse verbunden wird. Diese Masse könnte z.B. unmittelbar an dem Kniehebelsystem angebracht werden. Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der das Kniegelenk des Kniehebelsystems durch ein starres Zwischenglied mit einer zusätzlichen Pendelmasse verbunden ist, wozu vorzugsweise die Masse eines Drehpendels verwendet wird, welches die für die praktische Unterbringung des Gerätes wertvolle Eigenschaft der Lageunabhängigkeit hat.

Ferner kann es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft sein, die Frequenz des schwingenden Kniehebelsystems durch Veränderung des wirksamen Trägheitsmoments der Schwing- oder Pendelmasse oder durch mindestens eine weitere Einflußgröße veränderlich zu machen. Man kann gemäß einer Variante der Erfindung auch vorteilhaft zwei parallele schwingende Organe verwenden. Das schwingende System kann hierbei aus zwei parallelen Kniehebeln bestehen, die in der Mitte durch ein starres Glied verbunden sind. Dadurch können eben-'falls die für eine genaue Messung unerwünschten Ober- oder Nebenschwingungen des Kniehebelsystems vermieden werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise und rein schematisch veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt einen Durchflußmesser mit Differenzdruckmeßwerk, schwingendem Kniehebelsystem und elektrischer Schwingungsanregung;

Fig. 2 zeigt in abgebrochener Darstellung ein schwingendes Kniehebelsystem mit einer zusätzlichen Masse; ·

Fig. 3 zeigt ein schwingendes Kniehebelsystem mit zusätzlichem Drehpendel;

Fig. 4 zeigt einen Durchflußmesser mit einem Differenzdruckmeßwerk und einem zusätzlichen Druckmeßwerk zur Frequenzbeeinflussung, und

Fi g. 5 zeigt schließlich in abgebrochener Darstellung ein mit einem schwingenden Kniehebelsystem verbundenes Drehpendel mit veränderlichem Trägheitsmoment.

Bei dem Durchflußmesser gemäß F i g. 1 wird der an einer Meßblende 1 entstehende Differenzdruck durch ein Differenzdruckmeßwerk 2 in eine Kraft umgewandelt, die an dem linken Hebelarm eines doppelarmigen Hebels 3 angreift. An dem anderen Hebelarm ist das eine Ende eines schwingenden Kniehebelsystems befestigt, das aus starren, kniehebelartig aneinandergelenkten Teilen 4 a, 4 b besteht und dessen anderes Ende ortsfest eingespannt ist. Die kniehebelartige Aneinanderlenkung ist bei dieser Ausführungsform dadurch hergestellt, daß das Kniehebelsystem an den Einspannpunkten und an der Verbindungsstelle der starren Teile eine biegsame Saite 10 aufweist. Praktisch kann man zu diesem Zweck auf einfache Weise eine an beiden Enden eingespannte Saite verwenden, welche die Kniehebelteile 4 a, 4 b als starre Versteifungen trägt.

Der Hebel3 ist um einen Drehpunkts kippbar. Das Kniehebelsystem 4 a, 4 b, 10 wird über den Hebel 3 durch die Kraft des Differenzdruckmeßwerkes angespannt. Durch Verschieben des Hebeldrehpunktes 5 kann das Verhältnis der Kraft des Meßwerkes 2 zur Spannung des Kniehebelsystems variiert werden, wodurch der Meßbereich des Gerätes verändert werden kann. Da die Frequenz des schwingenden Kniehebelsystems proportional der Wurzel aus seiner Spannung ist, wird sie auch proportional dem Durchfluß sein.

Die Anregung des Kniehebelsystems 4 a, 4 b, 10 zu Schwingungen geschieht beispielsweise durch eine Einrichtung, die im wesentlichen aus einem Wegmeßelement 6, einem Verstärker 7 und einem Antriebselement 8 gebildet ist. Als Wegmeßelement 6 kann z.B. ein kapazitiver oder induktiver Geber dienen. Das Antriebselement 8 kann z.B. aus einem Elektromagneten bestehen. Der Verstärker? hat dann, die Aufgabe, zwischen dem Wegmeßelement 6 und dem Antriebselemente eine entsprechende Phasenverschiebung zu erzeugen. Durch an sich bekannte zusätzliche Schaltungen wird dafür gesorgt, daß der Ausgang des Verstärkers 7 kurzzeitige Impulse, wie z. B. Rechteckimpulse, oder ein sinuförmiges Wechselfeld liefert. Diese Impulse wirken beim Nulldurchgang auf das schwingende Kniehebelsystem. Die am Ausgang des Verstärkers 7 auftretenden Impulse, z.B. die Rechteckimpulse, können entweder direkt oder über einen Frequenzteiler an einem Zählwerk 9 summiert werden. Durch an sich bekannte elektrische, elektromagnetische, elektromechanische, mechanische oder pneumatische Mittel kann ferner zweckmäßigerweise die Amplitude des schwingenden Kniehebelsystems geregelt werden. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, daß beim Überschreiten einer bestimmten, mit dem Wegmeßelement 6 gemessenen Amplitude die Verstärkung des Verstärkers7 herabgesetzt oder zeitweise ganz ausgesetzt wird.

Um die Auswertung relativ hoher Frequenzen mit geringen Amplituden zu erleichtern, kann die Frequenz des schwingenden Systems dadurch herabgesetzt werden, daß das Kniehebelsystem 4 a, 4 b, 10 mit mindestens einer zusätzlichen schwingbaren Masse verbunden wird. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist zu diesem Zweck eine zusätzliche Masse 11 unmittelbar an dem Mittelgelenk des Kniehebelsystems angebracht. Die zur Anregung des schwingenden Systems dienenden Mittel, z. B. solche wie in Fig. 1 verwendet, sind zwecks Vereinfachung der Darstellung in den F i g. 2 bis 5 fortgelassen worden.

Bei der Einrichtung gemäß F i g. 3 ist die zusätzliche Masse nicht unmittelbar an dem Kniehebel selbst angebracht, sondern sie ist auf der Achse 11 eines Lagerbockes 12 in Form einer Drehpendelmasse 18 drehbar gelagert und mittels eines starren Zwischengliedes 13 mit dem mittleren Gelenkpunkt 15 von starren Kniehebelteilen 14 a, 14 b verbunden, die in den Drehpunkten 16 bzw. 17 an das Ende 18 des Hebelarmes 3 bzw. an einen festen Lagerbock 19 angelenkt sind. Mit Hilfe einer solchen Anordnung kann man sehr niedrige Frequenzen erzielen. Die Anordnung wirkt nach Art eines Pendels, dessen Richtgröße von dem eingespannten Kniehebelsystem gebildet wird. Die Ausbildung der zusatzliehen Masse als Drehpendel hat den Vorteil, daß das Gerät weitgehend lageunempfindlich ist.

Da die Gelenke des Kniehebels keine Richtkraft besitzen, kann auch in der Nähe der Frequenz Null einwandfrei gemessen werden. Die Kniehebelteile 14 a, 14 b können übrigens die gleiche oder verschiedene Länge haben.

Die Gelenke 15, 16, 17 einer Kniehebelanordnung gemäß F i g. 3 können praktisch nicht ganz reibungsfrei 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 F i g. 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 Durchflußmessung. 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, insbesondere· eines Drehpendels.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 PatentansDrüche· ^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 Differenzändernden 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 (4a, Ab) 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 α, 4 ft) 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-