DE1498433B2 - Durchflußmeßgerät für strömende Meßstoffe mit Propeller als Meßkörper - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Durchflußmeßgerät für strömende Meßstoffe.: (Gase. und: Flüssigkeit) mit einem Propeller, dessen Drehzahl ein Maß für die Durchflußmenge ist und bei dem außerhalb des Meßraumes ein Schaltaggregat angebracht ist, welches die von den Propellerflügeln gegebenen Impulse mißt.

Aus der FR-PS 1 374 616 ist ein Durchflußmeßgerät mit einer Turbine als umlaufender Meßkörper bekannt, bei dem die Turbinenachse an ihren beiden --Enden Hl·Kugellagern gelagert ist. Durchflußmeßgeräte mit derartig gelagerten Propeller- bzw. Turbinenachsen 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.

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 im gleichen Sinne mit ihr wirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Durchflußmeßgerät der eingangs beschriebenen Art die Halterang des Propellers so zu gestalten, daß die oben geschilderten Nachteile vermieden werden und die Meßgenauigkeit auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten nicht beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird bei der Erfindung dadurch gelöst, daß bei senkrechter Anordnung des Meßraumes der Propeller in seiner jeweiligen Höhenlage durch einen Schwebekörper gehalten ist.

Durch diese erfindungsgemäße Halterang des Propellers wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der umlauf ende ζ Meßkörper schon bei ganz geringen Strömungsgeschwindigkeiten anspricht.

Verunreinigungen im Meßstoff behindern den Lauf infolge der berührangslosen Halterang nicht. Auch sonst ändern sich die Laufverhältnisse nicht mit der Zeit durch Abnutzung oder ähnliche Einflüsse. Ferner ist die Lagerang weitgehend stoßunempfindlich.

Ein Strömungsmesser mit umlaufendem Schwimmer ist zwar im Prinzip bereits bekannt durch die DT-PS 578 677. Der kreiselförrnig ausgebildete Schwimmer wird bei diesem Gerät aber nicht durch Propeller, sondern durch schräg zur Strömungsrichtung verlaufende Flächen in Umdrehung versetzt und bildet den Rotor eines elektrischen Generators. Die induzierten Ströme geben hierbei die Schwimmerdrehzahl auf, welche als Maß für den Durchfluß verwendet wird. Diese frei schwebenden Schwimmer arbeiten zwar genau wie bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät reibungslos, jedoch ist ein nicht unerheblicher Kraftaufwand erforderlich, um den Rotor im Generator zu drehen und so den Meßstrom zu erzeugen. Diese Kraft muß von der Strömung des durchfließenden Stoffes erst aufgebracht werden, bevor der Schwimmer in Rotation versetzt wird. Demgegenüber hat die Impulsmessung nach dem bekannten Impuls-Modulationsverfahren praktisch keinerlei Rückwirkungen auf den Gang des Propellers und erlaubt eine sehr genaue Messung über weite Drehzahlbereiche. Das bekannte Gerät ist daher für die bei der Erfindung im Vordergrand stehende Messung geringer Strömungsgeschwindigkeiten praktisch- ungeeignet und dürfte auch bei "größeren Strömungsgeschwindigkeiten nicht mit der von der Erfindung angestrebten Genauigkeit arbeiten.

Die lagerlose Halterang des Schwebepropellers 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 Halterang.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 aufwärts strömenden 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 er-

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weiternde oder verengende Ausbildungen des Meß- mit einer Nabe 2 an einem Schwebekörper 3 aufgeraumes sind anwendbar. hängt, der von Durchflußmengenmessern her be-

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung der kannt ist. Die Messung erfolgt jedoch nicht durch die lagerlosen Halterung des Propellers besteht darin, Höhenlage des Körpers 3, sondern durch einen Imdaß dieser mit senkrechter Drehachse im konischen 5 pulszähler 5 mit Verstärker 6 in bekannter Impuls-Meßraum zwischen zwei Magneten gehalten ist, de- modulations-Schaltung, wodurch eine genaue Mesnen gleichnamige Magnete am Schwebepropeller ge- sung in einem weit größeren Bereich erzielt werden genüberstehen und von denen zumindest einer mit kann, als bei der bloßen Ablesung der Höhenlage,
einer Höhenverstellvorrichtung versehen ist, durch Der Propeller 1 wird durch den Auftrieb des welchen der Meßbereich des Propellers verändert io Schwebekörpers 3 im nach oben strömenden Medium werden kann. in der Schwebe gehalten. Es ist also eine lagerrei-

Die Halterung eines Propellers zwischen zwei Ma- bungsfreie berührungslose Halterung vorhanden. Da

gneten ist zwar grundsätzlich bekannt durch die der Schwebekörper 3 und der Propeller 1 fest mitein-

FR-PS 1324129. Jedoch handelt es sich hierbei um ander verbunden sind, rotieren sie auch mit gleicher

ein im waagerechten Flüssigkeitsstrom arbeitendes 15 Drehzahl. Der Schwebekörper zentriert auch den

Gerät, bei dem auch die Propellerachse waagerecht Schwebepropeller in der Mittellage,

liegt. Das Gewicht des Propellers und des damit ver- Eine erhöhte Stabilität wird erreicht, wenn man

bundenen Magnetsystems wird daher auch nicht einen zweiten Schwebekörper 4 unterhalb des Propel-

schwebend gehalten — wie bei der Erfindung —, lers anordnet, wie das in gestrichelten Linien in

sondern wird auf die eingeschraubte Achse abgesetzt. 20 F i g. 1 dargestellt ist.

Die magnetische Halterung dient hierbei lediglich als Der Impulsabnehmer 5 ist so lang ausgeführt, daß

Seitenbegrenzung für die Lage des Propellers und er- er in jeder Höhenlage des Propellers die von den

füllt somit eine andere Aufgabe als bei der Erfin- Propellerfiügeln gegebenen Impulse abnimmt und in

dung. eine digitale Meßvorrichtung weiterleitet.

Um seitliche Abweichungen des Propellerkörpers 35 Die schwebende Halterung des Propellers 1 kann aus der Mittelachse zu verhindern, kann dieser bei auch durch die Anordnung zwischen zwei Magneten der magnetischen Halterung an einem Draht, Stift erzielt werden. Dies ist in den Fig.2 und 3 darge- oder einem ähnlichen festen Körper besonders gerin- stellt. Nach F i g. 2 ist der Propellerkörper 2 am gen Durchmessers geführt sein. Da der Hebelarm des Ober- und am Unterende mit je einem Magnetpol 10 Kraftangriffes am Propeller vierfach größer ist als 30 und 11 versehen, dem ein gleichnamiger ortsfester der Radius des Drahtes, kann der Einfluß der Rei- Magnetpol 12 bzw. 13 gegenübersteht. Da sich bung vernachlässigt werden. Etwaige Fremdkörper gleichnamige Pole abstoßen, wird der Schwebeprokönnen sich wegen der ständigen Drehung des Pro- peller zwischen den beiden Magneten gehalten, und pellers, wegen des kleinen Durchmessers der Füh- zwar ebenfalls berührungsfrei, so daß alle Nachteile rung und wegen des genügend großen Lagerspiels 35 der Lagerreibung entfallen,
nicht festsetzen. Gegen die an sich sehr geringen seitlichen Kräfte

Eine Abdichtung in der Führungsstelle ist nicht er- ist der Propellerkörper 2 an einem Draht 14 mit forderlich. Der Propellerkörper kann in den Füh- Lagersteinen gehalten. Da der Angriff der von dem rungsstellen mit Zylindersteinen oder ähnlichen weit- strömenden Meßstoff abgeleiteten Kräfte an den Progehend abnutzungsfreien Gegenflächen versehen 40 pellerflügeln an einem mehrfach größeren Radius ersein. Im übrigen sind die quer zur Achse des Pro- folgt als der Radius des Drahtes, kann selbst für ein pellerkörpers wirkenden Kräfte sehr gering und die Meßgerät die minimale Reibung des Propellerkör-Flächenpressungen an der Führung minimal. pers am Draht vernachlässigt werden. Auch der Ver-

Um das Gerät in einem möglichst weiten Spiel- schleiß ist bei der minimalen Pressung selbst in länraum anwenden und es verschiedenen Bedingungen, 45 geren Zeiträumen nicht irgendwie wesentlich und bez. B. in bezug auf Viskosität oder Geschwindigkeit einflußt das Meßergebnis jedenfalls nicht. Da der des Meßstoffes, anpassen zu können, wird es in einer Propellerkörper ständig arbeitet, können sich auch Reihe von Fällen zweckmäßig sein, den Meßraum Verunreinigungen des Meßstoffes nicht an der Lagenicht zylindrisch sondern sich nach oben oder unten rung festsetzen. Die Lagerung ist stoßunempfindlich, verengend oder erweiternd auszubilden, wobei vor- 50 Durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit oder zugsweise eine konische Form verwendet wird, aber äußere Erschütterungen ergeben sich kleine Beweauch andere sich kontinuierlich oder diskontinuier- gungen, die sich ebenfalls in einer Reinigung des Lalich verändernde Formen anwendbar sind. Der Pro- gers auswirken, wenn sich wirklich an dem minimapeller kann dann in verschiedenen Höhenlagen mit len Durchmesser Fremdkörper abgesetzt haben sollunterschiedlichen freien ringförmigen Durchgangs- 55 ten. Durch Klopfen kann auch von außen her ein querschnitten des Meßstoffes arbeiten. Die magneti- Freiwerden des Propellers erreicht werden,
sehe Halterung wird in diesen Fällen höhenverstell- Während bei diesem Ausführungsbeispiel der Probar gemacht, zumindest einer der Pole wird mit einer peller immer in derselben Höhenlage schwebt, ist bei Verstellspindel od. dgl. ausgerüstet. der Ausführung nach F i g. 3 eine Änderung der Hö-

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbei- 60 henlage vorgesehen. Zu diesem Zweck ist der obere

spielen näher erläutert. Die Abbildungen zeigen in fest angeordnete Pol 13 mit einer Höhenverstellvor-

F i g. 1 einen Schwebepropeller mit Schwebekör- richtung in Form eines Schneckengetriebes 17 mit

pern als Halterung, höhenverstellbarer Spindel 18 versehen, die sich auf

F i g. 2 einen Schwebekörper mit magnetischer Speichen 19 od. dgl. abstützt. Mit ihr kann der Pol

Halterung und zylindrischem Meßraum, 65 12 beliebig herauf- oder heruntergeschraubt werden,

F i g. 3 einen Schwebekörper mit gleicher Halte- so daß sich auch der Schwebepropeller 1 in verschie-

rung und konischem Meßraum. dene Höhenlagen einstellen kann, dadurch arbeitet er

Bei der Ausführung nach F i g. 1 ist ein Propeller 1 mit verschieden großen, freien Ringquerschnitten,

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 erweiternder 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Durchflußmeßgerät für strömende Meßstoffe (Gase und Flüssigkeit) mit einem Propeller, dessen Drehzahl ein Maß für die Durchflußmenge ist und bei dem außerhalb des Meßraumes ein Schaltaggregat angebracht ist, welches die von den Propellerflügeln gegebenen Impulse mißt, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrechter Anordnung des Meßraumes der Propeller (1) in seiner jeweiligen .Höhenlage durch einen Schwebekörper (3) gehalten ist. ...

2. Durchflußmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (1) mit dem Schwebekörper (3) undrehbar verbunden ist.

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. Durchflußmeßgerät nach Anspracht, da- ao durch gekennzeichnet, daß der Schwebepropeller (1) mit senkrechter Drehachse im konischen Meßraum zwischen zwei Magneten (12, 13) gehalten ist, denen gleichnamige Magnete (10, 11) am Schwebepropeller gegenüberstehen und von denen zumindest einer mit einer Höhenverstellvorrichtung (17, 18) versehen ist, durch welchen der Meßbereich des Propellers verändert werden kann.

5. Durchflußmeßgerät nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebepropeller (1) gegen seitliche Kräfte an einem Draht (14),. Stift oder ähnlichen,Festkörpern besonders geringen Durchmessers geführt ist."

6. Durchflußmeßgerät nach Ansprach 5, gekennzeichnet durch Ringsteine oder ähnliche bei geringen Pressungen praktisch verschleißlose Führungsmittel am Draht (14).