DE1806775B2

DE1806775B2 - Durchflussmessgeraet

Info

Publication number: DE1806775B2
Application number: DE19681806775
Authority: DE
Inventors: Georg Dr.-Ing. 7070 Schwäbisch Gmünd Dietrich
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1968-11-02
Filing date: 1968-11-02
Publication date: 1971-11-11
Also published as: DE1806775A1

Description

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Die Erfindung betrifft, ein Durchflußmeßgerät mit flußmeßgerät mit linearer Anzeige der Strömungs· einem in einer Steuerbüchse axial verschiebbaren, menge zu schaffen, das unabhängig von der Einbauunter Vorspannung einer Rückhaltefeder stehenden, lage ist, sich für dynamische Meßvorgänge eignet, ein in Abhängigkeit von <Hr Durchflußmenge öffnenden von der Viskosität des Strömungsmittel unabhängiges und mit eiutm Weggsber gekoppelten Steuerschieber S Meßergebnis liefert und das auch für die Durchflußmit Steuerschlitzen. messung von Kohlenwasserstoffen verwendbar ist.

Durchf.ußmeßgeräte dienen zum Messen von Strö- Die Erfindung besteht darin, daß die Breite der

mungsmitteln, wobei im Gegensatz zu einer volume- Steuerschlitze an der Kante der Steuerbüchse jeweils

trischen Messung eine vom Staudruck hervorgerufene proportional dem um den doppelten Vorspannweg der

Stellungsänderung an einer Meßblende zur Anzeige io Rückhaltefeder vergrößerten Sfeuerweg des Steuer«

für die äugen blicK lieh durchfließende Menge benutzt Schiebers und umgekehrt proportional der 1,5-Potenz

wird. Es sind verschiedene Arten von Meßgeräten des um den einfachen Vorspannweg der Rückhalte·

bekanntgeworden, die für unterschiedliche Zwecke feder vergrößerten Steuerweges ist.

und Aufgaben bestimmt sind und dementsprechend Ferner gehört es zur Weiterbildung der Erfindung,

nach verschiedenen physikalischen Prinzipien funk- 15 daß die Rückhaltefeder eine kleine Federkonstante

tionieren. und einen großen Vorspannweg aufweist und daß die

So gibt es beispielsweise Durchflußmeßgeräte mit Steuerschlitze des Steuerschiebers und der diese ab-

einer genormten Meßblende, bei denen der Wirkdruck deckende Rand der Steuerbuch» scharfkantig aus·

mit dem Quadrat der Durchflußmenge ansteigt, so daß gebildet sind.

solche Geräte bei einem geringen Durchsatz nur un- ao Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß riurch

genaue Werte liefern. Andere Durchflußmeßgeräte, die mit zunehmenden Steuerwjg abnehmend« Breite

die mit Schwebekörper arbeiten, deren Wegänderung der Steuerschlitz« an der Steuerbüchse und durch die

opusch oder induktiv angezeigt wird, sind von eier entsprechende Abstimmung der Rückhaltcfeder ohne

Einbaj.'age abhängig. Außerdem ist im unteren Meß- weitere Maßnahmen eine Linearität zwischen Steuer·

bereich wegen des geringen Abstarides zwischen as weg und Durchflußmenge hergestellt wird, wobei

Schwebekörper und Meßkonus eine rein turbulente durch die kleine Federkonstante und durch den großen Strömung nicht mehr gewährleistet, woduich das Vorspannweg der Rückhaltefeder der Differenzdruck Meßergebnis von der Viskosität des Strömungsmitteis an dem Steuerschieber sich mit dem Steuerweg nur

beeinflußt wird. Auch ist ein solches Gerät wegen der wenig ändert. Dazu kommt« dab ok scharfkantige

Masse des Schwebekörpers für dynamische Mcßvor- 30 Ausführung der Steuerschlitze und des R'ndes der

g&nge ungeeignet. Wieder nach einem anderen Prinzip Steuerbuchse auch im unteren Meßbereich eine turbu·

arbeiten induktive Durchflußmeßgeräte, bei denen lente Strömung erhalten bleibt, wodurch das Meß-

das Strömungsmittel elektrisch leitend sein muß, so ergebnis von der Viskosität des Strömungsmittel

daß solche Meßgeräte für Kohlenwasserstoffe nicht in unabhängig ist Ferner ist bei der erßndungsgemSßen

Frage kommen. Schließlich ist ein »Geschwindigkeit*· 35 Ausführung die Masse des Steuerschiebers so gering

zähler für strömende Medien mit einem Flügelrad als gehalten, daß auch dynamische Vorgänge meßbar

Meßorgan« bekanntgeworden, das vor allem zur sind und das Gerät unabhängig von der Schwerkraft Erfassung eines großen Meßbereichs dient. Dieses in jeder Lage benutzbar ist. Meßgerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die dem Die Form der Steuerschlitz^ die neben der Abstim« Meßorgan, einem Flügelrad, Woltmannflügel od. 5., 40 mung der RGckhnl'cfeder for die lineare Abhängigkeit

vorgeschaltete Einrichtung eine in Abhängigkeit von des DurchfluDstrcmes vom Steuerweg maßgebend ist,

der Strömungsgeschwindigkeit und dem Strömung- wf:d durch die folgende Gleichung I bestimmt: druck aufsteuerbaren Hohlkolben mit Auslaufschlitzen von rechteckiger Form aufweist. Als Zweck einer

zusammen mit einer großen Federkonstanten der den

Hohlkolben belastenden Rückhaltefeder, dadurch ein Hierbei ist h - Schiit/breite, s » Stccerweg des

großer Meßbereich beherrscht werden kann. Da bei Steuerschiebers, S₉ ~ Vorspannweg der RQckhalte-

der beschriebenen Ausführung keine Linearität zwi- , . , _Λι _t , _ ... ., . __l4 . /

sehen Strömungsmenge und Strömungsgeschwiudig- 50 Wer. / * ölstrom,' = Sirom-Weg-VerhSItn« . _,

keit bzw. angezeigter Menge besteht, muß ein beson- d = Durchmesser des Steuerschiebers, » — Blenden«

derer Umwandler eingebaut werden, wenn, außer beiwert, γ « Wichte des Druckmittels, g — Erdbe-

der jeweils augenblicklich durchfließenden Menge, schleunigung, c — Federkonstante der Rückhalte-

eine solche Linearität hergestellt werden soll. 3?i leder.

anderen bekannten Meßgeräten werden zur Herbei- 55 Da außer s alts übrigen Glieder konstante Größen

führung der Linearität andere Maßnahmen getroffen, darstellen, vereinfacht sich u . Gleichung 1 in beispielsweise die Umwandlung von Meßimpulsen,

Verändern des Ausströmwinkels oder der Flügel- _A *_"*!??· nt\

breiten des Meßorgans. ^ra 2>Y(s + ij)* *

Die Ursache für dts nicht lineare Anzeige der he- 60

kannten Einrichtung liegt in der Form der atifsteuer- ti. h., die Breite h vier ittcuerschtitze an: Rand der baren Blendenöffnungen und in dem Fehlen einer Steuerbuchs? ist jeweils proportion^ dem um den genau auf den jeweiligen Steuerweß abgestimmten Joppchen Vorspnnnweg (2 · S₀) vermehrten Steuer· Rückhdltefeder. Während die Normblcnden zumeist weg (s) und umfekrhrt proportional der 1,5-ten einen kreisrunden Querschnitt haben, weisen die 65 Potenz des um den einfachen Vorspannweg (.v_e) verbekannten aufsteuerbafen Blenden eine rechteckige mehrten Stcucwef!", (s). Ux der Gleichung U für die oder dreieckige Form auf. breite der Steu*i-<chlit7c b kommt zum Ausdruck, daß

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Durch· bei zunehmendem Stciierweg. was gleichzeitig auch

aufsteuerbaren Hohlkolben mit Auslauf-

»η von rechteckiger Form aufweist. Als Zweck t ^₃ * ^".^£· . ['<* ^ 1/ yj^_ «,

derartigen Anordnung wird angegeben, daß, 45 ** 2·· V (/+*)*"*" 4· α" [2»'/

einen zunehmenden Differenzdruck bedeutet, die Breite der Steuerschlitze in bestimmter Weise abnehmen muß, um eine Linearität zwischen Steuerweg und Durchflußmcngc zu erhalten.

Weitere Einzelheiten und die Wirkungsweise der S Erfindung sind der Beschreibung und dsr Zeichnung zu entnehmen, in denen zwei AusfQhrungsbeispide dargestellt sind. Es zeigt

Fig.! ein Durchflußmeßgerät mit getrenntem Weggeber,

Fig. la die Form eines Stnierschlitzes in vergrößertem Maßstab,

F i g. 2 ein induktives Durchflußmeßgerät mit Meßbrücke,

Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie 111-111 in Fig. 2.

In einem Meßrohr 1 mit einem Anschluß 2 für eine Zulaufleitung und mit einem Anschluß 3 für eine Rücklaufleitung ist eine Steuerbüchse 4 angeordnet, die in Strömungsrichtung an einem inneren An- a·» schlag 5 den Meßrohres 1 anliegt und an ihrem anderen Ende durch einen Sicherungsring 6 gehalten wird. In der Steuerbüchse 4 ist axial verschiebbar ein Steuerschieber 7 angeordnet, dessen hohler Innenraum an dem mit Steuerschlitzen 8 versehenen Ende as von einem Deckel 9 mit einem als Anschlag dienenden Überstehenden Rand fest abgeschlossen wird. Die Form der Steuerschlitze 8 ist in F i g. 1 a vergrößert dargestellt.. Ar. dem Deckel 9 greift eine Rückhaltefeder 10 an, die sich ihrerseits an einer Federhalterung 11 abstützt, der von einem Sicherungsring 12 im Meßrohr 1 gehalten wird. Ein Fühlstift 13, der fest mit dem Deckel 9 verbunden ist und durch die Federhalterungll hindurchreicht, überträgt die Stellungsänderungen des Steuerschiebers 7 auf einen am Ende des Meßrohres 1 angebrachten Weggeber 14, der die Steuerbewegungen in an sich bekannter Weise elektrisch-induktiv bzw. mechanisch-pneumatisch zur Anzeig« bringt

Damit auch bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit die Turbulenz der Strömung bestehenbleibt, sind die Steuerschlitze R und der diese je nach Durchsalz mehr oder weniger überdeckende Rand der Steuerbusse 4 scharfkantig ausgebildet. Außerdem ist die Federkonstante der Rückhaltefeder 10 klein, ihr Vorspannweg groß gehalten, so daß über den ganzen Steuerweg eine sich nur wenig ändernde Kraft auf den Steuerschieber 7 einwirkt. Dadurch ändert sich auch der Staudruck wenig, und ein Umschlagen vr η turbulenter in laminare Strömung ist ausge- so schlossen.

Eine andere Ausführungsforrr., bei der das Durchflußmeßgeiöt die Meßwerte unmittelbar über einen induktiven Geber und eine Meßbrücke zur Anzege bringt, ist in F i g. 2 dargestellt. Ein Meßrchr 21 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff ist mit einem Anschluß 22 für eine Zulaufleitung und mit einem An« Schluß 23 für eine Rücklauf leitung versehen. Im Innern des Meßrohres 21 ist eine Steuerbüchse 24 angeordnet, die in Strömungürichlung an einem Anschlag 25 des Meßrohrcs21 anliegt und an ihrem anderen Ende durch einen Sicherungsring 26 gehalten wird. In der SteuerbUchse 24 ist axial verschiebbar ein Steuerschieber 27 angeordnet, dessen hohler Innenraum an dem mit Steuerschliuen 28 versehenen Ende von einem Deckel 29 mit überstehendem Rand fest abgeschlossen wird. Die Steuerbüchse 24, der Steuerschieber 27 u.xj der Deckel V» sind aus weichmagnetischem Material. An dem Deckel 29 greift eine Rückhaltefeder 30 an. die sich ihrerseits an einer Federhaltcrung 31 abstüt/t. die an der Abflu&srit* von einem Sicherungsring 32 gehalten wird. Die Steuerbüchse 24 und der Steuerschieber 27 liegen im Bereich einer wechselstromerregten Differcntialspule 33, die an eine Meßbrücke 34 angeschlossen ist. Bezüglich der Steuenichlitze 28 und der Rückhaltefeder 30 gilt das gleiche wie für dit SteuerscMitze 8 und die Rückhaltefeder 10 gesagte Beim Durchfließen des Druckmittels durch die Blendeneinrichtung erfolgt ein Aufsteuern des Steuerschiebers 27, der dabei aus der einen Spulenhälftc heraus tiefer in die andere hineingeschoben rird. Gleichzeitig mit dieser Stellungsänderung des Steuerschiebers 27 ändern sich auch die ScheinwiderstSndc der beiden Spulenhülsen, und die dadurch bewirkten Spannungsänderungen ergeben in Verbindung mit der Meßbrücke 34 eine dem Weg des Steuerschiebers 27 proportionale Spannungs- bzw. Stromanzeige, die als DurchflußgTöße in l/min direkt angezeigt werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Durchflußmeßgerät mit einem in einer Steuerbüchse axial verschiebbaren, unter Vorspannung einer Rückhaltefeder stehenden, in Abhängigkeit von der Durchflußmenge öffnenden und mit einem Weggeber gekoppelten Steuerschieber mit Steuerschlitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (6) der Steuerschlitze (8 bzw. 28) an der Kante der Steuerbüchse (4 bzw. 24) jeweils proportional dem um den doppelten Vorspannweg (J₀) der Rückhaltefeder (10 bzw. 30) vergrößerten Steuerweg (5) des Steuerschiebers (7 bzw. 27) und umgekehrt proportional der 1,5-Potenz des um den einfachen Vorspannweg (jr_#) der Rückhaltefeder vergrößerten Steucrwtges (5) ist.

2. D'TchflußmeßgerSt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* daß die Rückhaltefeder (10 bzw. 30) eine kleine Federkonstante (c) und einen großen Vorspannweg (*„) aufweist.

3. DurchftuBmcßgerih nach Anspruch 1 und 2, Jadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschlitz« (8 Iv.w. 2$]> des Steuerschiebers (7 biw. 27) und der diese abdeckende Rand der Steuerbuchs* (4 bzw. 24) scharfkantig ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen