DE1623997A1

DE1623997A1 - Elektronischer Durchflussmesser

Info

Publication number: DE1623997A1
Application number: DE19671623997
Authority: DE
Inventors: Theo Fett
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-09-26
Filing date: 1967-09-26
Publication date: 1971-07-08

Description

Elektronischer Durchflußmesser Durchflu#messungen werden im allgemeinen mit Geräten durchgeführt, die dem strömenden Medium einen Wider = stand entgegensetzen (Venturirohr, Woltmannflügel, Schwebekörper u.a. ).Sie beruhen auf Druckdifferenz-, Umdrehungs- und Strömungswlderstandsmessungen, wodurch aLs Nachteil eine nicht zu vernachlässigende Beins flussung der Meßgröße durch das Meßinstrument resul=, tiert.
Ein elektrisches Verfahren, das auf dem Hall-Effekt basiert und im Reaktorbau angewendet wird gibt die Durchflußmessung durch Integration über die radiale Geschwindigkeitsverteilung und ist bei laminarer und turbulenter Strömung verschieden.
Hierbei ist ein Magnetfeld erforderlich, dessen Abmes= sungen in etwa dem Rohrdurchmesser entsprechen müssen.
Hierdurch ist die Verwendung dieser Nethode auf kleine Rohrdurchmesser beschränkt. Die schlechte elektrische Leitfähigkeit vieler Flüssigkeiten machen - Kompensations methoden erforderlich,was eine weitere Einschränkung in der Anwendung bedeutet.
Aufgabe dieser Erfindung soll es sein, eine Meßanord= nung zu beschreibent die es gestattet a) direkte Durchflu#messungen sowohl im laminaren als auch im turbulenten Bereich durchzuführen b) auch den Durchfluß schlecht leitender Flüssig= keiten zu bestimmen c) die keinen nennenswerten Strömungswiderstand be= sitzt d) die weitgehende Proportionalität zwischen Durch= fluß und Meßwert zeigt e) die keine beweglichen Teile besitzt f) und keine störungsfreie Rohrstrecke- ( wie bei Düsen erforderlich) benötigt. g) die Durchflu#messungen in beiden Richtungen ge= stattet Der Meßwertgeber ist ein aus zwei Teilkondensatoren bestehender Meßkondensator(Fig. 1). Die Teukjibdebsatoren überlappen sich isoliert. Dadurch ist bei anlie= gender Spannung-ein durchgehendes elektrisches Fekd gewährleistet.Die Teil kondensatoren sind ferner ge gen die sie durchströmenae Plüssigkeit elektr. iso= liert ( z.B. in Kunststoff eingegossen).
In (Fig.1) und (Fig.2) sind Ausführungsformen darge= stellt.
Durchströmt eine polarisierbare Flüssigkeit das elek= trische Feld des geteilten Me#kondensators, dann wer= den, wie in (Fig.3) dargestellt, die Moleküle am Orte ( A ) polarisiert (Ladungsverschiebung) Nach Durch= strömen des Kondensators erflogt bei B ) die Ent= polarisierung. Da in Bezug auf den elektrischen Strom die Bewegung einer negativen Ladung der Bewegung ei= ner positiven Ladung in umgekehrter Richtung entspricht, ergibt sich im elektr. Feld des Meßkondensators ein geschlossener Stromkreis,wie er in (Fig.4)dargestellt ist. Die Stromstärke ist bei konstanter am Meßkondensa= tor anliegender Spannung der Zahl der in der Zeitein= heit durchströmenden Moleküle und somit dem Durchfluß proportional.
Die Wirkung dieses Stromes auf den äußeren Kondensator= stromkreis ist folgendermaßen prinzipiell zu beschrei= ben. a) Bewegt sich in einem unter Spannung stehenden Kon= densator eine elektr. Ladung. auf einer Kreisbahn, so fließt im "äu#eren Leiterkreis" (durch Strom= messer und Batterie) ein sinusförmiger Wechsel strom (Fig.5). b) Bewegen sich zwei gleiche Ladungen im Kondensator wie bei a) aber derart,daß eine Ladung der anderen um eine halbe Umdrehung voreilt,so ergibt sich im äußeren Leiterkreis der Strom i = O (Fig.6) o) Bewegt sich eine einzelne Ladung nicht auf einer Kreisbahn,sondern einer Rechteckbahn,so ist im äußeren Stromkreis ein rechteckförmiger Wechsel= strom zu verzeichnen (Fig.7) d) Bewegung von zwei gleichen Ladungen mit halber Umlaufbahn Voreilung führt wiederum auf den Strom i = O im äußeren Leiterkreis. (Fig.8) e) Wird nun anstatt des geschlossenen Kondensators ein in zwei Hälften unterteilter Kondensator nach (Fig.1) verwendet,so liefert die Bewegung einer einzelnen Ladung auf einer Rechteckbahn analog c) einen rechteckförmigen Wechselstrom im äußeren Leiterkreis (Fig.9) f) Bewegen sich aber zwei Ladungen analog d),so wird zwar -im äußeren Leiterkreis kein Strom auftreten (Fig.10 a),da sich die Einzelströme (i1,i2) dort kompensieren,im inneren Beiterkreis (Widerstände R1,R2,R3,R4 und Kapazitäten C1,C2) dagegen haben die Einzelströme i1 und i2 stets gleiche Richtung und addieren sich deshalb. Dort fließt also ein gleichge richtet er Strom.
Mit dem so im "inneren Stromkreis" entstehenden Strom fluß ist eine Aufladung der beiden Teilkondensatoren C1 und C2 gegeneinander verbunden, sodaß die Stromstärke exponentiell mit der Zeit abnimmt. Die mittlere Stromstärke ist dabei proportional dem Durchflu#.
Schließt man nach einer Zeit, die grö#enordnungsmä#ig der Zeitkonstanten des Ladevorganges entspricht,die Teilkondensatoren miteinander kurz,so entladen sich die Teilkondensatoren wieder gegeneintander, d. h. ein Strom fließt in umgekehrter Richtung. Periodisches Wiederein= schalten des vollen Widerstandes mit jeweils agichlie3 Bendem Kurzschlie#en bedingt dann einen periodischen Wechselstrom durch den inneren Stromkreis.
Als variablen Widerstand,der einmal einen sehr hoben', und einmal einen nUr gering@n Widerstand besitzt,kann z.B. ein Transistor dienen.Dieser wird von einer gerin= gen anliegenden Wechselspannung periodisch geöffnet und geschlossen Der aus dem Meßkondensator erhaltene Wechselstrom wird (z.B. durch Transistorschaltung) verstärkt,gleichgerich= tet und von einem Strommesser nach Glättung angezeigt.
Die Anzeige ist proportional dem Durchflu#.

Claims

Patentansprüche 1) Durchflu#messer dadurch gekennzeichnet,daß er durch Polarisation und anschließende Depolarisa= tion von durchströmenden Molekülen im elektr.

Feld eines aus zwei Teilkondensatoren gebildeten Kondensators (Fig. t) einen elektrischen Strom erzeugt und anzeigt.
2) Durchflu#messer nach 1),dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem geteilten Kondensator,einem veränderbaren Widerstand,einem Verstärker und einem Anzeigegerät besteht 3) Durchflußmesser nach Anspruch 2),dadurch gekenn= zeichnet,da# der Kondensator geteilt ist (Fig.1) 4) Durchflußmesser nach Anspruch 3),dadurch gekenn= zeichnet,da# sich beide Teilkondensatoren isoliert überlappen (und somit ein durchgehendes elektr.

Feld gewährleisten 2 5) Durchflu#messer nach Anspruch 3),dadurch gekann= zeichnet,da# die Teilkondensatoren gegen da# durchströmende Medium isoliert sind,z.B. in ein Kunststoffrohr eingegossen sind 6) Durchflu#messer nach Anspruch 3),dadurch gekenn= zeichnet,da# die Teilkondensatoren über einen ver= änderbaren Widerstand miteinander verbunden sihd 7) Durchflu#messer nach Anspruch 6),dadurch gekenn= zeichnet,daß dieser veränderbare Widerstand aus einem Transistor,bzw. einer Kombination von Transistor und ohmschem Widerstand bestehen kann 8) Durchflußmesser nach Anspruch 6),dadurch gekenn= zeichnet,da# dieser Transistor von einer kleinen Wechselspannung periodisch geöffnet und geschlos= sen wird 9) Durchflu#messer nach Anspruch 2),dadurch gekenn= zeichnet, daß der entstehende Me#strom verstärkt, gleichgerichtet,geglättet und von einet Strom= messer angezeigt wird 10) Durchflu#messer nach Anspruch3) ,dadurch gekenn= zeichnet,da# der Me#kondensator BO -gestal'te't werden kann (Fig.2),da# er durch Umfas@en dem (nichtmetallischen) Rohres den Durchflu# direkt anzeigt.

Leeriseit