DE1473411A1 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung des statischen Druckes von Gasen,der Zaehigkeit von Fluessigkeiten und Gasen,der Druckdifferenz und der Stroemungsgeschwindigkeit von Gasen - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zur Bestimmung des statischen Druckes von Gasen, der Zähigkeit von Flüssigkeiten und Gasen, der Druckdifferenz und der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen Die herkömmlichen Meßgeräte für Druck-und Druckdifferenzmessung erlauben es nicht, diese MeßgroBen ohne größeren Aufwand in elektrische Meßwerte umzusetzen. Diesem Ubelstand abzuhelfen ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.
• Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß die Drehfrequenz eines rotierenden Propellers oder einer ähnlichen Einrichtung (z. B. Schalenkreuz oder allgemein rotierende Fahne) abhängig ist von dem Druck des Gases, das den Propeller umgibt, bzw. von der Zähigkeit der Flüssigkeit, in die er eingetaucht ist. Wird ein solcher Propeller mit einem Elektromotor angetrieben, so ist mit der Drehfrequenzänderung des Propellers, die durch den Einfluß der Kräfte des umgebenden Mediums hervorgerufen wird, eine Xnderung der Klemmenspannung U des Motors und der Stromstärke I verbunden.
• Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Bestimmung des statischen Druckes von Gasen und der Zähigkeit von Flüssigkeiten und Gasen vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein durch einen Elektromotor angetriebener Propeller oder eine ähnliche Einrichtung in dem zu messenden Medium rotiert und daß die elektrische Motorspannung U, bzw. der elektrische Strom I, bzw. die Drehfrequenz v des Propellers als Maß für die Bestimmungsgröße herangezogen wird.
• Der Druck p des Gases oder die Zähigleit der Flüssigkeit am Meßort können nach erfolgter Eichung durch Messung der Spannung U oder des Stromes I oder der Drehfrequenz v eines Gebers, welcher mit der Motorwelle verbunden ist, bestimmt werden. Um einen Einfluß der Strömungsgeschwindigkeit des Meßmediums auszuschalten, wird gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken vorgeschlagen, daß der Propeller in einem abgeschlossenem Gefäß, das durch eine Zuleitung mit dem Meßort verbunden ist, angeordnet ist. Zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit ist der Motor als Widerstand in einen Zweig einer Widerstandsmeßbrücke geschaltet.
• In der Abb. 1 ist eine Meßanordnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren schematisch dargestellt, wobei jedoch in der Anordnung bereits die weiter unten beschriebene Erweiterung zur Messung der Druckdifferenz von Gasen aufgenommen ist. Auf der linken Seite der Abb. 1 ist der Motor mit M1, der Propeller mit P1 und das separate, abgeschlossene Gefäß mit F1 bezeichnet. Die Meßbrücke besteht aus den beiden Festwiderständen R2 und R3 und dem regelbaren Widerstand R1, dem Bruckeninstrument A und der Spannungsquelle UB.
• Diese hier wiedergegebene Meßanordnung hat dazu noch den Vorteil, daß dem Druck p = 0 bzw. einem beliebigen anderen Druck p = p der Zeigerausschlag Null am Bruckeninstrument A zugeordnet werden kann durch passende Einstellung des regelbaren Widerstandes Rio Die in Abb. 1 dargestellte Meßanordnung kann bei gleichen Eigenschaften und Vorteilen für die Messung von statischen Drucken von Gasen und der Zähigkeit von Flüssigkeiten und Gasen verwendet werden.
• Ersetzt man den Festwiderstand R3 der Meßbrücke durch einen Motor M2 auf dessen Welle ein Propeller P2 in einem abgeschlossenen Gefõ# F2 rotiert, welches mit einem zweiten Me#ort in Verbindung steht, dann kann man eine zwischen dem Me#ort 1 und dem Me#ort 2 bestehende Druckdifferenz #p = p1 - p2 als Zeigerausschlag am Brückeninstrument A messen. Bei Verwendung eines Nullinstruments gibt das Vorzeichen des Zeigerausschlags die Richtung des Druckgefälles an. Auch hier kann durch passende Einstellung des regelbaren Widerstandes R1 dem Differenzdruck 4 p = o der Zeigerausschlag Null am BrUckeninstrument zugeordnet werden. Der Austausch des Festwiderstandes R3 gegen den Motor M2 oder umgekehrt erfolgt mit Hilfe des Schalters S. Damit ist es möglich, den statischen Druck und die Druckdifferenz an den Meßorten unmittelbar nacheinander zu messen.
• Die Eigenschaft der beschriebenen Meßanordnung, Druckdifferenzen zu messen, erlaubt es in einer speziellen Zusatzanordnung, die Geschwindigkeit w strömender Gase zu bestimmen. Verbindet man die Zuleitungen der Gefäße F und F2 mit den Meßstutzen S und S2 der in Abb. 2 schematisch dargestellten Meßdüse bzw. der in Abb. 3 dargestellten Meßblende oder mit einem Pitotrohr oder einer ähnlichen geeigneten Einrichtung, dann ist der Zeigerausschlag am' Brückeninstrument A ein Maß für die Druckdifferenz #p = p1 - p2 und damit für die Geschwindigkeit w des durch die Düse oder die Blende strömenden Gases.
• Die experimentellen Untersuchungen über den Einfluß des Druckes eines Gases auf die Rotation eines Propellers sind in den beiden Diagrammen der Abb. 4 und 5 niedergelegt. Es wurde ein Propeller in einem abgeschlossenen Gefäß mit Hilfe eines Elektromotors zur Rotation gebracht und der Strom 1 in Abhangigkeit vom Gasdruck p, der von dem Motor bei konstanter Klemmenspannung U aufgenommen wurde, gemessen. Das Ergebnis ist in Abb. 4 dargestellt.
• Die Abhangigkeit des Brückenstromes I von der Druckdifferenz p ist in Abb. 5 fUr zwei verschiedene Absolutdrucke P1 wiedergegeben.
• Statt der Motore M1 bzw. M2 selbst können in die Zweige der Meusbrücke auch geeignete Geber, z. B. Generatoren, geschaltet werden, die an die Motorenwellen angekuppelt sind und die die Eigenschaft haben, daß ihr Innenwiderstand eine Funktion der Drehfrequenz ist.

Claims (7)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Verfahren zur Bestimmung des statischen Druckes von Gasen und der Zähigkeit von SlUssigkeiten und Gasen, dadurch gekennzeichnet, daB ein durch einen Elektromotor angetriebener Propeller oder eine ahnliche Einrichtung in dem zu messenden Medium rotiert und daM die elektrische Motorspannung U, bzw. der elektrische Strom I, bzw. die Drehfrequenz v des Propellers als Maß fUr die Bestimmungsgröße herangezogen wird.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# der Propeller in einem abgeschlossenen GeSEß rotiert, welches durch eine Zuleitung mit dem Meßort in Verbindung steht, so daß in dem Gefäß der gleiche Druck wie am Meßort herrscht, aber ein Einflu# der Geschwindigkeit des strömenden Mediums auf den Propeller unterbleibt.
3. 3) MeBordnung zur Durchfffhrung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daB der Motor oder ein auf die Welle gekuppelter elektrischer Geber als Widerstand in eine bekannte elektrische Meßbrücke geschaltet wird, und daß der Zeigerausschlag des BrUckeninstrumentes ein Maß fUr den am Meßort herrachenden Druck ist.
4. 4) Meßordnung nach den AnsprEchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenwiderstand (R3) durch einen zweiten Motor (M2) ersetzt wird, der einen Propeller (P2) gleicher Bauart antreibt, der in einem abgeschlossenen Gefäß (F ?) mit Zuleitung zum zweiten Meßort (2) rotiert, so daß der Zeigerausschlag am Briickeninstrument A ein Maß fUr die zwischen Meßort 1 und 2 herrschende Druckdifferenz ist.
5. 5) Meßanordnung nach den AnsprUchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des statischen Druckes P1 am Meßort 1 ein Schalter S vorgesehen ist, mit dem der Motor M2 durch den Widerstand R3 ersetzt wird.
6. 6) Anwendung der Meßanordnung nach den AnsprUchen 1 bis 5 zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Gefäße F. bzw. F2 der Differenzdruck gegeben wird, der dadurch entsteht, da# in den zu messenden Gasstrom eine D³se, Blende oder ähnliche Anordnung, beispielsweise Pitotrohr, eingebracht ist.
7. 7) Meßanordnung nach einem oder mehreren der AnsprUche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da# statt der Motore M1 und/oder M2 in die Zweige der Me#br³cke geeignete Geber, z. B. Generatoren, geschaltet sind, insbesondere solche, deren Innenwiderstand eine Funktion der Drehfrequenz ist.