DE19648599C1 - Wirkdruckgeber eines Durchflußmessers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Durch­ flußmessung von Fluiden in geschlossenen Leitungen und insbesondere auf den Wirkdruckgeber eines Durchflußmes­ sers.

Übliche Wirkdruckgeber sind Meßblenden, Meßdüsen und Venturirohre, die den gesamten Strömungsquerschnitt des Fluidstroms erfassen und zur Erzeugung eines Wirkdrucks drosseln. Für Rohrleitungen sehr großen Querschnitts sind diese wenig brauchbar; außerdem sind sie für solche Fälle schwer, voluminös und material- sowie arbeitsauf­ wendig, was die Herstellung betrifft. Überdies sind mit ihrer Verwendung Begrenzungen der Durchlaßfähigkeit der Rohrleitung und Reibungsverluste verbunden. Schließlich ist die Zuverlässigkeit und Meßgenauigkeit in den ge­ nannten Fällen nicht befriedigend.

Aus DE-PS 6 53 331 ist ein Meßdruckgeber zur Durchfluß­ messung in Rohrleitungen großen Querschnitts bekannt, bei dem einer Meßblende ein Venturirohr zugeordnet ist, welches zentral so gehalten ist, daß es zum größten Teil vor der Meßblende liegt und sein hinteres Ende durch die Blendenöffnung ragt und in einem kurzen Abstand hinter derselben endet. Der vor der Blende herrschende höhere Druck wird einer Wandbohrung entnommen und der niedrige Druck wird der engsten Stelle des Venturirohrs entnom­ men, wobei dieser wesentlich niedriger ist als es der von der Blende allein erzeugte niedrigere Druck wäre. Diese Anordnung ist aufwendig und hat auch die vorer­ wähnten Nachteile. Eine ungestörte Durchströmung des Strömungskanals findet hier nicht statt.

Aus GB-PS 1 387 616 ist eine zur Anwendung in Heizungs- und Klimatisierungsanlagen gedachte Vorrichtung zur Steuerung und gleichzeitigen Messung des Luftdurchsatzes bekannt, bei der auf einem im Querschnitt rechteckigen Kanalabschnitt zwei gegenüberliegende Wände aus ela­ stisch verformbaren Blechen bestehen, die bei festgehal­ tenen Enden durch eine Schrauben- oder Hebelkinematik in der Mitte ihrer Längserstreckung mehr oder weniger zu­ einander hin verformbar sind und auf diese Weise eine mehr oder weniger enge eindimensionale Einschnürung des Luftstroms bewirken. Eine von zwei Druckabnahmestellen befindet sich an dieser mittigen Position. Diese Vor­ richtung gestattet eine Steuerung des Durchsatzes und gleichzeitige Anpassung der Meßbedingungen an wechselnde Durchsätze.

Aus US-PS 3 449 954 ist ein Durchflußmesser für Rohre großen Querschnitts bekannt, bei dem mehrere Wirkdruck­ geber auf dem Umfang verteilt sind. Jeder derselben ist ein von der Rohrwand auf eine gegenüber dem Rohrradius geringe Höhe aufragender Trapezkörper mit einer den Staudruck der Anströmung und einer den Druck im Totwas­ serbereich hinter dem Körper erfassenden Bohrung. Hier wird nur an diskreten wandnahen Stellen gemessen; das gesamte Strömungsprofil wird nicht erfaßt. Auch hier bleibt der Strömungskanalquerschnitt nicht frei von in diesen hineinragenden Einbauten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Wirkdruckgebers für einen Durchflußmesser, der sich zur Anwendung in Rohrleitungen großen Querschnitts eignet und dabei die vorerwähnten Nachteile vermeidet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Wei­ terbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Wirkdruckgeber entwickelt sich bei der praktisch ungestörten Durchströmung des Haupt­ kanals im Gehäuse, der seinerseits eine ungestörte Fort­ setzung des Rohrleitungskanals darstellt, in der schlitzförmigen Rinne eine für die Hauptströmung aus­ reichend charakteristische Nebenströmung, in der unter der Wirkung der diffusorartigen Erweiterung dieses Rin­ nenkanals bis zu des­ sen maximaler Tiefe und der anschließenden Konfusorver­ engung sowie der Reibungswirkungen zwischen den Seiten­ wänden der Rinne Druckgradienten auftreten, die eine Aussage über die Hauptströmung gestatten. Bei ausrei­ chender Zentralsymmetrie der Hauptströmung genügt eine Rinne an einer beliebigen Umfangsstelle als wirkdruck­ erzeugendes Element; wenn mit Inhomogenitäten des Strö­ mungsprofils in Umfangsrichtung gerechnet werden muß, können zwei oder mehr Rinnen gleichmäßig auf dem Umfang der Gehäuseinnenfläche verteilt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt eines Wirkdruckgebers in ei­ ner ersten Ausbildungsform;

Fig. 2 den Querschnitt 1-1 aus Fig. 1;

Fig. 3 den Längsschnitt eines Wirkdruckgebers in ei­ ner zweiten Ausbildungsform;

Fig. 4 den Querschnitt 1-1 aus Fig. 3.

Der vorgeschlagene Wirkdruckgeber besteht aus einem Ge­ häuse 1, das mittels wenigstens eines Flanschs 2 unter Zwischenlegung einer Dichtung 3 angeschlossen ist an den Flansch 4 einer Rohrleitung 5, die das Fluid führt, de­ ren Durchfluß zu messen ist. Die Querschnittsform von Rohrleitung 5 und Gehäuse 1 ist vorzugsweise eine runde und die Gehäuseachse 14 fällt mit der Rohrleitungsachse 15 zusammen. Die Radien r der Strömungskanäle sind ein­ ander gleich, so daß das Gehäuse die ungehinderte Fort­ setzung der Rohrleitung darstellt.

Im Gehäuse 1 ist längs einer (Fig. 3, 4) oder zweier gegenüberliegender (Fig. 1, 2) Mantellinien ein wirk­ druckerzeugendes Element 8 ein- oder angeschweißt, wel­ ches zwischen zwei Seitenwänden 10 und einem Profilboden 13 eine schlitzförmige Rinne 9 veränderlicher Tiefe b ausbildet.

Die Tiefe b der Rinne 9 steigt von einer in der Nähe des vorderen Endes des Gehäuses liegenden Stelle allmählich an, so daß der von der Rinne 9 gebildete Nebenkanal sich diffusorartig erweitert. An der tiefsten Stelle der Rin­ ne mit der Tiefe b_max ist ein Druckabnahmestutzen 7 vor­ gesehen, aus dem der hier herrschende maximale Druck abgenommen wird. Die Rinnentiefe nimmt dann wieder ab, so daß ein zweiter, sich düsenartig verengender Abschnitt entsteht, auf dem die Nebenströmung wieder in den Haupt­ strom zurückgeleitet wird. Am Ende dieser Strecke, wo der Strömung wieder ausschließlich der Hauptkanal zur Verfügung steht, ist ein weiterer Druckabnahmestutzen 6 angeordnet.

Bei der Durchströmung des beschriebenen Wirkdruckgebers wird am Druckabnahmestutzen 7 ein maximaler Druck abge­ nommen und die Differenz zum am Druckabnahmestutzen 6 abgenommenen Druck der nebenstromfreien Strömung erlaubt die Ermittlung der sekündlichen Durchsatzmenge des strö­ menden Fluids, wobei die im konkreten Fall anzubringen­ den Koeffizienten empirisch ermittelt werden können.

Bei einer bezüglich ihrer Zentralsymmetrie ausreichend homogenen Rohrströmung gelingt eine ausreichend genaue Durchsatzermittlung mit nur einem wirkdruckerzeugenden Element 8 an einer Umfangsstelle, wie dies in Fig. 3, 4 gezeigt ist. Bei Bedarf können mehrere, gleichmäßig auf dem Umfang verteilte wirkdruckerzeugende Elemente 8 an­ geordnet werden, wobei Fig. 1, 2 den Fall von zwei ein­ ander gegenüberliegenden wirkdruckerzeugenden Elementen 8 illustriert.

Claims (4)

1. Wirkdruckgeber eines Durchflußmessers zur Messung des Durchflusses von Fluiden in geschlossenen Rohrleitungen mit einem Gehäuse (1) mit Flansch (2) zum Anschluß an einen Flansch (4) der Rohrleitung (5) und mit einem wirkdruckerzeugenden Element (8) mit Druckabnahmestutzen (6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß das wirkdruckerzeugende Ele­ ment (8) wenigstens ein am Gehäuse (1) befestigter oder in die Gehäusewandung eingelassener Rinnenkörper ist, der eine in Längsrichtung verlaufende, schlitzförmige, zum Gehäuseinneren offene Rinne (9) zunehmender und wie­ der abnehmender Tiefe (b) darstellt, wobei die Rinne von parallelen Seitenwänden (10) und einem Profilboden (13) begrenzt ist und ein Druckabnahmestutzen (7) an der Stelle der größten Tiefe der Rinne in diese mündet.

2. Wirkdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rinnenkörper am Gehäuse angeschweißt oder in die Gehäusewandung eingeschweißt ist.

3. Wirkdruckgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zweiter Druckabnahmestutzen (6) stromabwärts der Rinne (9) in deren Radialebene (11) angeordnet ist.

4. Wirkdruckgeber nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende wirkdruckerzeugende Elemente (8).