DE19740707C2 - Meßwertgeber für Wirbeldurchflußmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßwertgeber für Wirbeldurch­ flußmesser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DD 210 972 ist ein Meßwertgeber beschrieben, wel­ cher einen Staukörper sowie ein Rückteil aufweist. Der Staukörper ist kompakt und im Grundriß etwa trapezförmig ausgebildet. Das Rückteil, welches nahezu über die gesamte Höhe des Staukörpers reicht, ist wesentlich schmaler und federelastisch ausgebildet und fluchtend zur Staukörperach­ se angeordnet. Um ein Meßsignal guter Linearität mit einem günstigen Nutz-Störsignalverhältnis zu erreichen, sieht ei­ ne Ausbildung eine Anströmplatte vor, welche an dem Stau­ körper überstehend angeordnet ist, so daß Abriß- und Kon­ traktionskanten gebildet sind. Das Rückteil ist insbeson­ dere dreiteilig ausgebildet und weist eine mittige Abtast­ platte auf.

Nachteile dieses Meßwertgebers sind eine relativ aufwen­ dige Konstruktion und Herstellung. Außerdem genügen die er­ reichten Meßbereichserweiterungen und das Linearitätsver­ halten nicht in jedem Fall den gestellten Anforderungen.

Aus der US-5,101,668 ist ein Meßwertgeber für Wirbel­ durchflußmesser bekannt, bei welchem ein Staukörper als ein kompakter Wirbelerzeugungsbereich getrennt und beabstandet zu einem Wirbelerfassungsbereich in einem Meßrohr angeord­ net ist. Der Wirbelerfassungsbereich ist flächenhaft aus­ gebildet und drehbar gelagert.

Ein in der US 4,312,236 und in der WO 81/01878 A1 beschrie­ bener Meßwertgeber ist als eine kompakte, schmale Platte mit einer Anströmseite und einer rückseitigen Schleppkante sowie mit parallelen Seitenflächen ausgebildet. In einem definierten Abstand von der Anströmseite und in einem be­ stimmten Verhältnis zur Gesamtlänge des Meßwertgebers ist eine Öffnung als Wirbelablösungsbereich ausgebildet und mit scharf ausgebildeten Wirbelablösungskanten versehen. Die Öffnung kann in Abhängigkeit von der Breite der Wirbeler­ zeugungsplatte auch als eine Vertiefung oder nach außen überstehende Erhöhung ausgebildet sein und soll über eine Beeinflussung des Reibungswiderstandes bzw. der Schichten im Bereich der Seitenflächen die Stabilität der Wirbel­ straße, welche an den Abrißkanten der Öffnung gebildet wird, gewährleisten. Wesentlich ist der einzuhaltende Ab­ stand der Öffnung bzw. der Ausformung oder Vertiefung von der Anströmfläche. Die Signalerfassung beruht nicht auf dem Prinzip der VerforÄCng des Staukörpers.

In der DE 29 21 550 A1 ist ein Wirbeldurchflußmesser be­ schrieben, welcher einen zwischen zwei parallelen Seiten­ flächen verlaufenden Schlitz aufweist. In einem Mittelab­ schnitt ist der Schlitz, welcher etwa in der Mitte der Seitenflächen des prismatischen Wirbelerzeugers ausgebil­ det ist, zur Anordnung eines Glühdrahtes als Fühlerele­ ment verengt.

Ein Wirbeldurchflußmesser der WO 94/08211 A1 weist einen Meß­ wertgeber mit einem Staukörper zur Wirbelerzeugung, einen Zwischenbereich und einen stromabwärts liegenden Bereich als rückseitigen Wirbeldetektionsbereich mit einem dünneren Drehbereich auf, dessen Bewegungen die Meßergebnisse lie­ fern.

Ein einteiliger Meßwertgeber ist aus der DE 31 41 943 A1 bekannt. Der Meßwertgeber ist als ein T-förmiges, schwingendes Element zwischen zwei Vorsprüngen, welche zur örtlichen Verengung und Turbulenzerzeugung in der Wand ei­ nes Strömungskanals einander gegenüberliegen, angeordnet. Der T-förmige Meßwertgeber weist einen Staukörper mit ei­ ner Anströmseite und einem Rückteil zur Wirbelerfassung auf. Seitenflächen des Staukörpers sind abgeschrägt bzw. abgerundet ausgebildet, und am rückseitigen Wirbelerfas­ sungsbereich sind oberhalb und unterhalb der Längsränder flanschartige Teile vorgesehen, welche bis nahe an die In­ nenwandung eines Gehäuses reichen und ein Umströmen und Blockieren des Meßwertgebers vermeiden sollen.

Diese bekannten Meßwertgeber genügen nicht den gestellten Anforderungen, insbesondere in bezug auf die erreichbaren Meßbereichserweiterungen und das Linearitätsverhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertgeber für Wirbeldurchflußmesser zu schaffen, welcher eine Meßbereichserweiterung, eine allgemeine Verbesserung der Signalamplitude und eine verringerte Einwirkung der Randeinflüsse des Meßrohres auf das Meßsignal gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Meßwertgeber mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestal­ tungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei dem Meßwertgeber wird durch we­ nigstens eine Einschnürung des Störkörpers, welche bei mit­ tiger Ausbildung auch als Taillierung bezeichnet werden kann, ein sehr stabiles Ausgangssignal erreicht. Die Linearität ist sowohl bei niedrigen als auch bei höheren Meßvolumina im Vergleich zu den Meßwertgebern des Standes der Technik verbessert. Neben einer allgemeinen Verbesserung der Signalamplitude wird eine Verbesserung der Signalamplitude sowohl bei kleinen als auch sehr großen Störmungsgeschwindigkeiten erreicht, wodurch der Meßbereich erweitert wird.

Die Einschnürung ist im Staukörper in Form von Vertiefungen im Bereich der Seitenflächen des Staukör­ pers, z. B. als Ausfräsungen in einem aus Metall oder Kunst­ stoff bestehenden Störkörper, ausgebildet. Die Vertiefungen in den Seitenflächen gehen von einer vorderen Anströmseite des Staukörpers aus und reichen bis etwa über die halben Seitenflächen in Richtung Rückteil und gehen dabei in einen schmaleren rückseitigen Bereich des Störkörpers über.

Vorteilhafterweise wird der Meßwertgeber mit wenigstens einer Einschnürung derart in einem Meßrohr angeordnet, daß die Einschnürung nahezu in der Rohrmitte angeordnet ist. Die Einschnürung des Störkörpers zur Rohr­ mitte hin bewirkt ein gleichmäßigeres Strömungsprofil über den gesamten Rohrquerschnitt. Ein verbessertes Strömungs­ profil bildet die Grundlage für eine gleichmäßigere und stabilere Wirbelausbildung.

Die Vertiefungen zur Ausbildung der Einschnürung können bo­ genförmig oder auch trapezförmig, insbesondere als ein sehr flaches Trapez ausgebildet sein und sind insbesondere mit­ tig in den Seitenflächen des Staukörpers angeordnet. Alter­ nativ kann oberhalb und unterhalb der Störkörper-Längsachse je eine Vertiefung vorgesehen sein, wobei diese bevorzugt nahe der Mittenachse angeordnet sind.

In einer Weiterbildung des Meßwertgebers sind in dem Rückteil des Meßwertge­ bers, welches etwa fahnenartig ausgebildet ist, Bohrungen vorhanden.

Diese Bohrungen führen ebenfalls zu einer Verbesserung der Meßergebnisse, was mit einem hydraulischen Kurzschluß der zwei Meßwerterfassungsseiten des Rückteils erklärt werden kann. Beispielsweise kann ein leicht höherer Druck auf der einen Seite durch die Verbindung mit der anderen Seite zu einem Ausgleich führen. Die Bohrungen, die zweckmäßigerwei­ se symmetrisch zur Mittenachse des Meßwertgebers ausgebild­ et sind, führen außerdem zu einer erhöhten Flexibilität des fahnenartigen Rückteils, wodurch ebenfalls eine Verbesse­ rung der Meßergebnisse erreicht wird.

Des weiteren bewirken die Bohrungen im Rückteil eine Erhöhung der Wirbelfrequenz, eine Verbesserung der Signa­ lamplitude und eine Erhöhung der Eigenresonanzfrequenz des Störkörpers.

Der Meßwertgeber wird nachstehend anhand einer Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen in einer stark schemati­ sierten Darstellung

Fig. 1 eine Ansicht auf ein Rohr und einen darin ange­ ordneten Meßwertgeber;

Fig. 2 einen Rohrquerschnitt mit dem darin angeordne­ ten Meßwertgeber nach Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 einen Rohrquerschnitt mit dem darin angeordne­ ten Meßwertgeber nach Linie B-B der Fig. 1 und

Fig. 4 einen Rohrquerschnitt analog zur Fig. 2 mit einem alternativ ausgebildeten Meß­ wertgeber.

Fig. 1 zeigt ein Rohr 8 mit einem Meßwertgeber 3, dessen Rückteil 4 zum Betrachter gerichtet ist. Von einem Stau­ körper 2 sind in der rückseitigen Ansicht des Meßwert­ gebers 3 Rückseitenkanten 17 sowie eine Einschnürung 12 er­ kennbar, welche hier als eine Taillierung mit einem Mitten­ bereich 13 ausgebildet ist. Der Mittenbereich 13 verläuft parallel zu den Rückseitenkanten 17 und zu Seitenwänden 18 des Rückteils 4. Das Rückteil 4 reicht weitgehend über die gesamte Höhe des Staukörpers 2 (siehe Fig. 2).

Aus Fig. 3, welche den Grundriß des Meßwertgebers gem. Fig. 1 und 2 zeigt, gehen die trapezförmige Ausformung des Stau­ körpers 2 und die Einschnürung 12 sowie die fahnen- bzw. plattenartige Ausbildung des Rückteils 4 mit endseitig zu­ einander geneigten Seitenwänden 18 hervor.

Fig. 1 bis 3 verdeutlichen, daß die Einschnürung 12 in ei­ nem Anströmbereich 6 mittig und symmetrisch zur Längsachse 11 des Meßwertgebers 3 ausgebildet ist und der Meßwertgeber 3 derart im Rohr 8 angeordnet ist, daß seine Mittenachse 11 mit der Rohrachse zusammenfällt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die eine Einschnü­ rung 12 bildenden Vertiefungen 15 in Seitenflächen 5 des Störkörpers 2 etwa trapezförmig und ausgehend von einer Anströmseite 16, ausgebildet und reichen etwa über die halbe Länge des Staukörpers 2.

Höhenmäßig erstreckt sich die Einschnürung 12 über einen Bereich, der etwa der halben Höhe des Meßwertgebers 3 ent­ spricht.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausgestaltung des Meßwertgebers 3 gezeigt. In dem Rückteil 4 sind Bohrungen 7 ausgebildet, welche symmetrisch angeordnet sind. Die Boh­ rungen 7 sind in einem endseitigen Bereich 14 und in einem störkörperseitigen Bereich 19 des Rückteils 4 ausgebildet. Im störkörperseitigen Bereich 19 sind in diesem Beispiel vier Bohrungen 7 symmetrisch zur Mitten-Längsachse 11 und in Höhe der Einschnürung 12 des Störkörpers 2 ausgebildet. Im endseitigen Bereich 14 ist jeweils eine Bohrung 7 nahe der Rohrwandung 8 angeordnet.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Einschnürung 12 bo­ genförmig oder dreieckförmig, einteilig oder mehrteilig auszubilden. Des weiteren können die Bohrungen 7 kreis­ förmig, als Langlöcher und in beliebig weiteren Formen ausgebildet und im Bereich des gesamten Rückteils 4 oder partiell, in einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Anord­ nung vorgesehen sein.

Claims (8)

1. Meßwertgeber für Wirbeldurchflußmesser, welcher ein­ teilig ausgebildet ist und einen Staukörper (2) mit einer vorderen Anströmseite (16) zur Wirbelerzeugung, Seitenflächen (5) und ein Rückteil (4) zur Wirbeler­ fassung sowie einen Sensor zum Detektieren der Meß­ signale aufweist, wobei der Staukörper (2) kompakt und das Rückteil (4) elastisch ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Staukörper (2) wenigstens eine Einschnürung (12) aufweist und
daß die Einschnürung (12) von Vertiefungen (15) in den Seitenflächen (5) des Staukörpers (2) gebildet ist, wobei die Vertiefungen (15) von der vorderen Anström­ seite (16) ausgehen, von dort über die Seitenflächen (5) in Richtung Rückteil (4) gehen und wenigstens über die halbe Länge der Seitenflächen (5) des Staukörpers (2) reichen.

2. Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er derart in einem Meßrohr (8) angeordnet ist, daß die Einschnürung (12) des Staukörpers (2) nahezu mittig im Rohr (8) angeordnet ist.

3. Meßwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15) in einem Anströmbereich (6) des Staukörpers (2) und mittig in den Seitenflächen (5) ausgebildet sind.

4. Meßwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15) ausgehend von der Anström­ seite (16) bogenförmig oder trapezförmig in Richtung Rückteil (4) ausgebildet sind.

5. Meßwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückteil (4), welches fahnenartig ausgebildet ist, Bohrungen (7) aufweist.

6. Meßwertgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (7) symmetrisch zur Längsachse (11) des Meßwertgebers ausgebildet sind.

7. Meßwertgeber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (7) in einem störkörperseitigen Be­ reich (19) des Rückteils (4) nahezu mittig und in einem störkörperabgewandten endseitigen Bereich (14) nahe der Rohrwandung (8) angeordnet sind.

8. Meßwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (2) trapezförmig und das Rückteil (4), welches wesentlich schmaler ausgebildet ist, mit Seitenflächen (18) versehen ist, welche wenigstens endseitig zueinander geneigt sind.