DE1498433A1 - Durchflussmessgeraet mit Propeller als Messkoerper - Google Patents

Durchflussmessgeraet mit Propeller als Messkoerper

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DE1498433A1
DE1498433A1 DE19651498433 DE1498433A DE1498433A1 DE 1498433 A1 DE1498433 A1 DE 1498433A1 DE 19651498433 DE19651498433 DE 19651498433 DE 1498433 A DE1498433 A DE 1498433A DE 1498433 A1 DE1498433 A1 DE 1498433A1
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Walter Basler
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Rheometron GmbH
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Rheometron GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/10Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission
    • G01F1/106Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission with electrostatic coupling to the indicating device
    • GPHYSICS
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    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/22Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Durchflußmeßgerät mit Propeller als Meßkörper Durchflußmengenmesser mit einem Propeller oder Turbinenrotor als umlaufenden Meßkörper sprechen bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Meßstoffes (Gas, Flüssigkeit) nicht oder nur zögernd an, weil Lagerreibung und Massenträgheit den Anlauf erschweren. In höheren Drehzahlbereichen des Propellers ist der Einfluß der Lagerreibung nicht immer eindeutig, auch ändert er sich mit der Zeit. Empirische Eichung und empirische Nacheichungen sind erforderlich.
  • Die Abdichtung der Gleit-oder Wälzlager erhöht die genannten Unzulänglichkeiten meist noch. Bei Wälzlagern sind überdies die erheblichen Außendurchmesser störend.
  • In der Regel weisen diese Geräte eine waagerechte Achse auf, Bei dieser Anordnung machen sich selbst sehr kleine Unwuchten am Rotorkörper besonders bemerkbar, weil die Schwerkraft einmal entgegen der Bewegungsrichtung der Unwucht und einmal im gleichen Sinne mit ihr wirkt.
  • Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Durchflußmeßgerät mit senkrechter Achse und mit einem Propeller, der in der Höhenlage schwebend angeordnet und durch Schwebekörper oder magnetische Kräfte gehalten ist. Außerhalb des Meßraums ist ein die von den Propellerflügeln gegebenen Impulse pro Zeiteinheit messendes bekanntes Schaltaggregat angebracht.
  • Eine derartige Halterung eines schwebendes Propellers arbeitet ohne Lagerreibung und vermeidet deshalb alle mit dieser Reibung verbundenen anfangs geschilderten Nachteile. Der neue Schwebepropeller spricht schon bei ganz geringen Strömungsgeschwindig keiten an. Unreinigkeiten im Meßstoff behindern den Lauf infolge der berührungslosen Halterung nicht. Auch sonst ändern sich die Laufverhältnisse nicht mit der Zeit durch Abnutzung oder ähnliche Einflüsse. Ferner ist die Lagerung weitgehend stoßunempfindlich.
  • Die Impulsmessung nach dem bekannten Impuls-Nodulationsverfahren hat praktisch keinerlei Rückwirkungen auf den Gang des Propellers und erlaubt eine sehr genaue Messung über weite Drehzahlbereiche.
  • Die lagerlose Halterung des Schwbepropellers kann in verschiedener Weise erfolgen. Bei einer Ausführung wird der Propeller mit einem oder mehreren Schwebekörpern verbunden, die von Durchflußmengenmessern mit konischen Meßräumen bekannt sind, bei denen ihre jeweilige Höhenlage ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit oder Strömungsmenge ist.
  • Im vorliegenden Fall dienen die Schwebekörper nicht als Meßkörper, sondern als Halterung für den Schwebepropeller. Sie sind mit ihm fest verbunden und laufen mit ihm um. Es genügt bereits ein einziger, oberhalb des Schwebekörpers angeordneter Haltekörper, vorzugsweise wird zur Erhöhung der Stabilität je ein solcher Haltekörper oberhalb und unterhalb des Propellers angeordnet.
  • Infolge ihres Auftriebes im aufwärtsströmenden Meßstoff halten sie den Propeller dauernd schwebend. Die Messung erfolgt nicht über die Höhenlage des Schwebekörpers, sondern über die Drehzahl und Impulse beim Vorübergang der Propellerflügel. Es kann ein konisches Meßrohr verwendet werden, auch sonstige sich kontinuierlich und diskontinuierlich erweiternde oder verengende Ausbildungen des Meßraumes sind anwendbar.
  • Eine zweite Form der Halterung des Schwebepropellers stellt die Anordnung des Propellerkörpars zwischen zwei Magneten dar. Die Enden dieses Körpers werden als Magnetpole ajusgebildet, denen gleichnamige Pole einer feststehenden Halterung gegenüberstehen.
  • Da sich gleichnamige Pole abstoßen, bleibt der Propeller zwischen den ortsfesten Polen in der Schwebe.
  • Um seitliche Abweichungen des Propellerkörpers aus der Mittelachse zu verhindern, kann dieser bei der magnetischen Halterung an einem Draht, Stift oder einem ähnlichen festen Körper besonders geringen Durchmessers geführt sein. Da der Hebelarm des Kraftangriffes am Propeller vielfach größer ist als der Radius-des Drahtes, kann der Einfluß der Reibung vernachlässigt werden. Etwaige Fremdkörper können sich wegen der ständigen Drehung des Propellers, wegen des kleinen Durchmessers der FUhrung und wegen des genügend großen Lagerspiels nicht festsetzen.
  • Eine Abdichtung in der Führungsstelle ist nicht erforderlich.
  • Der Propellerkörper kann in den FUhrungsstellen mit Zylindersteinen oder ähnlichen weitgehend abnutzungsfreien Gegenflächen versehen sein. Im übrigen sind die quer zur Achse des Propeller körpers wirkenden Kräfte sehr gering und die Flächenpressungen an der FUhrung minimal.
  • Um das Gerät in einem möglichst weiten Spielraum anwenden und es verschiedenen Bedingungen, z.B. in bezug auf Viskosität oder Geschwindigkeit des Meßstoffes, anpassen zu können, wird es in einer Reihe von Fällen zweckmäßig sein, den Meßraum nicht zylindrisch sondern sich nach oben oder unten verengend oder erweiternd auszubilden, wobei vorzugsweise eine konische Form verwendet wird, aber auch andere sich kontinuierlich oder diskontinurierlich verändernde Formen anwendbar sind. Der Propeller kann dann in verschiedenen Höhenlagen mit unterschiedlidhen freien ringförmigen Durchgangsquerschnitten des Meßstoffes arbeiten.
  • Die magnetische Halterung wird in diesen Fällen höhenverstellbar gemacht, zumindest einer der Pole wird mit einer Verstellspindel oder dergleichen ausgerüstet.
  • Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und Abwandlungen der Erfindungsgedanken werden anhand der Zeichnung erörtert.
  • Diese zeigt in Fig. 1 einen Schwebepropeller mit Schwebekörpern als Halterung, Fig. 2 einen Schwebekörper mit magnetischer Halterung und zylindrischem Meßraum, Fig. 3 einen Schwebekörper mit gleicher Halterung und konischem Meßraum.
  • Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist der Propeller 1 mit der Nabe 2 an einem Schwebekörper 3 aufgehängt, der von Durchflußmengenmessern her bekannt ist. Die Messung erfolgt jedoch nicht durch die Höhenlage des Körpers 3 sondern durch einen Impulszähler 5 mit Verstärker 6 in bekannter Impulsmodulations-Schaltung, wodurch eine genaue Messung in einem weit größeren Bereich erzielt werden kann als bei der bloßen Ablesung der Höhenlage.
  • Der Propeller 1 wird durch den Auftrieb des Schwebekörpers 3 im nach oben strömenden Medium in der Schwebe gehalten. Es ist also eine lagerreibungsfreie berührungslose Halterung vorhanden.
  • Da der Schwebekörper 3 und der Propeller 1 fest miteinander verbunden sind, rotieren sie auch mit gleicher Drehzahl. Der Schwebekörper zentriert auch den Schwebepropeller in der Mittellage.
  • Eine erhöhte Stabilität wird erreicht, wenn man einen zweiten Schwebekörper 4 unterhalb des Propellers anordnet, wie das in gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist.
  • Der Impulsabnehmer 5 ist so lang ausgeführt, daß er in jeder Höhenlage des Propellers die von den Propellerflügeln gegebenen Impulse abnimmt und in eine digitale Meßvorrichtung weiterleitet.
  • Die schwebende Halterung des Propellers 1 kann auch durch die Anordnung zwischen zwei Magneten erzielt werden. Dies ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Nach Fig. 2 ist der Propellerkörper 2 am Ober- und am Unterende mit Je einem Magnetpol 10 und 11 versehen, dem ein gleichnamiger ortsfester Magnetpol 12 bzw. 13 gegenübersteht. Da sich gleichnamige Pole abstoßen, wird der Schwebepropeller zwischen den beiden Magneten gehalten, und zwar ebenfalls berührungsfrei, so daß alle Nachteile der Lagerreibung entfallen.
  • Gegen die an sich sehr geringen seitlichen Kräfte ist der Propellerkörper 2 an einem Draht 14 mit den Lager steinen 15 und 16 gehalten. Da der Angriff der von dem strömenden Meßstoff abgeleiteten Kräfte an den Propellerflügeln an einem mehrfach größeren Radius erfolgt als der Radius des Drahtes, kann selbst für ein Meßgerät die minimale Reibung des Propellerkörpers am Draht vernachlässigt werden. Auch der Verschleiß ist bei der minimalen Pressung selbst in längeren Zeiträumen nicht irgendwie wesentlich und beeinflußt das Meßergebnis jedenfalls nicht. Da der Propellerkörper ständig arbeitet, können sich auch Verunreinigungen des Meßstorre"sli=antder Lagerung festsetzen. Die Lagerung ist stoßunempfindlich. Durch änderung der Strömungsgeschwindigkeit oder äußere Erschütterungen ergeben sich kleine Bewegungen, die sich ebenfalls in einer Reinigung des Lagers auswirken, wenn sich wirklich an dem minimalen Durchmesser Fremdkörper abgesetzt haben sollten. Durch Klopfen kann auch von außen her ein Freiwerden des Propellers erreicht werden.
  • Während bei diesem Aus führungsbei spiel der Propeller immer in derselben Höhenlage schwebt, ist bei der Ausführung nach Fig. 3 eine Anderung der Höhenlage vorgesehen. Zu diesem Zweck ist der obere fest angeordnete Pol 13 mit einer Höhenverstellvorrichtung in Form eines Schneckengetriebes 17 mit höhenverstellbarer Spindel 18 versehen, die sich auf Speichen 19 oder dergleichen abstützt. Mit ihr kann der Pol 12 beliebig herauf oder herunter geschraubt werden, so daß sich auch der Schwebepropeller 1 in verschiedene Höhenlagen einstellen kann, dadurch arbeitet er mit verachieden großen, freien Ringquerschnitten, wie bei at angedeutet und kann so durch Verstellen seiner Höhenlage mittels des Triebwerkes 17, 18 an die verschiedensten Betriebsbedingungen angepaßt werden.
  • Im Beispiel ist der Meßraum als sich geradlinig nach oben erweiternden Konus dargestellt, die Wandung kann aber auch im senkrechten Schnitt gewölbt verlaufen oder der Querschnitt kann sich stufenweise erweitern oder verengen, je nachdem, welche Anpassungen an unterschiedliche Betriebsverhältnisse gewünscht werden.

Claims (8)

  1. Patentansprüche W Durchflußmeßgerät für strömende Meßstoffe (Gase und FlUssigkeit), mit einem Propeller, dessen Drehzahl ein Maß für die Durchflußmenge ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrechter Anordnung des Meßraums der Propeller (1) in der Höhenlage durch Schwebekörper (3) oder magnetische Kräfte (Pole) (10 bis 13) gehalten und daß außerhalb des Meßraums ein bekanntes Schaltaggregat (5, 6) (Impulsmodulationsgerät) angebracht ist, welches die von den Propellerflügeln gegebenen Impulse pro Zeiteinheit mißt.
  2. 2. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (1) mit dem Schwebekörper (3) undrehbar verbunden ist.
  3. 3. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (1) zwischen zwei mit ihm drehbaren Schwebekörpern (3 und 4) angeordnet ist.
  4. 4. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebepropeller (1) zwischen zwei Magneten (12, 13) gehalten ist.
  5. 5. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 5 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ober- und das Unterende des Schwebepropellers mit Magnetpolen (10, 11) versehen ist, denen gleichnämige fest angeordnete Pole. (12, 13) gegenüberstehen.
  6. 6. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Magnetpole (12) mit einer Höhenverstell-Vorrichtung (17, 18) versehen ist und das Meßrohr kontinuierlich oder diskontinuierlich nach oben oder unten erweitert ist.
  7. 7. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1 und 4 bis 6, dadurchhgekennzeichnet, daß der Schwebepropeller (1) gegen seitliche Kräfte'an einem Dreht (14) Stift oder ähnlichem Festkörper¢ besonders geringen Durchmessers geführt ist.
  8. 8. DurchRlußmeßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ringsteine (15, 16) oder ähnliche bei geringen Pressungen praktisch verschleißlose Führungsmittel am Draht (14).
DE19651498433 1965-12-24 1965-12-24 Durchflußmeßgerät für strömende Meßstoffe mit Propeller als Meßkörper Pending DE1498433B2 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3709037A (en) * 1969-10-23 1973-01-09 Rhodes B & Son Ltd Flowmeters
WO1985000881A1 (en) * 1983-08-18 1985-02-28 Scandiaconsult Ab A device for measuring the liquid portion of a two-phase flow of gas and liquid

Cited By (3)

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WO1985000881A1 (en) * 1983-08-18 1985-02-28 Scandiaconsult Ab A device for measuring the liquid portion of a two-phase flow of gas and liquid
US4608871A (en) * 1983-08-18 1986-09-02 Schleimann Jensen Arne H Device for measuring the liquid portion of a two-phase flow of gas and liquid

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