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Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktions-Differentialdruckströmungsmesser
mit einem zylindrischen, als Austrittsrohr für das zu messende Medium dienenden
Gehäuse und einem zu diesem koaxialen Einlaßrohr für das Medium, wobei in vorbestimmtem
Abstand über dem Austrittsende des Einlaßrohrs und konzentrisch hierzu sowie zum
Gehäuse ein zum Eintrittsrohr konkaves Stauelement angeordnet ist, an das eine seine
Verschiebung infolge Strömungsmifteldruck messende Gegendruckeinrichtung angeschlossen
ist.
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Es ist ein Strömungsmesser dieser Bauart bekannt.
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Bei diesem strömt das Medium durch die Öffnungen des Stauèleinents
seitlich in Richtung des Auslaßrohrs ab. Diese Anordnung wird in starker Weise durch
die Reynolds-Zahl des zu messenden Mediums' nachträglich beeinflußt. Das strömende
Medium empfängt einen starken Strömungswiderstand, der zu einem starken Druckabfall
im Strömungsmittel flihrt.
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Es ist daher keine genaue Messung der Strömungsrate möglich; insbesondere
in dem Fall, in dem das zu messende Medium eine Mischung aus flüssigen und festen
Bestandteilen ist, läßt sich ein derartiger Strömungsmesser kaum anwenden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungsmesser der eingangs
beschriebenen Gattung zu schaffen, bei dem der Strom des Strömungsmittels glatt
ist und die Messung der Strömungsrate durch die Viskosität des zu messenden Strömungsmittels
oder Mediums nicht nachträglich beeinflußt wird.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich das Einlaßrohr
im wesentlichen konzentrisch in das Gehäuse erstreckt und zwischen einer Außenfläche
wenigstens eines Teils des Einlaßröhrs und einer Innenfläche wenigstens eines Teils
des Gehäuses einen Ringkanal bildet und daß das Stauelement eine das Medium um 1800
in den Kanal umlenkende Glocke ist.
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Auf diese Weise kann der dynamische Druck des Strömungsmittels in
sehr wirkungsvoller Weise von dem Stauelement aufgenommen werden, wobei die Messung
der Strömungsrate durch die Viskosität des zu messenden Strömungsmittels nicht nachträglich
beeinflußt wird. Die Strömungsrate kann daher sehr genau im wesentlichen ohne Beeinträchtigung
durch die Reynolds-Zahl gemessen werden, d. h. es ist selbst dann ohne Kompensation
für die Strömungsrate eine genaue Messung der Strömungsrate möglich, wenn das zu
messende Strömungsmittel eine relativ kleine Reynolds-Zahl hat.
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Vorteilhaft weist die Gegendruckeinrichtung eine Ausgleichsfeder
auf, die in an sich bekannter Weise an ihrem einen Ende an der Glocke und an ihrem
anderen Ende an einem Teil des Gehäuses abgestützt ist, wobei die Glocke über einen
Verbindungsstab an einen Eisenkern eines Transformators angeschlossen ist, dessen
Ausgangssignal von der Verschiebung der Glocke abhängig ist.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann die Gegendruckeinrichtung
in an sich bekannter Weise einen an dem einen Ende an die Glocke angeschlossenen
Stab aufweisen, der sich aus dem Gehäuse nach außen erstreckt und an seinem anderen
Ende an eine Ausgleichseinrichtung angeschlossen ist und der an einer Stelle in
seinem Mittelabschnitt derart nachgiebig gestützt ist, daß er um diese Stelle schwenkbar
ist, wodurch ein der Ausgleichskraft entsprechendes Ausgangs signal von der
Ausgleichseinrichtung
in Antwort auf die Verschiebung der Glocke unter dem Mediumdruck erzeugt wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Grundaufbau einer
ersten Ausführungsform eines Durchflußmessers nach der Erfindung und Fig. 2 den
Grundaufbau einer weiteren Ausführungsform eines Durchflußmessers nach der Erfindung.
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An Hand der Fig. 1 wird nun zunächst der Grundaufbau der ersten Ausführungsform
eines Reaktions-Differentialdruckdnrchflußmessers der Verschiebung ausgleichenden
Bauart beschrieben. Dieser Durchflußmesser besitzt ein Strömungamitteleinlaßrohr
oder eine Strömung&mitteleinlaßdüse 2, die an einem Einlaß 1 an eine Strömungsmittèlleitung
angeschlossen ist, und ein Strömungseinlaßrohr oder äußeres Gehäuse 8, das an einem
Auslaß 9 an die Leitung angeschlossen ist. Die Düse 2 erstreckt sich in das äußere
- Gehänse 8; beide haben im wesentlichen gerade, aufrecht stehende Abschnitte, die
konzentrisch zueinander liegen. Ein durch die Düse 2 in den Durchflußmesser eingeleitetes
Strömungsmittel wird in seiner Strönlungstichtung um 1800 umgelenkt und verläßt
den Durchflußmesser durch das äußere Gehäuse 8 und den Auslaß 9.
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In dem Gehäuse 8 befindet sich ein glockenförmiges Druckaufuahmeelement
3 ; dieses fluchtet mit der Düse 2 und liegt konzentrisch dazu, wobei der Hohlabschnitt
des Elements 3 dem oberen Ende der Düse 2 unter Einhaltung eines vorbestimmten Abstands
gegenüberliegt. Eine Ausgleichsfeder 4 ist einerseits an dem glockenförmigen Druckaufnahmeelement
3 und andererseits an einem Abschnitt des äußeren Gehäuses 8 verankert, um das glockenförmige
Druckaufnahmeelement 3 federnd nachgiebig und ausgleichend gegen die Kraft zu stützen,
die durch das gegen das glockenförmige EIement 3 stolßendc Strömungsmittel änsgeübt
wird.
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Bei dieser Ausführungsform der Fig. 1 ist zwischen dem glockenförmigen
Druckaufnahmeelement 3 und einem Eisenkern 6 eines Differentialumformers 7 eine
Verbindungsstange 5 eingeschaltet, so daß die Verschiebung des glockenförmigen Druckaufnahmeelements
3 bei Erreichen des Ausgleichs zwischen dem Reaktionsdruck des Strömungsmittels
auf das glockenförmige Druckaufnahmeelement 3 und der lFederkraft der Feder 4 die
entsprechende Verschiebung des Eisenkerns 6 des Differentialumformers 7 bewirken
kann ; Unter Zwischenschaltung einer Dichtungshülse 10 ist um den Eisenkern 6 eine
Primär-oder Sekundärwicklung des Differentialumfotsners 7 gewickelt, so daß die
Verschiebung des Eisenkerns 6 gegenüber den Umformerwicklungen als ein elektrisches
Ausgangssignal erhalten werden kann, das dann zu einem geeigneten Instrument für
die sichtbare Anzeige der-Strötungsmenge des durch den Durchflußmesser strömenden
Mittels geleitet werden kann.
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In der F i g. 2 ist der Grundaufbau einer weiteren Ausführungsform
eines Reaktions-Differentialdruckdurchtlußmessers der Kraft ausgleichenden Bauart
gezeigt. In dieser Figur sind zur Bezeichnung gleicher Teile die gleichen Bezugszeichen
wie in der Fig. 1 verwendet worden. Dieser Durchflußmesser
nach
Fig. 2 besitzt ein im wesentlichen gerades Strömungsmitteleinlaßrohr oder eine Strömungsmitteleinlaßdüse
2, die an einem Einlaß 1 an eine Strömungsleitung angeschlossen ist und ein Auslaßrohr
oder äußeres Gehäuse 8, das an einen Auslaß 9 an die Strömungsleitung angeschlossen
ist. Die Düse 2 erstreckt sich in das äußere Gehäuse 8, und zwar konzentrisch zu
einem im wesentlichen geraden horizontalen Abschnitt des äußeren Gehäuses 8; von
dem horizontalen Abschnitt des äußeren Gehäuses 8 erstreckt sich ein aufrecht stehender
Teil nach oben, der eine durch eine Dichtmembran 12 aus federnd nachgiebigem Material
abdichtend verschlossene obere Öffnung besitzt. Wie auch in der Fig. 1, wird auch
hier ein durch die Düse 2 in das äußere Gehäuse 8 des Durchflußmessers eingeführtes
Strömungsmedium um 1800 in seiner Strömungsrichtung umgelenkt und verläßt den Durchflußmesser
durch den Auslaß 9. Konzentrisch zur Düse 2 und zum geraden Horizontalabschnitt
des äußeren Gehäuses 8 ist innerhalb dieses Gehäuses ein glockenförmiges Druckaufnahmeelement3
angeordnet, dessen Hohlabschnitt in vorbestimmtem Abstand dem Ende der Düse 2 gegenüberliegt.
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Bei dieser Ausführungsform der F i g. 2 wird das glockenförmige Druckaufnahmeelement
3 nicht durch eine Feder od. dgl. gestützt, sondern durch einen Haltestab 13, der
mit seinem einen Ende durch eine Anschlußeinrichtung 15 mit dem glockenförmigen
Druckaufnahmeelement 3 verbunden ist und sich nach oben durch die nachgiebige Dichtmembran
12 zur Außenseite des äußeren Gehäuses 8 erstreckt.
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Der Haltestab 13 ist um einen Punkt 16 schwenkbar, an dem er die
nachgiebige Dichtmembran 12 durchstößt und ist an seinem anderen Ende durch eine
Anschlußeinrichtung 18 mit einer Kraftausgleichseinrichtung 14 verbunden. Die Kraftausgleichseinrichtung
14 kann elektrisch oder durch den Strömungsdruck betrieben werden, wie es in einem
bekannten Differentialdruckübertrager der Fall ist. Die Kraftausgleichseinrichtung
14 arbeitet in der Weise, daß der Reaktionsdruck, welcher durch das Anströmen des
Mediums gegen das glockenförmige Druckaufnahmeelement 3 auf letzteres wirkt und
durch die Haltestange 13 auf die Kraftausgleichseinrichtung 14 übertragen wird,
in letzterer ermittelt und in dieser eine den Reaktionsdruck ausgleichende Kraft
erzeugt wird, so daß von dieser Einrichtung 14 ein Ausgangssignal 17 in der Form
eines der zum Ausgleich des Reaktionsdrucks notwendigen Kraft entsprechenden elektrischen
Signals oder Strömungssignals erhalten wird, um eine Sichtanzeige der Strömungsmenge
des durch den Durchflußmessers fließenden Strömungs--mittels zu bewirken.
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Aus der vorangegangenen Beschreibung ist deutlich geworden, daß der
erfindungsgemäße Durchfluß-
messer mit einem glockenförmigen Druckaufnahmeelement,
das der Auslaßöffnung eines Strömungseinlaßrohrs gegenüberliegt und mit einer eine
Verschiebung oder Kraft ausgleichenden oder ausbalancierenden Einrichtung zusammenwirkt,
die zur Ermittlung der durch ein Strömungsmittel auf das glockenförmige Druckaufnahmeelement
ausgeübten Kraft betrieblich mit dem glockenförmigen Druckaufnahmeelement verbunden
ist, trotz einfachen Aufbaus in einfacher und genauer Weise die Durchflußmenge eines
Strömungsmittels mißt.