DE1806775C - Durchflußmeßgerät - Google Patents

Description

1 2

. Die Erfindung betrifft ein Durchllußmeßgeräl mit flußmeßgerät mit linearer Anzeige der Strömlings-

einem in einer SteuerbUchsc axial verschiebbaren, menge zu schaffen, das unabhängig von der Finbau-

unter Vorspannung einer Rückhaltefeder stehenden, lage ist, sich für dynamische Meßvorgänge eignet, ein

in Abhängigkeit von der Durchflußmenge öffnenden von der Viskosität des Strömungsmittels unabhängiges

und mit einem Weggeber gekoppelten Steuerschieber 5 Meflergebnis liefert und das auch für die Durchlluß-

mit Steuerschlitzen, messung von Kohlenwasserstoffen verwendbar ist.

Durchflußmeßgeräte 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 Steuerbuchs« jeweils trischen Messung eine vom Staudruck hervorgerufene proportional dem um den doppelten Vorspannweg der Stellungsänderung an einer Meßblende zur Anzeige io Rückhaltefeder vergrößerten Steuerweg des Steuerfür die augenblicklich durchfließende Menge benutzt Schiebers und umgekehrt proportional der 1,5-Potcnz wird. Es sind verschiedene Arten von Meßgeräten des um den einfachen Vorspannweg der Rückhaltebekanntgeworden, 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 Steuerbüchse scharfkantig aus-

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

solche Geräte bei einem geringen Durchsatz nur un- 20 Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch genaue Werte liefern. Andere Durchflußmeßgeräte, die mit zunehmenden Steuerweg' abnehmende Breite die mit Schwebekörper arbeiten, deren Wegänderung der Steuerschlitze an der Steuerbüchse und durch die optisch oder induktiv angezeigt wird, sind von der entsprechende Abstimmung der Rückhaltefeder ohne Einbaulage abhängig. Außerdem ist im unteren Meß- weitere Maßnahmen eine Linearität zwischen Steuerbereich wegen des geringen Abstandes zwischen 25 weg und Durchflußmenge hergestellt wird, wobei Schwebekörper und Meßkonus eine rein turbulente durch die kleine Federkonstante und durch den großen Strömung nicht mehr gewährleistet, wodurch das Vorspannweg der Rückhaltefeder der Differenzdruck Meßergebnis von der Viskosität des Strömungsmittels an dem Steuerschieber sich mit dem Steuerweg nur beeinflußt wird. Auch ist ein solches Gerät wegen der wenig ändert. Dazu kommt, daß die scharfkantige Masse des Schwebekörpers für dynamische Meßvor- 30 Ausführung der Steuerschlitze und des Randes der gänge ungeeignet. Wieder nach einem anderen Prinzip Steuerbüchse auch im unteren Meßbereich eine turbuarbeiten induktive Durchflußmeßgeräte, bei denen lente Strömung erhalten bleibt, wodurch das Meßdas Strömungsmittel elektrisch leitend sein muß, so ergebnis von der Viskosität des Strömungsmittels daß solche Meßgeräte für Kohlenwasserstoffe nicht in unabhängig ist. Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Frage kommen. Schließlich ist ein »Geschwindigkeits- 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 Steuerschlitze, die neben der Abstim-Meßorgan, einem Flügelrad, Woltmannflügel od. ä'., 4° mung der Rückhaltefcder für die lineare Abhängigkeit vorgeschaltete Einrichtung eine in Abhängigkeit von des Durchflußstromes vom Steuerweg maßgebend ist, der Strömungsgeschwindigkeit und dem Strömlings- wird durch die folgende Gleichung I bestimmt:
druck aufsteuerbaren Hohlkolben mit Auslaufsehlitzen von rechteckiger Form aufweist. Als Zweck ■ _ ^s ^ ^o ^ '·</ _% 1 / Y · -"i ,j,
einer derartigen Anordnung wird angegeben, daß, 45 2-|/(j + i)³ 4·λ \ 2g · c
zusammen mit einer großen Federkonstanten der den

Hohlkolben belastenden Rückhaltefeder, dadurch ein Hierbei ist b Schlitzbreite, s --■ Steuerweg des

großer Meßbereich beherrscht werden kann. Da bei Steuerschiebers, .T₀ ·— Vorspannweg der Rückhalte-

der beschriebenen Ausführung keine Linearität zwi- . , , «. . _. ... ., ..... · ./

sehen Strömungsmenge und Strömungsgeschwindig- 50 feder, / ^ Ölstrom, , = Strom-Weg-Verhaltn.s - ^-,

keit bzw. angezeigter Menge besteht, muß ein beson- , el ---■ Durchmesser des Steuerschiebers, λ -- Blendenderer Umwandler eingebaut werden, wenn, außer beiwert, γ Wichte des Druckmittels, g - Erdbeder jeweils augenblicklich durchfließenden Menge, schleunigung, c -■ Federkonstantc der Rückhaiteeine solche Linearität hergestellt werden soll. Bei feder.

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

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

Verändern des Ausströmwinkcls oder der Flügel- ^_n s j- 2.?_n

breiten des Meßorgans. ⁼ 2· I/(5 j s₀)³ '

Die Ursache für die nicht lineare Anzeige der be- Go

kannten Einrichtung liegt in der Form der aufsteuer- d. h., die Breite b der Steuerschlitze am Rand der

baren Blendenöffnungen und in dem Fehlen einer Stcucrbüclise ist jeweils proportional dem um den

genau auf den jeweiligen Steuerweg abgestimmten doppelten .Vorspannweg (2-J₀) vermehrten Stcuer-

Rückhaltefcdcr. Während die Normblenden zumeist weg (s) und umgekehrt proportional der 1,5-ten

einen kreisrunden Querschnitt haben, weisen die 65 Potenz des um den einfachen Vorspannweg (.T₀) ver-

bekannten aufsteuerbaren Blenden eine rechteckige mehrten Steuerweges (.v). In der Gleichung Il für die

oder dreieckige i'orm auf. Breite der Stcuerschlit/e /> kommt zum Ausdruck, daß

Daher ist es die Aufgabe der l-irfiiuliing, ein Durch- bei zunehmendem Steuerweg, was gleichzeitig auch

Γ806775

einen zunehmenden Differenzdnick bedeutet, die Breite der Steuerschlitze in bestimmter Weise abnehmen muß, um eine Linearität zwischen Steueiwcg und Durchflußmengc zu erhalten.

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

F i g. I ein Durchllußmcßgerät mit getrenntem Weggeber, _lu

Fig. la die Form eines Steilerschlitzes in vergrößertem Maßstab,

F i g. 2 ein induktives DurchfUißmcßgcrät mit Meßbrücke,

Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie 11I-III in F i g. 2.

In einem Meßrohr I mit einem Anschluß 2 für eine Zulaiifleitung und mit einem Anschluß 3 für eine Rücklaufleilung ist eine Stcucrbüchsc 4 angeordnet, die in Strömungsrichtung an einem inneren An- 2η schlag 5 des 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 Steuerschlitzcn 8 versehenen Ende von einem Deckel 9 mit einem als Anschlag dienenden überstehenden Rand fest abgeschlossen wird. Die Form der Steuerschlitze 8 ist in Fig. la vergrößert dargestellt. An dem Deckel 9 greift eine Rückhaltefeder 10 an, die sich ihrerseits an einer Federhalterung 11 abstützt, der von einem Sicherungsring 12 im Meßrohr I 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 Anzeige bringt.

Damit auch bei geringerer Strömungsgeschwindiii- ι» keit die Turbulenz der Strömung bestehenbleibt, sind die Steuerschlitze 8 und der diese je nach Durchsatz mehr oder weniger überdeckende Rand der Steuerbüchse 4 scharfkantig ausgebildet. Außerdem ist die Federkonstante der Rückhaltefedcr IO klein, ihr Vorspannweg groß gehalten, so daß über den ganzen Steuervveg eine sich nur wenig ändernde Kraft auf den Steuerschieber 7 einwirkt. Dadurch ändert sich auch der Staudruck wenig, und ein Umschlagen von turbulenter in laminare Strömung ist ausgeschlossen.

Eine andere Ausführungsform, bei der das Durchflußmeßgerät die Meßwerte unmittelbar über einen induktiven Geber und eine Meßbrücke zur Anzeige bringt, ist in F i g. 2 dargestellt. Ein Meßrohr 21 aus nicht magnclisierbarem Werkstoff ist mit einem Anschluß 22 für eine Zulaiifleitung und mit einem Anschluß 23 für eine Rücklaufleitung versehen. Im Innern des Meßrohres 21 ist eine Steuerbuchs« 24 ungeordnet, die in Strömungsrichtung an einem Anschlug 25 des Mcßrohrcs21 anliegt und an ihrem anderen Ende durch einen Sicherungsring 26 gehalten wird, In der Steuerbüchse 24 ist axial verschiebbar ein Steuerschieber 27 angeordnet, dessen hohler Inncnraiim an dem mit Stcucrsehlit/.cn 28 versehenen Ende von einem Deckel 29 mit überstehendem Rand fest abgeschlossen wird. Die Steucrbüchse 24, der Steuerschieber 27 und der Deckel 29 sind aus weichmagnetischem Material. An dem Deckel 29 greift eine Rücklialtcfeder 30 an, die sich ihrerseits an einer Fcdurhalteriimg 31 abstützt, die an der Abllußseite von einem Sicherungsring 32 gehalten wird. Die Steuerbüchse 24 und der .Steuerschieber 27 liegen im Bereich einer Wechselstrom erregten Differentialspule 33, die an eine Meßbrücke 34 angeschlossen ist. Bezüglich der Steuerschlit/e 28 und der Rückhaltefeder 3D gilt das gleiche wie für die Steuerschlitze 8 und die Rück haltefeder 10 gesagte. Beim Durchfließen des Druckmittels durch die Blendeneinrichtimg erfolgt ein Aiifstcuern des Steuerschiebers 27, der dabei aus der einen Spulenhälfte heraus tiefer in die andere hineingeschoben wird. Gleichzeitig mit dieser Stellungsäiideruiig des Steuerschiebers 27 ändern sich auch die Scheinwidersläiule der beiden Spuleiihälften, und die dadurch bewirkten Spannungsänderungen ergeben in Verbindung mit der Meßbrücke 34 eine dem Weg des Steuerschiebers 27 proportionale Spaniiiings·· bzw. Stromanzeige, die als Durchflußgröße in l/min direkt angezeigt werden kaiin.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Durchlliißnießgerät mit einem in einer Steuerbüchse axial verschiebbaren, unter Vorspannung einer Rücklialtcfeder siehenden, in Abhängigkeit von der Durchlliiümenge öffnenden und mit einem Weggeber gekoppelten Steuerschieber mit Steuerschlitzen, dadurch g c k e 1111 ζ ι: i c Ii net, daß die Breite (/>) der Steuerschlitz^- (8 bzw. 28) an der Kante der Steucrbüchse (4 bzw. 24) jeweils proportional dem um den doppelten Vorspannweg (.y„) der Rücklialtcfeder (10 bzw. 30) vergrö!.'«.iitii Steuerweg (.S^-) des Steuerschiebers (7 bzw. 27) und umgekehrt proportional der 1,5-Potenz des um den einfachen Vorspannung (.v₀) der Rückhaltefeder vergrößerten Stetierueges (.v) ist.

2. Durchtlußineßgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklialtcfeder (10 bzw. 30) eine kleine Fcderkonslante (<·) und einen großen Vorspannweg (.v„) aufweist.

3. Diirchflußnießgerüt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschlitz!.· (8 b/w. 28) des Steuerschiebers (7 bzw. 27) und der diese abdeckende Rand tier Steuerbüchse (4 b/w. 24) scharfkantig ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen