DE1498271A1 - Massendurchflussmesser - Google Patents
MassendurchflussmesserInfo
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- DE1498271A1 DE1498271A1 DE1965A0049594 DEA0049594A DE1498271A1 DE 1498271 A1 DE1498271 A1 DE 1498271A1 DE 1965A0049594 DE1965A0049594 DE 1965A0049594 DE A0049594 A DEA0049594 A DE A0049594A DE 1498271 A1 DE1498271 A1 DE 1498271A1
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Description
PATENTANWÄLTE Dipl.-ing. MARTI N LICHT
Dr. REINHOLD SCHMIDT
PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN ' \
8 München 2-THERESiENSTRASSE 33 ,Vy Dipl.-Wirtsch.-Ing. A X E L HANSMANN
Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN
"<" ^. ' '--' München, den 28, Juni 1965
U98271 -\ ·. >-
*· -'"* Ihr Zeichen Unser Zeichen
American Radiator & Standard Sanitary Corporation, Hew York 18, xI.Y. (V.St.A.)
Diese Erfindung beziehb sich auf Massendurchfluasmessungen
und genauer auf ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung für solche Messungen unter Ausnutzung de.- Instabilität
einer wirbelnden Fluidströmung.
Vielerlei grundsätzlich verschiedene Vorrichtungen zur
Zählung oder Messung der Durchflussmenge von Fluida in geschlossenen
Leitungen oder längs umschlossener Laufbahnen sind auf diesem Gebiet bekannt. Diese verschiedenartigen Vorrichtungen
umfassen, zum Beispiel, mechanische üurcnflussmesser, wie
jene von der Art einer Turbine, Differenzdruckmesser, wie die Venturi—Rohr-^easer, die Staurandmesser, die Düsenmesser, die
Dall-Rohr-Messer, Laminarströmungsmeoser und "Lo-Loss"-Measer,
LJltraschallmesser und Elektromagnetmesser. Alle diese bekannten
Messgerätetypen unterliegen den verschiedenartigsten Nachteilen
009829/0157
Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 292102 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München
Bankverbindungen: Deutsche Bank AG, Filiale München, Dep.-Kasse Viktualienmarkt, Konto-Nr. 716728
ΒαχβΓ. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Klo.-Nr. 882495 ■ Postscheck-Konto: München Nr. 163397
Oppenauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT
_2_ U98271
wie, zum Beispiel hohen Druckverlusten, Beschränkung auf die
Messung der Durchflussmenge von Flüssigkeiten und keine Verwendbarkeit
zur Messung der Durchflussmenge von Gasen, Fehler aufgrund von Wirbelbildung, relativ geringe Genauigkeit, nichtlineare limpfindlichkeitskurven, ziemlich lange Ansprechzeit,
Begrenzung auf enge Messbereiche, Fehler aufgrund ungleichmassiger
Strömung, Schwierigkeit in der Umformung der Ausgangsmeuijwerte
in eine zugängliche Form, hoher Energiebedarf bei Elektromagnetmessern und anderen Fehlern, von denen die meisten
den Fachleuten wohlbekannt sind.
Jedes der hessgeräte misst in erater Linie einen volumetriachen
Fluidstrom. in vielen Fällen ist es -jedoch wichtiger,
den Massendurchfluss von Fluida zu messen. In vielen Adsführun.iibeispielen
der Chemie wurden die verscniedenen Mengen von Reaktionsstoffen am besten mitteis ihrer Hasse bestimmt. Wenn
solch ein Fall auftritt und volumetrisch messende Messgeräte verwendet werden, ist es notwendig, die "Volumenmessungen in
Me.:senmessungen umzurechnen. Dies kann durch Multiplikation der
Volumenmeosungen mit der Dichte des Fluids bewerkstelligt werden.
Dementsprechend können volumetrische Fluidflussmessgeräte geeichte Anzeigemittel enthalten, die den Dichtefaktor nachweisen.
Es ist jedoch augenscrieinlicn, dass solcne Geräte begrenzte
Genauigkeiten haben. Es ist hinlänglich bekannt, dass die Dichte eines Fluids sowohl eine Funktion seiner Temperatur
alsauch des auf es ausgeübten Druckes ist. Ist das Fluid ein Gas, so kommt die Abhängigkeit der Dichte von Temperatur und
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Druck deutlicher zum Ausdruck. Daher ist es nicht möglich, einen konstanten Proportionalitätsfaktor zwischen dem Volumen
und der Masse des gemessenen Fluids zu liefern. Deshalb haben die vorliegenden indirekten Massenmessungen eines Fluidflusses
aufgrund von volumetrischen Fluidflussmessungen nur begrenzte Genauigkeit.
Bs sind Massendurchflussmesser und auch Dichtemesser vorgeschlagen
worden, die die Messung der Laufzeit von Schallwellen durch eine Flüssigkeit benützen. Diese Geräte erfordern jedoch
wenigstens einen aktiven Messumformer, um Schallwellen zu erzeugen.
Zusätzlich zur Verwendung einer Schaltung und von Energie
zum Betrieb des aktiven Energieumwandlers, ist eine weitere Schaltung zur Analyse und Verarbeitung der vom empfangenden
Energieumwandler erzeugten Signale erforderlich. Deshalb sind
'Jltra-Schallmersgeräte ziemlich kostspielig in Herstellung und
Bedienung.
jSs ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Fluidmasse-Durchfluss-Hessgerät
zu liefern, das einen Genauigkeitsgrad
besitzt, der in der Grö'ssenordnung von besser als -"}$>
liegt, und das druck- oder temperaturabhängige passive Messumformermittel
benützt.
Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, einen fca;:send-urchflussmesser
mit wirklich linearer AnzeigeempfinJlichkeit zu liefern.
009829/0157 bad ofhgwaI.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen. ..._..
Massendurchflussmesser zu liefern, der in Verbindung mit allen, homogenen Fluida benützt werden kann.
Es ist auch ein Ziel dieser Erfindung, einen Massendurchflussmesser
mit kurzer Ansprechzeit zu liefern.
Es ist auch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Massendurchflussmesser zu liefern, der den Massendurchsatz
eines Fluids sowohl in laminarer, als auch in turbulenter Strömung und über den Durchsatzbereich hinweg, wo der Übergang
von einer zur anderen erfolgt, messen kann.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, einen Massendurchflussmesser
zu liefern, der weder irgendwelche beweglichen Teile hat, noch aktiv betriebene Messumformer verwendet.
Es ist noch ein anderes Ziel dieser Erfindung, einen Massendurchflussmesser zu liefern, der dem sich mit der Zeit
einstellenden Verlust der Eichung stärker widersteht.
Es ist auch pin Ziel der Erfindung, einen Massendurchflussnesser
zu liefern, der zur Messung des Massendurchsatzes eines Fluids in Rohrleitungen praktisch jeder Dimension und über
einen weiten Durchcatzbereich verwendbar ist.
Es ist ausserdem ein weiteres Ziel dieser Erfindung,
BAD Of«G«NAt
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ein verbessertes Verfahren zur Messung des Massendurchsatzes
• eines Fluids zu liefern.
Es ist ausserdem noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Messung des Massendurchsatzes
eines Fluids mit Hilfe zweier Merkmale einer einzigen hydrodynamischen Eigenschaft eines strömenden Fluids, zu liefern.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Massendurchflussmesser
zu liefern, der ohne zusätzliche Kosten oder ■ Änderungen am Gerät in einen höchst genauen volumetisehen Durchflussmesser
umgewandelt oder gleichzeitig als solcher arbeiten kann.
Allgemein beabsichtigt die Erfindung die Einführung einer labil wirbelnden Strömung in einem Fluid, das durch eine, seine
Querschnittsfläche erweiternde Fluidleitung hindurchtritt. Die
Zunahme der Querschnittsfläche der Leitung erzeugt eine Fluid-Rückströmung
längs der Hauptachse, der Leitung und die Gesamtströmung wird unstabil. Die Instabilität bringt die Achse des
Fluidwirbels dazu, bezüglich der Hauptachse der Leitung zu präzedieren.
Diese Präzessiqn äussert sich in messbaren Druck- und Temperatursehwankungen im Fluid, die durch abwechselnde Umwandlung
zwischen hydrostatischer Energie und kinetischer Energie in dem wirbelnden Fluid verursacht werden. Die Amplitude der
Druck- oder Temperatursehwankungen ist der kinetischen Energie aus dem Produkt der Dichte des Fluids und dem Quadrat seiner
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Geschwindigkeit entsprechend proportional, während die Frequenz der Druck- oder Temperaturschwankungen proportional zur Strömungsgeschwindigkeit
ist. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis von kinetischer Energie und Strömungsgeschwindigkeit
direkt proportional zur Dichte des Fluids und zum Volumendurchsatz und deshalb zum Massendurchsatz ist. Entsprechend wird,
wenn ein Fühlermittel oder Messumformer die Druck- oder Temperaturschwankungen abfühlt, und die Frequenz- und Amplituden-Charakteristiken
dieser Eigenschaft in Signale umgewandelt werden, die man einem geeigneten arithmetisch arbeitendem Gerät
eingibt, ein Ausgangssignal erzeugt, das proportional zum Massendurchsatz
ist. Auaserdem kann, wenn das Ausgangssignal einem
geeigneten, integrierenden Gerät eingegeben wird, der gesamte
Massendurchfluss gemessen werden.
Andere Ziele und die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden, eingehenden Beschreibung zusammen
mit der beiliegenden Zeichnung ersichtlich, die-durch
Beispiele die verschiedensten Verkörperungen der Erfindung aufzeigen, wobei sie dadurch keine Begrenzung liefern.
Zu den Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Fluidleitung,
zusammen mit einem einzigen Messumformer zur Messung des Massendurchflusses eines Fluids in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform der Erfindung;
BAD ORiQ1NAU
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, 2 ist eine Längsschnittansicht einer Fluidlej.tung,
einschljesslieh eines Paares von Messumformern zur Messung des Massendurchflusses eines Fluids nach.
Massgabe einer anderen Ausführungsform der Erfindung ;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht durch die Messumformer von Pig. 2j
Pig. 4 ist eine schematische Schaltungsanordnung der Parallelschaltung der Messumformer von Fig. 2, um
ein elektrisches Signal zu gewinnen, das den hydrodynamischen Zustand des Fluids in der Leitung
von Fig. 2 wiedergibt.
Fig. 5 ist ein anderes schematisches Schaltbild, worin
die Signalausgänge der Messumformer aus Fig. 2 mit einem Differentialverstärker verbunden sind,
der ein elektrisches Signal erzeugt, das den hydrodynamischen Zustand des Fluids wiedergibt.
Pig. 6 ist eine teilweise schematische Längsschnittansicht
einer anderen Anordnung der Messumformer zur Erzeugung von Signalen, die die Fluidströmung
in einer Leitung wiedergeben, und
Fig. 7 ist aas Blockschaltbild eines elektrischen Geräts
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^ i = ; : BAD
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zur Verarbeitung der von den Messumformern in
den ^'ig. 1, 3, 4 und 5 erzeugten Signale, um
Aufschluss über den Ma.;: s end ur eh." at ζ und die insgesamt
darch die Leitung strömende Fluidmasse, nach Massgabe der Erfindung, zu erhalten.
Im allgemeinen wird gemäss der vorliegenden Erfindung
das Pluii, dessen Massendurchsatz und dessen gesamte Masse
gemessen werden soll, zuerst dazu gezwungen, eine Wirbelkomponente anzunehmen, .indem hydrostatische oder Druckenergie in
kinetische Energie umgewandelt wird. Darm wird das wirbelnde Fluid dazu gebracht, in einem proportional zum Fluiddurchsatz
befindlichen Maäse zu präzedieren. Diese Wirkungen können
zustr.r.Jegebracrit werden, indem man das strömende Fluid innerhalt
v:n Leitun.;smitteln einschulst, die darin mitwirkende
wirbelerzeugende Mittel haben, aie antreibend auf die Annahme eines Wirbelzustands des durch die Leitungsmittel strömenden
.Fluids wirken. Dann veranlasst man das wirbelnde Fluid durch
eine geeignete Anordnung, wie z.B. durch Einleiten des wirbelnaen Fluids in einen Bereich erweiterten Querscnnitts der
Leitan.:sffiitte.l, zu präaedieren. Der vergrösserte Rauminhalt
oder die Vergrösserunä des Raumes fördern eine besondere Art
hydrodynamiscner Instabilität, die das !iiederdruckzentrum des
wirbelnden Fluids veranlasst, mit einer bestimmten Frequenz Liber der Miitellinie oder Längsachse der Leitungsmittel oder
Fluid-Laufbahn zu präzedieren. Wenn man die Mittellinie des
wirbelnden Fluids durch geeignete Mittel sichtbar machen könnte,
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könnte man in dem Beine Querschnittsfläche erweiternden Bereich
der Leitungsmittel einen kegelförmigen Umriss wahrnehmen,
Diese Präzeseion des IJiederdruekzentrums, das im folgenden
als "Wirbelpräzession" bezeichnet wird, hat ein Maar; , .lau
in gewissen- Fällen direkt proportional zum mittleren Volumendurehiiatz
der Strömung ist. Auf diese Weise kann ein geeignetes
Fühlermittel, das im Betrieb dem präzedierenden wirbelnden Fluid
ausgesetzt wird, dieses Pendeln der Wirbelpräzossion feats tollen,
indem es die damit verbundenen Druck- oder ive iperaturschwanicun-*
gen anzeigt. Dadurch wird ein Signal übertragen, aas eine Frequenzcharakteristik
proportional zur Geschwindigkeit der Fluidströmung
und eine Amplitude proportional zur Dichte des Fluids hat. Wenn die Frequenz- und Ampli tudencharakteristiken[Ln verschiedene
oi.^nalo lufgotrennt werden, können die verschiedenen
Signale arithmetisch aufbereitet werden, um vom JHa.jsendaruhsatz
und vom gesamten Massendurchfluss, des durch die Lei.turi._-;ainittel
sich bewegenden Fluids, abhängige Signale zu erzeugen. Man erhält
gute jirgebnisae, vunm die i'HihlerniLttel in der riähe der erweiterten
Querschnitttaflache oder der Raumzunahme der Leitungsmittel
angebracht werden,
Iii l'lij. 1 ist gemäsö der Prinzipien dieser Erfindung der
urun-daufb.au .i^rguntell t. Üin erstes Fluidleitun .üiuit i-el ?.U und
ein zweitos u'iui'iloi tungsmitbei 22 - v/obei das zweite Fluidleitun.^smj
tteL einen grüsseren inneren Durchmesjer nat als n.er
innere DurchmdSser des ernten Fluidleitun. smittels - können
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durch eine kurzes Kupplungsmittel 24 zusammengeschlossen sein, wie durch ein im wesentlichen im rechten Winkel zu jedem der
Fluidleitungsmittel angeordneten Wandteils. Obgleich die Kupplung
kurz ist, ist es möglich, eine sich verjüngende Kupplung zu verwenden. Wirbelmittel '.IS sind mit dem ersten Fluidleitungsmittel
20 verbunden, um das hindurchströmende Fluid in eine wirbelnde bewegung zu versetzen. Die Wirbelmittel können in
Form feat eingebauter Schaufelblätter innerhalb des ersten Fluid lt:i tun ;smi ttel 20, oder als Windungen in der inneren Oberfläche
des Pluidleitungsmittels 20, oder als kippen entlang der inneren
uberfläche des ersten Fluidleitunc:smittels 20, angebracht sein.
CiS wurdu gefunden, dass die Linearität dieser Vorrichtung durch
die Anordnung der v/irbelmi t tel bestimmt wird. Zum Beispiel erhält
man eine lineare Vorricntung, wenn fest eingebaute Schaufel
blätter mit einem, bezüglich der Hauptachse Qer Leitungsmittel
gegebenen Abströmwinkel, verwendet werden. Ein Fühlermittel
28 ist Ln die günstigste Abfühlposition für die von der Wirbelpräs
es si on herrülirexideri hydrodynamischen Eigenschaften des
Fluida gebracht.
Df·-1 die wirbelnde Strömung präzediert, sind Druck- und
Tempernturschwankungen in .:er Strömung vorhanden, Desnalb gibt
es 'cilni 'θ Vorfahren, mit denen die Frequenz und die Amplitude
der ./irb"l.präzeosion angezeigt werden kann. Ein druckempfindliches
hi. ttel, wie ein Membran-Druck-wessumf ormer, oder ein
piezoelektrischer Kristall, oder ähnliches können zur Erzeu-i gung der die Druckschwankungen wiedergebenden elektrischen Sig-
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nale benutzt werden. Oder ein temperaturempfinuliehes Mittel,
wie ein thermoelektrisches Element, ein Bolometer oder ähnliches
kann zur Erzeugung der die Tenperaturschwankungen wiedergegebenden
elektrischen Signale benutzt werden. In jedem Fell werden die elektrischen Signale von den Anschlussklemmen 32 und 34
des Energieumwandlers 28 ausgesagt.
Im Betrieb wird das Fluid, dessen Hasse und Massendurchsatz
bestimmt werden sollen, dem ersten Fluidleitmifsmittel
zugeführt und es tritt aus äem zweiten Fluidleitungsmittel 22 aus. Wirbelmittel 26 zwingen das Fluid, das entweder ein eins
oder eine Flüssigkeit sein kann, in einen wirbelnden -'U-tnnd.
Das Vorhandensein der Erweiterung 30, di.e das Fluid antrifft, wenn es aus dem ersten Fluidic;itun/smittel 20 oder Rohr mit
halbwegs rundem querschnitt in das zweite Fluidleituiu f?nri ttel 22,
ein zweites RoIt mit halbwegs run j em querschnitt strömt, bringt
das wirbelnde Fluid dazu, instabil zu werden, oder mit anaeren
Worten, üa3 Zentrum oder die Achse 3es wirbelnden Fluids ?»räaedieren
und beschreiben einen Ke.::el.
Aufgrund :er Präzession übermittelt aer Messumformer ^y
von seinen Anschlassklemmen 32 unj 54 ein Wechsel ustr:;msi<jnal,
dessen Wechselstrcmfrequens proportional zur Geschwindigkeit
der Fluidströmung, und dessen Amplitude proportional zur Diente
des Fluids und zum Quadrat der Geschwindigkeit der Flui.if.-trcmung,
wie zuvor aufgezeigt, i?t. EIe Beschreibung der Benutzung
dieses Signals zur Anzeige des Ma.'sendurchsatzes und der ge-
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samten Masse wird zurückgestellt, bis die verschiedenen Ausführunrsformen
der das Signal erzeugenden Mittel beschrieben sind.
Es sollte festgestellt v/erden, dass, falls erwünscht,
Entwirbelun.'smittel 32 mit dem zweiten Fluidleitungsmittel 22
verbunden werden können, um einen Teil des durch die Anwesenheit der Wirbelmittel 26 verursachten Druckverlustes wieder zu
beseitigen. Die Entwirbelungsmittel können in Form fest angebrachter
Schaufelblätter innerhalb des ersten Fluidleitungsmittels
22 angebracht sein. Durch Experimentieren wurde aufgezeigt,
aass eine Flächenzunahme zwischen dem ersten Fluidleitungsmittel
20 und dem zweiten Fluidleitungsmittel 22 im Verhältnis 2 : 3 gute Ergebnisse liefert (alle stärkeren Flächenerweiterun
:en, so wurde gefunden, liefern auch gute Ergebnisse), und dass die Anbringung der Wirbelmittel 26 in einer
zwei Durchmessern entsprechenden Entfernung stromaufwärts vom Ende des ersten Fluidleitungsmittels 20 Wirbel liefert, ohne
auf die Präzession einzuwirken.
Währenü ein einzelner Messumformer als Fühlermittel für die
im Zusammenhang mit der Präzession eines wirbelnden Fluids, das längs eii.es umgrenzten Weges Jiesst, auftretenden Druckoier
'ieinperatursohwankungen benutzt werden kann, kann es sein,
dass ein einzelner Hessumformer die Genauigkeit der Messungen
begrenzt. Genauer gesagt, fühlt ein einzelner Messumformer nicht nur die vom präzedierenden Fluid herrührenden, Schwankungen ab,
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sondern er wird auch auf andere Druckwellen ansprechen, auf die nachstehend als Schallschwingungen Bezug genommen wird, die sich
längs der Fluidleitungsaii ttel oder der umschlossenen Laufbahn
ausbreiten. Unter dem nur der Einfachheit halber gewählten Wort
"Schall" ist .jedoch nicht nur zu verstehen, dass die Schwingungen
ausschliesslich im Hörbereich seien - sie können entweder im infraschall-, Schall- oder Ultraschallbereich, gesondert
oder gemiscüt, auftreten. Daher wird der Aus 'ang eines solchen
Messumformers nicht für die Frequenz und Amplitude der Wirbelpräzession
repräsentativ sein und deshalb keine wahre Anzeige · des Massendurchflub'tjes liefern.
Dementsprechend ist es wünschenswerter ein Pa^ von
Messumformern zu verwenden, die einander gegenüberstehend quer zum Fluidluitungsmittel oder der umscnlousenen Laufbahn eingebaut
sind, inuem sie an einem Ronr, das das Fluidlei tun.^smittel
bildet, einanaer gegenüberliegen. In diesem Falle v/erden die
von Schallschwinc;un ;en herrührenden Impulse, bezüglich der beiden
Messumformer gleichphasig sein. Die vom präzedierenden /Zirbel
herrührenden Impulse werden jedoch, bezogen auf die zwei Messumformer, ungefähr 180 in der Phase verschoben sein.
Angesichts dieser Gleichphesigkeitsbeziehung der ücnallsC'iwingunwen
uni der Phpaenvcrachiobungsbeziexiung, der vom präzedierenden
./irbel herrührenden Impulse, kann ein Auog-mgosignal,
das nur von den in der Phase verschobenen Impulsen abhängt, geliefert werden, indem man die elektrischen Ausgänge beider Mess-
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umformer parallel oder in Reihe miteinander schaltet, oder indem
man einen elektrischen Differentialverstärker benutzt. Mit einer solchen elektrischen Schaltungsanordnung werden sich die Ausgangssignale,
die von den durch Schallschwingungen hervorgerufenen Impulsen herrühren, aufgrund ihres gleichphasigen Zustandes
bezüglich der beiden Messumformer aufheben. Die Aus-
gangssignale jedoch, die von den durch präzedierendes, wirbelndes Fluid hervorgerufenen Impulsen abhängig sind, und die gegeneinander
in der Phase verschoben sind, werden ein zusammengesetztes, nur von den in der Phase verschobenen Impulsen abhängiges,
Au.-jgangs signal liefern. Dabei liefert die Verwendung
zweier sich gegenüberliegender und quer zum Fluidleitung8'uittel angebrachter Messumformer ein Wechselstromausgangssignal, dessen
Frequenz proportional zur Frequenz der Präzession eines wirbelnden
Fluids ist und dessen Amplitude proportional zur Amplitude der Druck- oder Temperatursohwankungen des wirbelnden Fluids ist.
Eine abgewandelte Form dieser Lösung ist die Verwendung
eines einzelnen Differential-Messumformers, dessen Eingänge mit zwei unmittelbar gegenüberliegenden Punkten des Fluidleitungsmittels
oder der umschlossenen Laufbahn verbunden sind. In diesem Fälle werden sich die gleichphasigen, von Schallschwingungen
herrührenden Impulse im Differentialmessumformer entgegenwirken
und dies wird im wesentlichen kein Ausgangssignal erzeugen. Andererseits werden die vom präzedienenden .Wirbel herrührenden,
in der Phase verschobenen Impulse ein Ausgangssignal erzeugen, das doppelt so gross als das eines einzelnen Mess-
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BAD
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Umformers ist, der nur mit einem Punkt längs des Fluidleitungsmi ttels oder der umschlovssenen Laufbahn verbunden ist.
In der ^ig. 2 ist nun ein Durchflassmesser in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Da die Leitungsmittel den in Fig. 1 gezeigten ähnlich sind, werden einmal-gestrichene Bezugszeichen für die gleichen
Elemente verwendet. Der Durchflussmesser enthält ein Fluidleitungsmittel,
das aus einem ersten Fluidleitungsmittel oder
Eintrittsabschnitt 20' besteht, der durch eine erweiterte Querschnittsfläche 30' mit einem zweiten Fluidleitumjsmittel 22'
mittels eines ziemlich plötzlichen Übergangs oder Anschlussmittels 24' in Verbindung steht. Zum Beispiel kann der Durchmesser
des zweiten Fluidleitungsmittel 22' wesentlich grosser
sein als der Durchmesser des ersten Fluialeitungsmittels 20',
um die erweiterte Querschnittsfläche 30' zu schaffen. Der Übergang
oder das Anschlussmittel 24' kann eine sicn senkrecnt zum ersten Fluidleitungsmittel erstreckende Wand sein, oder die
Wandung des Kupplungsmittels 24' kann abgeschrägt sein, um einen zwischen den Leitunrsmitteln 20' und 22' allmählich
sich einfügenden Abschnitt zu schaffen.
Das Vi'irbelmittel 26' ist mit dem ersten Fluidleitunjsmittel
20' wirkend verbunden, um 'iss dort hindurcnströmende
Fluid in sine wirbelnde Bewegung zu zwingen. Das Wirbelnd.ttel .
26' kann in Form fest eingebauter Schaufelblätter an der inneren
Oberfläche des ersten Fluidleitun£smittels 201, oder als Rippen
längs der dortigen, inneren überfläche, angebracht sein,
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Das Fluid, dessen Durchsatz gemessen wird, wird dem ersten Fluidleitungsmittel 20' zugeführt und es tritt von dort in das
zweite Fluidleitungsmittel 22' über. Das Wirbelmittel 26' zwingt das Fluid, das entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit
nein kann, in einen tfirbelzustand. Die Anwesenheit einer Erweiterung
30', welche das Fluid beim Strömen aus dem ersten Fluidleitungsmittel 20', das ein Rohr mit halbwegs kreisförmigen
Querschnitt sein kann, in das zweite Fluidleitungsmittel 22', das auch ein Rohr mit kreisförmigen Querschnitt sein kann, antrifft,
bringt das wirbelnde Fluid dazu, instabil zu werden und zu prädezieren, wie es diesbezüglich vorher beschrieben
wurde. Durch das Messen oder Abfühlen der Frequenz und der Amplitude der Druck- oder Temperaturschwankungen, die von der
Präzession des wirbelnden Fluids herrühren, kann eine Anzeige des Durchsatzes erhalten werden.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform
•der Erfindung wird ein aus' einem Paar von Druck-Messumformern
40 und 40' bestehendes Fühlermittel in der Wandung des Rohres oder des ersten Fluidleitungsmittels 20' stromabwärts von dem
Wirbelmittel 26' und vor der Erweiterung 30' angebracht. Die
Messumformer 40 und 40' sind einander gegenüberliegend angeordnet.
Wie ausgeführt, Bind Druck-Messumformer wie die bei
und 40' nicht nur auf Druckimpulse, die von der Präzession des wirbelnden Fluids herrühren, empfindlich, sondern sie sprechen
auch auf Schallwellen oder Schallscx.wingungen an, die sich
längs des Flui^leitune.smittels bewegen. Bezüglich Schallschwin-
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gungen- im Fluid ist zu sagen, dass eine längs des Fluidleitungsmittels
laufende Schallwelle einen positiven Druckimpuls auf jeden der Messumformer 40 und 40' im gleichen Augenblick ausübt.·
In anderen Worten, die Druckimpulse, die von Schallschwingungen herrühren, sind bezüglich beider Messumformer 40 und 40'
gleichphasig. Dies wird durch die Pfeile 41 und 41' der Fig. 3,
die die von Schal!schwingungen herrührenden Druckimpulse darstellen,
angedeutet.
Jedoch sind die von der Präzession des wirbelnden Fluids herrührenden Druckimpulse, wobei das Mederdruckzentrum des
wirbelnden Fluids die Hauptachse des Fluidleitungsmittels umkreist, und die Impulse auf die zwei Messumformer 40 und 40'
um im wesentlichen 180° in der Phase gegeneinander verschoben, so wie es durch die Pfeile 42 und 42' angedeutet wird. Das
heisst, der Niederdruckbereich des wirbelnden Fluids wirkt auf den Messumformer 40' zum Beispiel mit einer Zeitwinkelverschiebung
von im wesentlichen 180 , bezogen auf seine Einwirkung auf den Messumformer 40. Bin ähnlicher Vorgang spielt sich bei
den Temperaturimpulsen ab.
Anders ausgedrückt und vorausgesetzt, dass eine Schallschwingung aus einer Reihe wechselnd positiver und negativer
Impulse längs des Fluidleitungsmittels besteht, wird ein erster positiver Impuls auf beide Messumformer 40 und 40' zum selben
Zeitpunkt, und der nachfolgende negative Impuls auf beide Mess-
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umformer 40 und 40' gleichzeitig wirken. Demgemäss werden beide Messumformer 40 und 40' gleichzeitig einem positiven
Impuls oder einer Druckabnahme ausgesetzt. Die von Schallschwingungen herrührenden Impulse sind demgemäss bezüglich
beider Messumformer 40 und 40' in Phase.
Es ist möglich, diese Beziehungen dadurch zu nutzen, dass man die beiden Messumformer 40 und 40' parallel oder in Reihe
in einen elektrischen Kreis schaltet. Mit der in Fig. 4 gezeigten Anordnung wirken die von Schallschwingungen herrührenden
Druck- oder Temperaturimpulse einander entgegen. Demgemäss
vollzieht sich eine wechselseitige Auslöschung. Die gleichen Ergebnisse erhält man mit der Anordnung der Fig. 5, in der die
Messumformer mit einem Differentialverstärker 44 verbunden sind. Wenn es gewünscht wird, so können die Messumformer oder Fühlermittel
in Reihe geschaltet werden. Im Reihenschaltungsnetzwerk ist der Differentialverstärker nicht erforderlich. Andererseits
addieren sich die in der Phase verschobenen und von der Prä-Zession des wirbelnden Fluids herrührenden Druck- oder Tempera—
turimpulse und bilden das zusammengesetzte Ausgangssignal der beiden Messumformer. Die Folge ist, dass die gleichphasigen
Druck- oder Temperaturimpulse längs des Fluidleitungsmittel 20'
sehr vermindert, wenn nicht völlig ausgelöscht werden, und dass, die in der Phase verschobenen Druck- oder TemperaturSchwankungen
deshalb beide in die Messung der Frequenz und der Aplitude eingehen
können. Die in der Phase verschobenen Ausgangssignale werden an die Anschlussklemmen 36 und 38 der Messumformer-Parallel-
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anordnung der Fig, 4 und an die Anschlussklemmen 46 und 48 der
Differentialverstärkeranordnung der Fig. 5 gelegt. Die Verwendung
des so erzeugten Signals zum Anzeigen des Massendurchfluss es
wird im folgenden beschrieben.
Es sollte beachtet werden, dass einige in einem bestimmten Winkelabstand rund um das Leitungamittel verteilte Paare von
Messumformern, die Zahl der Impulse pro Zeiteinheit vergrössern
und eine genauere Wertbestimmung des vorhandenen Durchsatzes ermöglichen wurden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 können, wenn es gewünscht
wird, Entwirbelungsmittel 32 mit dem zweiten I'luidlei tungsmittel
in Wirkverbindung gebracht werden, und zwar stromabwärts vom Anschlussmittel 24'. Die Entwirbeluhgsmittel 32'
können zur Wiedergewinnung eines Teils des Druckverlustes,der
durch die Anwesenheit der Wirbelmittel 26' hervorgerufen wurde, benutzt werden und können eine ähnliche Form, wie die Entwirbelungsmittel
32' aer Fig. 1, innerhalb des Pluidleitungsmittels
22',haben. Die Entwirbelungsmittel 32' zielen darauf ab, die
Wirbel zu beseitigen, um die Fluidströmung auszurichten.
In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die, jenen der Fig. 1 und 2 entsprechenden Elemente mit
den gleichen, aber doppelt-gestrichenen Bezugszeichen versehen.
Insoweit das Fluidleitungsmittel oder die uraschlo3sene Laufbahn
betroffen sind, ist die Anordnung mit der der Fig. 1 und 2 identiscn, so dass eine weitere Beschreibung nur eine Wiederho-
lung wäre. 009829/0157 · ',·.·,
BAD ΟΒ\β1ΝΑΙ"
Jedoch ist in dieser -^usführungsform der Erfindung ein
einzelner Differential-Druck-Messumformer 60 an einem Paar sich, unmittelbar gegenüberliegender Punkte längs des Fluidleitungsmittels
20" den Drücken ausgesetzt« Zu diesem Zweck ist ein Paar Druck-Anzapfungsleitungen 61 und 61' in Verbindung mit dem
ersten Fluidleitungsmittel 20" mit einem Paar sich jeweils unmittelbar gegenüberliegender Punkte in der Nähe des Anschlussmittels
24" verbunden. Die anderen Enden der Anzapfungen 61 und 61' sind mit den gegenüberliegenden Seiten des herkömmlichen
Differential-Messumformers 60 verbunden.
Mit der vorbeschriebenen Anordnung werden gleichphasige
Druckimpulse oder Druckschwankungen, so wie sie durch Schallschwingungen verursacht werden, in keinem Ausgangssignal des
Differentialmessumformers 60 ein Ergebnis bringen, weil im Messumformer 60 diese gleichphasigen Druckimpulse einander entgegenwirken.
Die in der Phase verschobenen Druckimpulse oder .DruckSchwankungen, die vom präzedie-renden Pluidwirbel herrühren,
werden jedoch ein gegenüber einem einzelnen Druck-Hessumformer,
der nur mit einem Punkt längs des Strömungsweges verbunden ist, verdoppeltes Ausgangssignal erzeugen. Demgemäss.
bewirkt die Differential-JXiessumformer-Vorrichtung der Pig. 6
die Beseitigung fremder Signale und erzeugt gleichzeitig Druckimpulssignale, die um den Faktor zwei verstärkt sind. Die vom
Differential-Messumformer 60 erzeugten Signale werden von den Anschlussklemmen 66 und 68 übertragen.
BAD 009829/0157
H98271
obwohl bezüglich der vom Messumformer 28 (Fig. 1), den
Messumformern 40 und 40' (Fig. 4)f dem Differentialverstärker
(Fig. 5) und dem Differential-Messumformer 60 (Mg. 6) übermittelten
Signale von Impulsen gesprochen wurde, sollte es augenscheinlich sein, dass angesichts der Präzession des Fluidwirbels
diese Signale mehr sinusförmig und die Impulse in Wirklichkeit die Überhöhungen der Sinuskurven sind. Weil die Signale
sinusförmig sind, haben sie zwei hervorzuhebende Eigenschaften, d.h. Frequenz und Amplitude, die durch herkömmliche Schaltungen
in zwei weitere Signale umgewandelt werden können, deren Amplituden
Jeweils die augenblickliche Frequenz und Amplitude des sinusförmigen Ausgangssignals wiedergeben.
Nun ist klar aufgezeigt worden, dass das Produkt aus der
Dichte des Fluids und dem Quadrat der Geschwindigkeit des Fluids, geteilt durch die Geschwindigkeit des Fluids das Produkt aus
Dichte und Geschwindigkeit ergibt» Es sollte beachtet werden, dass die Geschwindigkeit der Fluidströmung proportional zu
volumetrischen Durchsätzen ist. In Übereinstimmung damit ergibt eine solche Division den Massendurchsatz. Es sei daran erinnert,
dass die Frequenz der vom Messumformer erzeugten Signale proportional zur Geschwindigkeit der Fluiaströmung und dass die
Amplitude der vom Messumformer erzeugten Signale proportional dem Produkt aus der Dichte und dem Quadrat der Geschwindigkeit der
Fluidströmung ist. Deshalb ist, wenn das die Frequenz der von der Präzession herrührenden Druck oder Temperaturschwankungen
wiedergebende Signal in das, die Amplitude der von der Prä-
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BA0
Zession herrührenden Druck- oder Temperaturschwankungen, wiedergebende Signal geteilt wird, das sich daraus ergebende
Quotientensignal proportional zu dem dem Massendurchsatz des Fluids durch das Fluidleitumjsmittel, oder es stellt ihn dar.
Die Vorrichtung nach Fig. 7 führt diese Funktion aus.
Die Eingänge 70 und 72 des Verstärkers 74 können mit irgendeinem
der Signalausgänge der oben beschriebenen Ausführungsformen verbunden werden, worauf der Verstärker 74 ein Signal
mit Frequenz- und Amplitudencharakteristik erhalten wird. Der Ausgang des Verstärkers 74 ist mit dem Eingang eines herkömmlichen
Frequenzdiskriminators 76, der von der Foster-Seely-Bauart
sein kann, verbunden. Der Diskriminator 76 übermittelt von seinem Ausgang ein Signal, das der Frequenz seines erhaltenen
Eingangssignals proportional ist. Der Ausgang des Verstärkers
74 ist auch mit dem -Eingang eines herkömmlichen Amplitudendetektors
78 verbunden, der einen Gleichrichter und ein Filter enthält. Der Ausgang des Detektors 78 übermittelt ein
der Amplitude an seinem Eingang erhaltenen· Signals proportionales
Signal. Der Ausgang des Diskriminators 76 wird auf den
Divisoreingang und der Ausgang des Detektors 78 auf den Dividendeneingang eines herkömmlichen Analog-Divisions-Schaltkreises
80 gegeben. Der Schaltkreis 80 ist ein herkömmlicher Rechenverstärker, der in der Analogrechnertechnik gut bekannt ist. Der
Rechenverstärker bildet eine Division nach, und gibt an seinem Ausgang ein Signal ab, das den Quotienten der Dividenden- und
der Divisorrechengrösse wiedergibt, die durch die, seinen zwei
009829/01-57.
Eingängen zugeführten, Signale dargestellt werden. In dem hier
beschriebenen Zustand gibt das Signal am Ausgang der Schaltung
80 den Massendurchsatz des durch das Leitungsmittel fliessenden Fluids wieder. Der Ausgang der Schaltung 80 kann mit einem
Herkömmlichen Anzeigegerät 82 verbunden werden, das auf die Anzeige von Maase pro Zeiteinheit geeicht ist. Wenn es gewünscht
wird, kann, der Ausgang der Schaltung 80 mit einem herkömmlichen
Analog-Digital-Umwandler verbunden werden, so dass der Massendurchsatz
in digitaler Form zu einer entferntliegenden Stelle
übertragen werden kann.
Wenn gewünscht wird, die gesamte Masse des durch die Leitermittel fliessenden Fluids zu wissen, kann der Ausgang
der Schaltung 80 mit einem integrierenden Mittel 84 einer herkömmlichen
Bauart, wie einem gleichstrommotorbetriebenen Räderwerk-Mechanismus, dessen Skala in Masseneinheiten geeicht ist,
verbunden werden.
Es wurden demgemäss verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Anzeige des Massendurchsatzes und das gesamten Massendurchflusses
eines "Fluids gezeigt, die die Präzession der Wirbelkomponente einer Fluidbewegung in einer Leitung benutzen. Indem
man die Wirbelpräzession ausnützt und hiervon ein Signal erzeugt, dessen Frequenz die Geschwindigkeit einer Fluidströmung
und dessen Amplitude die kinetische Energie einer Volumeneinheit
eines Fluids wiedergibt, ist es möglich, auf vereinfachte Weise und sicher eine Anzeige des Massendurchsatzes zu erhalten.
0 0 9 8 2 9/ 0157 ;- baO
Offensichtlich sind viele Abänderungen und Abarten der vorliegenden Erfindung angesicht der obigen Erläuterungen mög-
lieh. Es ist deshalb so zu verstehen, dass innerhalb des Schutzbereiches
der anhängenden Ansprüche die Erfindung auch anders, als spezifisch beschrieben, in die Praxis umgesetzt werden kannt
Patentansprüche:
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Vorrichtung zur Anzeige des Massendurchflusses eines Fluids., die aus einem ersten Fluidleitungsmittel mit einem stromabwärtigen Ende besteht, die aus einem damit verbundenen Wirbelmittel besteht, um ein Fluid, das durch das erste Fluidleitungsmittel fliegst zu zwingen, einen wirbelnden Zustand anzunehmen, die aus einem zweiten angekuppelten Fluidleitungsmittel zum Aufnehmen des das stromab gelegene Ende des ersten Fluidleitungsmittels verlassenden Fluids besteht und dessen Querschnittsfläche grosser als die des ersten Fluidleitungsmittels ist, um das wirbelnde Fluid zum Präzedieren zu veranlassen, die aus damit verbundenen FUhlermitteln zum Abfühlen der Umlaufehäufigkeit und der Amplitude der Präzessionsbewegungen besteht, und die aus mit den Fühlermitteln verbundenen Mitteln sur Anzeige des Massendurohflueses des Fluids in Übereinstimmung mit der Umlaufshäufigkeit und der Amplitude der Präseeeion des wirbelnden Fluids besteht,Mlt2l/01ffPatentanwälte DipL-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-lna. Axel Hansmann, Dipl.-Phyi. Sebastian Herrmann • MÖNCHEN 2, THEHESIENSTKASiE 33 · TeWwii »2162 > Telegromm-Adre·*.· lipotli/MlndwnB$nlcv*rbindvngam Daubch· lenk AQ, Fili·!· Mlndw*, Dtp.-Kat*· Vihhnljim—iit, Kento-Nr, TUTU Bayer. Vereinbar* MendiM, Zwstfit. Orier-vee-Miller-line, Kto.-Nr. WHtS · Ρ»ιΙ|*ιί·Κ—f ι MhtAwt Nr. VBM7•wHr» PATENTANWALT DB. IEINHOlD ICHMIDTH982712. Vorrichtung zur Anzeige des Massendurchflusses eines Fluids, die aus einem Fluidleitungsmittel mit einem stromabwärtigen Ende besteht, die aus einem damit verbundenen Wirbelmittel besteht, um ein Fluid, das durch das erste Fluidleitungsmittel fliesst zu zwingen, einen wirbelnden Zustand anzunehmen, die aus einem zweiten, angekuppelten Fluidleitungsmittel zum Aufnehmen des das stromab gelegene Ende des ersten Fluidleitungsmittels verlassenden Fluids besteht und dessen Querschnittsfläche grosser als die des ersten Fluidleitungsmittels ist, um das wirbelnde Fluid zum Präzedieren zu veranlassen, die aus damit verbundenen druckempfindlichen Mitteln zum Abfühlen der Frequenz und der Amplitude der DruckSchwankungen, die im Fluid durch diePräzession des wirbelnden Fluids erzeugt werden, besteht und die aus mit den besagten druckempfindlichen Mitteln verbundenen. Mitteln zum Anzeigen des Massendurchflusses des Fluids in Übereinstimmung mit der Frequenz und Amplitude der Druckschwankungen besteht, - .3» Vorrichtung zur Anzeige des Massendurchflussea eines Fluids, die aus einem ersten Fluidleitungsmittel mit einem atrpe— abwärtigen ünde besteht, die aus einem damit verbundenefi Wirbelmittel besteht, um ein Fluid, dae durch das erste # Fluidltitungsmittel flieset zu zwingen, einen wirbelnden ^ustand anzunehmen, die aus einem zweiten, angekuppelten Fluidleitungsmittel zum Aufnehmen des das stromab gelegene Ende des ersten-Fluidleitungsmittels verlassenden FluideΟ0$*287ΰΤ57besteht und dessen Querschnittsfläche grosser als die des ersten Fluidleitun^smittels ist, um das wirbelnde Fluid zum Präzedieren zu veranlassen, die aus einem damit verbundenen, temperaturempfindlichen Mittel zum Abfühlen der Frequenz und Amplitude der Temperaturschwankungen, die im Fluid durch die Präzession des besagten wirbelnden Fluids erzeugt werden, besteht und die aus mit den besagten temperaturempfindlichen Mitteln verbundenen Mitteln zum Anzeigen des Massendurchflusses des Fluids in Übereinstimmung mit der Frequenz und Amplitude der besagten TemperaturSchwankungen besteht.4. Vorrichtung zur Anzeige des Massendurchflusses eines Fluids, die aus einem ersten Fluidleitungsmittel mit einem stromabwärtigen Ende besteht, die aus einem damit verbundenen Wirbelmittel besteht, um ein Fluid, das durch das erste Fluidleitun/rsmittel fliesst zu zwingen, einen wirbelnden Zustand anzunehmen, die aus einem zweiten engekuppelten Fluidleitungsmittel zum Aufnehmen des das stromab gelegene Ende des ersten Fluidleituritismitte] s verlassenden Fluids besteht und dessen Querschnittsfläche grosser als die des ersten Fluidleitungsmittels ist, um das wirbelnde Fluid zum Präzedieren zu veranlassen, die aus einem mit einem der Fluidleitun^smittel verbundenen Druck-Messumformer zur Erzeugung eines elektrischen Signals besteht, dessen Frequenz und Amplitude mit der Frequenz und der Amplitude der im Fluid durch die Präzession des wirbelnden Fluids er-009829/0157. U98271 1%zeugten Druckschwankungen in Zusammenhang steht, die aus mit dem besagten Druck-Messumformer verbundenen Mitteln zur Erzeugung eines frequenzanzeigenden Signals, dessen Amplitude proportional zur Frequenz des elektrischen Signals ist,' besteht, die aus mit dem besagten Druckmessumformer verbundenen Mitteln zur Erzeugung eines amplitudenanzeigenden Signals, dessen Amplitude proportional zur Amplitude des elektrischen Signals ist, besteht, und die aus Mitteln zum Dividieren des amplitudenanzeigenden Signals durch das frequenzanzeigende Signal besteht, um ein Ausgangssignal, das proportional zum Massendurchsatz des Fluids ist, zu erzeugen.5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner Mittel, die mit / dem dividierenden Mittel verbunden sind, zum Integrieren des Ausgangssignals enthält, um eine Anzeige der gesamten Masse des hindurchgeströmten Fluids zu erhalten.6. Vorrichtung zur Anzeige des Massendurchflusses eines Fluids, die aus einem ersten Fluidleitungsmittel mit einem stromabwärtigen Ende beateht, die aus einem damit verbundenen Wirbelmittel besteht, um ein Fluid, das durch das erste Fluidleitungsmittel fIiesst zu zwingen, einen wirbelnden Zustand anzunehmen, die aus einem zweiten, angekuppelten Fluidleitungsmittel zum Aufnehmen des das stromab gelegene Ende des ersten Fluidleitungsmittels verlassenden Fluids besteht und dessen Querschnittsfläche grosser als die des0 0 9 8 2 9/0157 BAD ORIGINALersten Fluidleitungsmittels ist, um das wirbelnde Fluid zum Präzedieren zu veranlassen, die aus einem mit einem der Lei-tungsmittel verbundenen Temperatur-Messumformer zur Erzeugung eines elektrischen Signals besteht, dessen Frequenz und Amplitude mit der Frequenz und der Amplitude der im Fluid durch die Präzession des wirbelnden Fluids erzeugten TemperaturSchwankungen zusammenhängt, die aus mit dem Temperatur-Messumformer verbundenen Mitteln zur Erzeugung eines die Amplitude anzeigenden Signals, dessen Amplitude proportional zur Amplitude des elektrischen Signals ist, besteht, und die aus Mitteln zum Dividieren dieses amplitudenanzeigenden Signals durch das frequenzanzeigende Signal besteht, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das proportional zum Massendurchsatz des Fluids ist,7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die ferner Mittel enthält, die mit den Teilungsmitteln zum Integrieren des Ausgangssignals verbunden sind, um eine Anzeige der gesamten hindurchgeströmten Masse des Fluids zu erhalten.8. Vorrichtung zur Anzeige des Massendurchflusses eines Fluids, die aus einem ersten Fluidleitungsmittel mit einem stromabwärtigen Ende besteht, die aus einem Wirbelmittel besteht, um ein Fluid, das durch das erste Fluidleitungsmittel strömt, zu zwingen, einen wirbelnden Zustand anzunehmen, die aus einem zweiten angekuppelten Fluidleitungsmittel zum Auf-009829/015 7U98271nehmen des daa stromab gelegene Ende des ersten Fluidleitungsmittels verlassenden Fluids besteht und dessen Querschnittsfläche grosser als die des ersten Fluidleitungsmittels ist, um das wirbelnde Fluid zum Prazedieren zu veranlassen, die aus mit einem der besagten Fluidleitungsmittel verbundenen differentiell arbeitenden Fühlermittel zum Abfühlen der Umlaufshäufigkeit und der Amplitude der Präzession des wirbelnden Fluids besteht, und die aus mit den besagten Fühlermitteln verbundenen Mitteln zur Anzeige des Massendurchflusses eines Fluids in Übereinstimmung mit der Umlaufshäufigkeit und der Amplitude der Präzession des Fluids besteht,9. Vorrichtung nach Anspruch 8, in der die differentiell arbeitenden Fühlermittel ein Paar Druck-Messumformern einschliessen, die mit direkt einander gegenüberliegenden Stellen an einem der Fluidleitungsmittel verbunden sind.10, Vorrichtung nach Anspruch 8, in der die differentiell arbeitenden Fühlermittel ein Paar Temperatur-Messumformern einschliessen, die mit direkt einander gegenüberliegenden Stellen an einem der Fluidleitungsmittel verbunden sind.11. Vorrichtung nach Anspruch 8, in der die differentiell arbeitenden Fühlermittel einen Differential-Druck-Messumformer einschliessen, der erste und zweite Eingänge und Fluidleitungsmittel zum Anschluss des ersten und zweiten Eingangs an direkt einander gegenüberliegenden Stellen an einem der009829/0157 BAD OR.G.NALH98271Flui d 1 e i tungsmi11el umfas st.12, Vorrichtung zur Anzeige des Massendurchflusses eines Fluids, die aus einem ersten Fluidleitungsmittel mit einem stromabwäi'tigen Ende besteht, die aus einem Wirbelmittel besteht, um ein Fluid, das durch das erste Fluidleitungsmittel strömt zu zwingen, einem wirbelnden Zustand anzunehmen, die aus einem zweiten angekuppelten Fluidleitungsmittel zum Aufnehmen des das stromab gelegene Ende des ersten Fluidleitungsmittels verlassenden Fluids besteht und dessen Querschnittsfläche" grosser als die des ersten Fluidleitungsmittels ist, um das wirbelnde Fluid zum Präzedieren zu veranlassen, die aus einem Paar differentiell arbeitender Messumformermittel besteht, die mit direkt einander gegenüberliegenden Bereichen des ersten Fluidleitungsmittels zur Erzeugung elektrischen Signale verbunden sind, die eine der Umlaufshäufigkeit der Präzession des wirbelnden Fluids proportionale Frequenz und eine mit der Amplitude der Präzession zusammenhängende Amplitude haben, die aus Mitteln, die mit dem Paar von Messumformermitteln zur Erzeugung eines frequenzanzeigenden Signals verbunden sind, besteht, das eine zur Frequenz des besagten, elektrischen Signals proportionale Amplitude hat, die aus Mitteln besteht, die mit dem Paar von Messumformermitteln zur Erzeugung eines amplitudenanzeigenden Signals verbunden sind, das eine zur Amplitude des elektrischen Signals proportionale Amplitude hat, und die aus Mitteln zum Dividieren des amplitudenanzeigenden009829/0157H98271Signals durch das frequenzanzeigende Signal besteht, um ein dem Massendurchsatz des Fluids proportionales Ausgangssignal zu erzeugen.13. Vorrichtung nach Anspruch 12, in der die Messumformermittel druckempfindliche Messumformer sind.14. Vorrichtung nach Anspruch 12, in der die Messumformermittel temperaturempfindliche Messumformer sind.15. Vorrichtung nach Anspruch 12, die ferner aus Mitteln besteht, die mit den dividierenden Mitteln verbunden sind, um das Ausgangssignal zu integrieren und eine Anzeige der gesamten durchgeströmten Fluidmasse zu erzeugen.16. Verfahren zur Messung des Fluidmasseflusses längs einer umscnlossenen Laufbahn, das aus folgenden Schritten besteht: Das längs eines solchen Weges strömende Fluid wird gezwungen, einen wirbelnden Zustand anzunehmen, das wirbelnde Fluid wird zum Präzedieren gebracht und die Umlaufshäufigkeit und die Amplitude der Präzessionsbewegungen werden gemessen.17. Verfahren zur Messung des Fluidmassendurchflusses längs einer umschlossenen Laufbahn, das aus folgenden Schritten besteht: Das längs eines solchen Weges strömende Fluid wird zur Annahme eines wirbelnden Zuatandes gezwungen, das wirbelnde Fluid wird veranlasst, eine zum Fluiddurchsatz009829/O157 BAD0R1Q1NALproportionale Umlaufshäufigkeit von Prägessionsbewegungen anzunehmen, von der Präzession des wirbelnden Fluids herrührende Druckschwankungen werden abgefühlt und die Drucksohwankungen werden in einen elektrischen Auagangswert umgeformt, dessen Frequenz der Geschwindigkeit der Fluidatrömung längs einer solchen umschlossenen Laufbahn und dessen Amplitude dem Produkt aus der Dichte des Fluids und dem Quadrat der Geschwindigkeit der Fluidströmung entspricht.18. Verfahren zur Messung des Fluidmassendurchflusses längs einer umschlossenen Laufbahn, das aus folgenden Schritten besteht? Das längs eines solchen Weges strömende Fluid wird zur Annahme eines wirbelnden Zustande gezwungen, das wirbelnde Fluid wird veranlasst, eine zum Fluiddurohsatz proportionale Umlaufshäufigkeit der Präzession anzunehmen, über ein Paar seitlich und einander gegenüberliegend, angeordneter Stellen längs einer solchen umschlossenen Laufbahn Schwankungen in dem präzedierenden, wirbelnden Fluid ab™ zufühlen und die abgefühlten Schwankungen in ein Weqhsel« umzuwandeln, dessen Frequenz dsr Umlaufshäu*. einer solchen Präzess^sbewegung und dessen. Amplitude der Amplitude einer nolehen Präzession1-9)» Alle neuartigftn Merkmale und die Kombination neuartiger Merk* malt, dif in der offenbarten Vorrichtung oder <£tsioätr ihnenSfLeerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US385861A US3370463A (en) | 1964-07-29 | 1964-07-29 | Mass flow meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1498271A1 true DE1498271A1 (de) | 1970-07-16 |
DE1498271B2 DE1498271B2 (de) | 1971-08-05 |
Family
ID=23523164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1965A0049594 Withdrawn DE1498271B2 (de) | 1964-07-29 | 1965-06-28 | Durchflussmesser ohne bewegliche teile zur anzeige eines massenstromes |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3370463A (de) |
DE (1) | DE1498271B2 (de) |
FR (1) | FR1442595A (de) |
GB (1) | GB1111529A (de) |
NL (1) | NL149907B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0087206A1 (de) * | 1982-01-07 | 1983-08-31 | New Zealand Government Property Corporation | Massen-Strömungsmesser |
US4448081A (en) * | 1980-08-29 | 1984-05-15 | Battelle-Institut E.V. | Method and device for the dynamic and density-independent determination of mass flow |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3477275A (en) * | 1966-02-25 | 1969-11-11 | American Standard Inc | Densitometer |
US3481196A (en) * | 1967-09-28 | 1969-12-02 | American Standard Inc | Sensor orientation in flowmeters |
US3776033A (en) * | 1972-03-06 | 1973-12-04 | Fischer & Porter Co | Vortex-type mass flowmeters |
GB1400831A (en) * | 1972-03-24 | 1975-07-23 | Atomic Energy Authority Uk | Flowmeters |
US3785204A (en) * | 1972-04-06 | 1974-01-15 | Exxon Research Engineering Co | Mass flow meter |
US3995482A (en) * | 1973-03-30 | 1976-12-07 | Chrysler Corporation | Vortex swirl flowmeter sensor circuit |
DE2458901C3 (de) * | 1974-04-23 | 1986-07-10 | The Foxboro Co., Foxboro, Mass. | Strömungsmesser |
US4010645A (en) * | 1976-03-19 | 1977-03-08 | Fischer & Porter Co. | Density-responsive mass flow vortex type meter |
US4182172A (en) * | 1977-08-19 | 1980-01-08 | Danielsson Olf H | Flow meter |
US4347747A (en) * | 1981-01-12 | 1982-09-07 | Shell Oil Company | Single phase flow measurement |
US6170338B1 (en) | 1997-03-27 | 2001-01-09 | Rosemont Inc. | Vortex flowmeter with signal processing |
WO2005095902A1 (en) | 2004-03-25 | 2005-10-13 | Rosemount Inc. | Simplified fluid property measurement |
US10845224B2 (en) | 2018-12-03 | 2020-11-24 | Saudi Arabian Oil Company | Ultrasonic flow measurement for multiphase fluids using swirl blade section causing vortical flow for central gas flow region |
DE102019201813A1 (de) * | 2019-02-12 | 2020-08-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Durchflussmesser für ein Fluid mit einer pulsierenden Strömung |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2750798A (en) * | 1952-08-12 | 1956-06-19 | Robert E Ruskin | True air speed meter |
US2794341A (en) * | 1953-07-13 | 1957-06-04 | Gen Electric | Vortex whistle measuring instrument for fluid flow rates and/or pressure |
US2813423A (en) * | 1954-09-07 | 1957-11-19 | Detroit Controls Corp | Gyroscopic mass flowmeter |
US2834209A (en) * | 1954-10-06 | 1958-05-13 | American Radiator & Standard | Gyroscopic flowmeter |
-
1964
- 1964-07-29 US US385861A patent/US3370463A/en not_active Expired - Lifetime
-
1965
- 1965-05-20 FR FR17728A patent/FR1442595A/fr not_active Expired
- 1965-06-28 DE DE1965A0049594 patent/DE1498271B2/de not_active Withdrawn
- 1965-07-09 GB GB29137/65A patent/GB1111529A/en not_active Expired
- 1965-07-15 NL NL656509141A patent/NL149907B/xx not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4448081A (en) * | 1980-08-29 | 1984-05-15 | Battelle-Institut E.V. | Method and device for the dynamic and density-independent determination of mass flow |
EP0087206A1 (de) * | 1982-01-07 | 1983-08-31 | New Zealand Government Property Corporation | Massen-Strömungsmesser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6509141A (de) | 1966-01-31 |
US3370463A (en) | 1968-02-27 |
NL149907B (nl) | 1976-06-15 |
DE1498271B2 (de) | 1971-08-05 |
GB1111529A (en) | 1968-05-01 |
FR1442595A (fr) | 1966-06-17 |
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