DE2106899C3 - Flow measuring device for gaseous media of high temperature - Google Patents
Flow measuring device for gaseous media of high temperatureInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchflußmeßeinrichtung für gasförmige Medien hoher Temperatur, mit einer quer zur Strömungsrichtung in eine Leitung eingebauten Zylinderrohrsonde, bestehend aus einem zylindrischen Außenrohr und mindestens zwei in dem Außenrohr befestigten zylindrischen Innenrohren, die als Meßkammern mit radialgerichteten Druckentnahmebohrungen versehen sind, welche mit entsprechenden Bohrungen im Außenrohr fluchtend in Verbindung stehen.The invention relates to a flow measuring device for gaseous media of high temperature, with a cylinder tube probe built into a line transversely to the direction of flow, consisting of a cylindrical outer tube and at least two cylindrical inner tubes fastened in the outer tube, the are provided as measuring chambers with radially directed pressure sampling bores, which with corresponding Bores in the outer tube are in alignment.
Eine Zylinderrohrsonde dieser Bauart ist aus der US-PS 23 52 607 bekannt. Diese Sonde soll zur Gesamtdruckmessung in Windtunneln verwendet werden und weist zu diesem Zwecke zwei in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnete radial gerichtete Druckentnahmebohrungen auf, die von dem Außenrohr jeweils in ein zylindrisches Innenrohr führen.A cylinder tube probe of this type is known from US Pat. No. 2,352,607. This probe is intended to Total pressure measurement can be used in wind tunnels and for this purpose has two in one At an obtuse angle to each other arranged radially directed pressure extraction bores, which of the Guide the outer tube into a cylindrical inner tube.
Sind die Druckentnahmebohrungen der einen Meßkammer gegen die Strömung, die der anderen Meßkammer in einem Winkel zwischen 0 und 90° zur Strömungsrichtung angeordnet, so ist der zwischen beiden Meßkammern auftretende Differenzdruck dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit proportional; daraus läßt sich bei bekanntem Leitungsquerschnitt der Durchfluß errechnen.Are the pressure tapping holes of one measuring chamber against the flow, those of the other Measuring chamber arranged at an angle between 0 and 90 ° to the direction of flow, so is between Differential pressure occurring in both measuring chambers proportional to the square of the flow velocity; the flow rate can be calculated from this if the line cross-section is known.
Da die Strömungsgeschwindigkeit über den Querschnitt einer Rohrleitung nur in den seltensten Fällen als gleichmäßig angesehen werden kann, ist eine derartige, beispielsweise aus dem belgischen Patent Nr. 7 42 080 bekannte Zylinderrohrsonde, die aus einem Stahlrohr besteht, mit zwei Reihen genormter Bohrungen zur Mittelwertbildung versehen, wobei die beiden gegenüberliegenden Reihen so angeordnet sind, daß die &0 Achsen der Bohrungen paarweise mit einem Durchmesser des Zylinderrohrs zusammenfallen. Die Aufteilung in Meßkammern ist bei dieser bekannten Ausführung dadurch bewerkstelligt, daß in einer die Längsachse des Rohrs enthaltenden Ebene eine Trennwand durch das Rohr geführt ist.Since the flow velocity over the cross-section of a pipe can only be regarded as uniform in the rarest of cases, such a cylinder tube probe, known for example from Belgian patent No. 7 42 080, which consists of a steel tube, is provided with two rows of standardized bores for averaging , the two opposite rows are arranged so that the & 0 axes of the bores coincide in pairs with a diameter of the cylinder tube. In this known embodiment, the division into measuring chambers is achieved in that a partition wall is guided through the pipe in a plane containing the longitudinal axis of the pipe.
Diese Zylinderrohrsonde ist insbesondere zum Einbau in die Düsenstöcke von Hochofenwindformen zur Durchflußmessung für den Heißwind gedacht. Da die Temperaturen am Einbauort bei 10000C liegen und mit chemischer Aggression durch insbesondere schwefelhaltige Gase zu rechnen ist, müssen Zylinderrohrsonden der bekannten Bauarten aus ochwertigem SpezialStahl angefertigt werden, was aufwendig und deshalb nachteilig ist.This cylinder tube probe is intended in particular for installation in the nozzle racks of blast furnace tuyeres to measure the flow rate for the hot blast. Since the temperatures at the installation site are 1000 ° C. and chemical aggression is to be expected from gases containing sulfur in particular, cylinder tube probes of the known types must be made from special steel, which is expensive and therefore disadvantageous.
Es besteht demgemäß die Aufgabe, eine Durchflußmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei Meßmedien hoher Temperatur, die gegebenenfalls auch noch chemisch aggressive Bestandteile aufweisen, einsatzfähig ist.Accordingly, there is the task of providing a flow measuring device of the type mentioned at the beginning create the, in the case of measuring media of high temperature, which may also contain chemically aggressive components have, is operational.
Als Lösung der Aufgabe wird eine derartige Durchflußmeßeinmrichtung mit einer Zylinderrohrsonde angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sowohl Außenrohr wie die Innenrohre einseitig geschlossen sind und aus hochtemperaturfestem, keramischem Material bestehen, daß die Jnnenrohre innerhalb des Außenrohrs mittels hochtemperaturfester Vergußmasse befestigt sind und daß die Außenanschlüsse des die Zylinderrohrsonde abschließenden Entnahmekopfes über in die Innenrohre auf etwa 1/5 ihrer Länge eingeschobene Metallrohre mit den Meßkammern verbunden sind.Such a flow measuring device with a cylinder tube probe is used as a solution to the problem indicated, which is characterized in that both the outer tube and the inner tubes on one side are closed and made of high temperature resistant ceramic Material exist that the inner tubes inside the outer tube by means of high temperature resistant Potting compound are attached and that the external connections of the extraction head closing the cylinder tube probe over into the inner tubes to about 1/5 Metal pipes inserted their length are connected to the measuring chambers.
Die Zylinderrohrsonde bei der Durchflußmenge gemäß der Erfindung zeichnet sich durch besonders einfachen Aufbau aus.The cylinder tube probe at the flow rate according to the invention is particularly characterized by simple structure.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Figuren ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zylinderrohrsonde schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben.To explain the invention, the figures show an exemplary embodiment of a cylinder tube probe according to the invention shown schematically and described below.
Fig. 1 zeigt eine Zylinderrohrsonde mit Entnahmekopf im Längsschnitt,Fig. 1 shows a cylinder tube probe with a removal head in longitudinal section,
Fig.2 ist ein Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Zylinderrohrsonde.FIG. 2 is a cross section through the cylinder tube probe shown in FIG.
Fig. 1: Die Zylinderrohrsonde besteht aus einem zylindrischen Außenrohr 1 und zwei darin und zu dessen Längsachse parallel angeordneten Innenrohren 3 und 4, die die Meßkammern 5 und 6 bilden. Alle drei Rohre 1,3 und 4 sind einstückig, an einem Ende offen und weisen an den anderen Enden kugelkalottenförmige Abschlüsse 7, 8, 9 auf. Die Innenrohre 3 und 4, die, wie das Außenrohr 1, aus hochtemperaturfestem keramischem material bestehen, sind mit Hilfe einer Vergußmasse 10 in den Innenraum des Außenrohres 1 eingebettet. Die Vergußmasse 10, beispielsweise ein Zement, ist so gewählt, daß ihre Eigenschaften, insbesondsere ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient, denen des Rohrmaterials entspricht. Das Außenrohr 1 weist zwei achsparallele Reihen von Druckentnahmeöffnungen 11 und 11' auf, wobei diese Druckentnahmeöffnungen radial gerichtet und sich paarweise gegenüberliegen. Die Innenrohre 3 und 4 weisen jeweils eine entsprechende Reihe von gleichartigen Bohrungen 12 und 12' auf, welche durch Aussparungen 13 gleichen Durchmessers in der Vergußmasse 10 mit den Druckentnahmebohrungen 11 bzw. 11' in dem Außenrohr 1 in Verbindung stehen.Fig. 1: The cylinder tube probe consists of a cylindrical outer tube 1 and two inside and to its Inner tubes 3 and 4, which are arranged parallel to the longitudinal axis and form the measuring chambers 5 and 6. All three pipes 1.3 4 and 4 are in one piece, open at one end and have spherical cap-shaped terminations at the other ends 7, 8, 9 on. The inner tubes 3 and 4, which, like the outer tube 1, are made of high-temperature resistant ceramic are made of material, are embedded in the interior of the outer tube 1 with the aid of a potting compound 10. the Sealing compound 10, for example a cement, is chosen so that its properties, especially you thermal expansion coefficient that corresponds to that of the pipe material. The outer tube 1 has two axially parallel rows of pressure extraction openings 11 and 11 ', these pressure extraction openings directed radially and opposite each other in pairs. The inner tubes 3 and 4 each have a corresponding one Row of similar bores 12 and 12 ', which through recesses 13 of the same diameter in the potting compound 10 with the pressure extraction bores 11 and 11 'in the outer tube 1 in Connected.
Die Zylinderrohrsonde ist, wie bereits gesagt, so in die das Meßmedium führende Leitung eingebaut, daß ihre Längsachse senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist. Dabei weist die eine Reihe der Druckentnahmebohrungen 11 gegen die Strömungsrichtung (Pfeil), die andere Reihe mit den Dnjckenlnahmebohrungen !ί' ist stromabwärts gerichtet. In der von dem Innenrohr 3 gebildeten Meßkammer 5 baut sich ein Staudruck auf, der dem Mittelwert der Summe des statischen und des dynamischen Drucks entspricht. In der von demAs already mentioned, the cylinder tube probe is installed in the line carrying the measuring medium in such a way that its The longitudinal axis is arranged perpendicular to the direction of flow. It has a number of pressure tapping holes 11 against the direction of flow (arrow), the other row is with the drainage holes! Ί ' directed downstream. A dynamic pressure builds up in the measuring chamber 5 formed by the inner tube 3, which corresponds to the mean value of the sum of the static and dynamic pressure. In the of that
lnnenrohr 4 gebildeten Meßkammer 6 stellt sich dagegen ein mittlerer Druck ein, der der Differenz zwischen statischem und dynamischem Druck proportional ist. Zur Entnahme die-.cr Drücke ist der Entnahmekopf 15 vorgesehen, der die Zylinderrohrsonde mit ihren Auüen- und Innenrohren an deren offenen Enden abschließt und gleichzeitig, hier nicht dargestellte. Mittel zur Befestigung der Sonde aufweist. Der Entnahmekopf 15 besteht aus korrosions- und temperaturbeständigem Stahl und weist Außenanschlüsse 17,17' zur Verbindung der Zylinderrohrsonde mit einem Differenzdruckmesser auf. In die Innenrohre 3 und 4 sind von ihren offenen Enden her Metallrohre 16 und 16' auf etwa 1A der Rohrlänge der Innenrohre 3, 4 eingeführt und gusdicht befestigt. Diese Metallrohre 16 und 16' führen in den Entnahmekopf 15 und münden in die Außenanschlüsse 17 und 17'.In contrast, a mean pressure is established which is proportional to the difference between the static and dynamic pressure. To remove the pressures, the extraction head 15 is provided, which closes the cylinder tube probe with its outer and inner tubes at their open ends and at the same time, not shown here. Has means for fastening the probe. The extraction head 15 is made of corrosion-resistant and temperature-resistant steel and has external connections 17, 17 'for connecting the cylinder tube probe to a differential pressure meter. Metal pipes 16 and 16 'are inserted into the inner pipes 3 and 4 from their open ends to about 1 A of the pipe length of the inner pipes 3, 4 and are fixed in a cast-tight manner. These metal pipes 16 and 16 'lead into the removal head 15 and open into the external connections 17 and 17'.
Fig. 2: In dem hier gezeigten Querschnitt durch die Zylinderrohrsonde nach F i g. 1 sind die entsprechenden Teile mit den gleichen Hezugszeichen versehen.Fig. 2: In the cross section shown here through the Cylinder tube probe according to FIG. 1 the corresponding parts are provided with the same reference symbols.
Statt der zwei Innenrohre 3 und 4, die hier gezeigt sind und die den zwei Reihen von Druckentnahmebohrungen im Außenrohr 1 entsprechen, können auch mehreren Innenrohre im Außenrohr angeordnet werden, wobei dann der Rohrzahl entsprechende Reihen von Druckentnahmebohrungen im Außenrohr vorzusehen sind und die von den Innenrohren gebildeten Meßkammern je nach Bedarf zusammengeschaltet werden können.Instead of the two inner tubes 3 and 4 shown here and the two rows of pressure tapping holes correspond to 1 in the outer tube, several inner tubes can also be arranged in the outer tube, then providing rows of pressure extraction bores in the outer tube corresponding to the number of tubes and the measuring chambers formed by the inner tubes are interconnected as required can be.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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