DE2111627B2

DE2111627B2 - Durchflussmessverfahren fuer fluide und geraet zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2111627B2
Application number: DE19712111627
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Heckle, Manfred, Dr Ing , 6900 Heidelberg
Priority date: 1971-03-11
Filing date: 1971-03-11
Publication date: 1973-06-14
Also published as: DE2111627C3; DE2111627A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchnußmeßvcrfahren für Fluide, also für Gase und Flüssigkeiten, mit einem von dem strömenden Fluid in Schwingung versetzbaren, quer zur Strömungsrichtung beweglich gelagerten Schwingkörper, dessen dem Durchfluß proportionale Schwingfrequenz gemessen wird. Ferner ist die Erfindung auf ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.

Die bekannten Durchflußmeßverfahren lassen sich einteilen in solche, die den augenblicklichen Volumen — oder Massenstrom in m^;i/s bzw. kg/s als Analogmeßwert liefern und solche, welche die in einer bestimmlen Zeiteinheit durchfließende Menge als Digitalmcßwert erbringen. Die letztgenannte Methode der Volumen bzw. Mengenmessung ist dann

notwendig, wenn der effektive Gas- bzw. Flüssigkeitsverbrauch erfaßt werden muß, z. B. zur Feststellung des Wasser- oder Gasverbrauchs im Haushalt, zur Verbrauchsmessung in der Industrie od. dg¹. Digital arbeitende Durchflußmeßverfahren werden in der Verfahrenstechnik aber auch deshalb bevorzugt, weil beim Einsatz von Prozeßrechnern Digitalsignale erwünscht sind. Während bei den erstgenannten Verfahren zuerst eine Analog-Digital-Umsetzung erforderlich ist, kann diese für den Fall, daß das Meßverfahren unmittelbar Digitalsignale liefert, entfallen.

Zu den Digitalmeßgeräten gehören beispielsweise Drehkolbengaszähler, nasse und trockene Gaszähler, Turbinenzähler und Schraubenradgaszähler, die weitgehend auf mechanischem Weg arbeiten. Diese Geräte weisen entweder einen komplizierten mechanischen Aufbau, insbesondere hinsichtlich der Lagerung des Laufrades, auf oder arbeiten bei geringen Strömungsmengen sehr ungenau. Bei weiteren bekannten Digitalmeßverfahren sind empfindliche Meßfühler notwendig, um die von den Kärmanschen Wirbeln bzw. die von der Wirbelpräzession einer Drallströmung hervorgerufenen Druck- bzw. Geschwindigkeitssignale in elektrische Signale umzuwandeln. Die hierbei eingesetzten Geräte kommen auch nur für begrenzte Meßbereiche in Frage. Hierzu zähle;; auch die eingangs angedeuteten Meßverfahren mit einem Schwingkörper. Dieser wird durch die sich wechselweise an gegenüberliegenden Kanten eines Strömungshindernisses ablösenden Wirbel in Schwingung versetzt. Bei Einhaltung bestimmter geometrischer und konstruktiver Bedingungen ist die Frequenz dieser Schwingungen direkt proportional dem Volumenstrom bzw. direkt proportional dem Massenstrom und umgekehrt proportional der Dichte des Fluids. Dichteschwankungen beeinflussen somit die Ermittlung des Massenstroms beträchtlich.

Von den Meßverfahren, die sich den Effekt der Kärmanschen Wirbel zunutze machen, konnten sich nur diejenigen in geringem Umfang in der Praxis einführen, die mit Meßfühlern oder einem Fluidic- bzw. Pneumonic-Element arbeilen, nicht hingegen die mit einem mechanischen Schwingkörper arbeitenden. Der Grund dürfte darin liegen, daß der Schwingkörper und seine Lagerung sehr präzise ausgebildet sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Meßverfahren mit einem mechanischen Schwingkörper so auszugestalten, daß der Einfluß der Dichte bei der Ermittlung des Massendurchflusses so gering als möglich ist. Zur Durchführung des Verfahrens soll ferner ein konstruktiv einfaches Gerät geschaffen werden, das über einen weiten Meßbereich mit gleichbleibender Genauigkeit eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fluid seillich an dem Schwingkörper vorbcigcführt und auf diesen eine ihn in die unbeeinflußte Strömung drängende Kraft zur Wirkung gebracht wird.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß der Schwingkörper nach Eintauchen in die Strömung eine gleichförmige Schwingung durchführt, deren Frequenz proportional dem Massenstrom ist. Diese Schwingung wird durch die auf den Körper wirkenden Strömungskräfte erzeugt, denen eine gcwillkürtc Kraft entgegenwirkt, derart, daß der Schwingkörper um eine Mittellage schwingt. Diese gewillkürte Kraft kann die Schwerkraft des Schwingkörpers, eine Federkraft od. dgl. sein.

In bevorzugter Ausführung wird die den Schwingkörper in die Strömung drängende Kraft jedoch auf

andere Weise erzeugt, indem das Fluid in zwei separate Teilströme zerlegt wird und diese vor ihrer Vereinigung an dem zwischen ihnen gelagerten Schwingkörper vorbeigeführt werden. Dieser schwingt unter wechselweisem Eintauchen in einen der beiden Teilströme um eine Mittellage. Die den Schwingkörper in einen der beiden Teilströme drängende Kraft wird dabei durch die auf ihn wirkenden Strömungskräfte des anderen Teilstroms in Verbindung mit der Massenträgheit des Körpers gebildet. Ist nämlich der

Schwingkörper in den einen Teilstrom eingetaucht, so wird er nach Erreichen einer gewissen Eintauchtiefe zurückgeworfen und bewegt sich auf Grund seiner Massenträgheit in den anderen Teilstrom hinein. Dieses Wechselspiel führt schließlich in kurzer Zeit zu einer gleichförmigen Schwingung.

Die mit diesem Verfahren erzielte Schwingfrequenz ist linear proportional dem Durchfluß. Dies wird durch nachstehende theoretische Betrachtung belegt:

Die auf den Schwingkörper ausgeübten Strömungskräfte sind Inipulskräfte, die der Größe ^- proportional sind, wobei m der Massenstrom in kg/s und ο die Dichte des Fluids bedeuten. Diese Kräfte nehmen zu, je weiter sich der Schwingkörper aus seiner Mittellagc herausbewegt bzw. je tiefer er in einen der beiden Teilströme eintaucht. Sie sind deshalb mit der Kraft einer mechanischen Feder vergleichbar, deren

Federkonstante c der Größe -'" proportional ist. Da die Eigenfrequenz /., eines ungedämpften Feder-Masse-Drehschwingers proportional J/^ ist, läßt sich die Eigenfrequenz wie folgt ausdrücken:

Der Massenstrom m ist also linear abhängig von der Frequenz des Schwingkörpers und umgekehrt proportional der Wurzel aus der Dichte η des Fluids und dem Trägheitsmoment / des Schwingkörpers, während bei den bekannten Kärmanschen Meßverfahren die Dichte linear eingeht, so daß Dichte-Schwankungen, mit denen besonders in der Verfahrenstechnik zu rechnen ist, das Meßergebnis beim erfindungsgemäßen Verfahren weniger beeinflussen. Es sei noch erwähnt, daß die für die Aufrechterhaltung der Schwingung zu ersetzenden Reibungsverluste

als Energie der Strömung entzogen werden.

Im Fall der zwei Teilströme erfolgt die Initiierung der Schwingung aus der zur Strömungsrichtung symmetrisch ausgerichteten Mitteüage des Schwingkörpers durch geringste dynamische Unsymmctrien der

Strömung infolge" Turbulenzen, die sich im Bereich des Schwingkörpers ausbilden.

Zur Durchführung des Verfahrens sieht die Erfindung ein Gerät vor, das sich auszeichnet durch einen das Fluid führenden Kanal, hinter desjen Austrilts-

öffnung zumindest der von der Strömung beeinflußte Teil des Schwingkörpers angeordnet ist. Im einfachsten Fall kann es sich um eine Kammer handeln, in der ein das Fluid führender Kanal mündet und inner-

halb der der Schwingkörper gelagert ist. Gemäß einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist der Kanal horizontal angeordnet und der Schwingkörper oberhalb der Strömung gelagert, so daß er lediglich unter Wirkung der Schwerkraft als Rückstellkraft in die Strömung eintaucht.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Auftrennung der Strömung in mindestens zwei Teilströme wird ein Gerät vorgeschlagen, das sich auszeichnet durch eine das Fluid in die beiden Teilströme zerlegende Anströmkammer, hinter deren in eine Sammelkammer mündenden Austrittsöffnungen zumindest der von der Strömung beeinflußte Teil des Schwingkörpers angeordnet ist.

Diese Geräte sind, wie sich aus ihrer Kennzeichnung ergibt, konstruktiv sehr einfach ausgebildet. Sie besitzen insbesondere keine drehbeweglichen Teile, die eine exakte Lagerung erforderlich machen würden, ebenso wenig wie empfindliche Meßfühler, so daß sich mit geringem konstruktivem Aufwand eine hervorragende Meßgenauigkeit erzielen läßt. Gegenüber den mechanisch arbeitenden Digitalgeräten erfaßt das Gerät größere Meßbereiche bei besserer Meßgenauigkeit. Es braucht auch nicht wie bei den Wirbelmeßverfahren auf eine besonders strömungsgünstige und damit fertigungstechnisch meist teure Konstruktion geachtet zu werden.

Mit Vorzug ist bei zwei Teilströmen zumindest der von der Strömung beeinflußte Teil des Schwingkörpers symmetrisch zur Strömungsrichtung ausgebildet. Ferner weist der von der Strömung beeinflußte Teil des Schwingkörpers Abreißkanten auf. Bei der Ausführungsform mit zwei Teilströmen fluchten die Abreißkanten in der Mittellage des Schwingkörpers etwa mit den inneren, einander zugekehrten Begrenzungswänden der Austrittsöffnungen.

Die Lagerung des Schwingkörpers befindet sich mit Bezug auf die Strömungsrichtung vorzugsweise vor den Austritisöffnungen, also praktisch im Strömungsschatten. Dabei kann der Schwingkörper mit Spiel an einer zur Sirömungsrichiung senkrechten Achse gelagert sein.

In besonders einfacher Ausbildung ist der Schwingkörper, wie nn sich .'on den Wirbclmcßvcrfahrcn her bekannt, prismenförmig gestalt t und im Bereich einer Prismenkante gelagert. Gei.äß der Erfindung werden die Abreißkanten von einer der beiden bzw. von beiden anderen Prismenkanten gebildet. Der Schwingkörper kann statt dessen auch andere, z. B. zylindrische Form aufvoisen und exzentrisch gelagert sein. Auch hierin läßt sich die einfache Konstruktion erkennen, die wiederum nur einfachste Fertigungstechniken e.rJbrdcrt. Versuche haben gezeigt, daß prinzipiell verschiedene Schwinpkcrpcrformen mit verschiedenen Kanalquerschniiizri kombiniert werden können.

Während sich für Gase ein Schv/ingkörpcr mit vergleichsweise geringer Masse eignet, ist es bei Flüssigkeiten, insbesondere bei zähen Medien von Vorteil, dem Schwingkörper eine vergleichsweise große Masse zu verleihen. So kann der Schwingkörper im einen Fall mehr oder minder hohl, im anderen Fall als Vollkörper ausgebildet sein.

Zur Verbesie rung der Starteigenschaften, insbesondere im Fall von zwei Tcilströmen, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann eine asyrimctrische oder eine gegenüber der Anströmriclitung winklige Abströmung vorgesehen werden. Schließlich können hinter dem Schwingkörper Staullächen oder Turbulenzbildner angeordnet sein. Diese Maßnahmen können selbstverständlich auch miteinander kombiniert werden. 1st der Schwingkörper einmal angeregt, so behält er die dem Durchfluß proportionale Schwingfrequenz bei.

Um die Einflüsse des GerUtegchäuses auf die Oszillaticnsbewcgung des Schwingkörpers so gering als möglich zu halten, ist dieser in Richtung seiner Lagerachse mit Abstand von den Kammerwänden angeordnet, so daß die Scherkräfte zwischen dem oszillierenden Schwingkörper und dem zwischen ihm und der benachbarten Kammerwand befindlichen Fluid keine nennenswerte Größe erreichen.
Das Gerät weist in besonders zweckmäßiger Ausgestaltung ein die Anströmkammer und die Sammelkammcr umfassendes Gehäuse auf, das mit einem Zulauf- und einem Ablaufstutzen zum Anschluß an das Leitungsnetz versehen ist. Das Gerät kann somich ohne Schwierigkeiten in jedes beliebige Leitungsnetz eingebaut werden, da die Stutzen den einschlägigen Normen entsprechend bemessen werden können.

Die Abnahme der Schwingkörper-Frequenz kann — wie an sich bekannt — induktiv oder lichtelek-Irisch erfolgen, wobei herkömmliche Abnahmeeinrichtungen und Schallungen verwendet werden können. Zur Abnahme kann auch ein bei dem erfindungsgemäßen Gerät auftretendes Strömungsphänomen ausgenutzt werden. Die in die Strömung eintretende Abreißkante des Schwingkörpers führt in diesem Slrömungsbcreich zu einer kurzfristigen Druckerhöhung, die von einem herkömmlichen empfindlichen Druckaufnehmer registriert werden kann, so daß die Aufeinanderfolge der Druckimpulse den eigentlichen Meßwert liefert.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schemaskizze eines einfachsten Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Gerätes,

F i g. 3 einen Schnitt III-III gemäß F i g. 2,

F i g. 4 verschiedene Ausführungsbcispiele prismenförmiger Schwingkörper in Längsschnitt und Draufsieht,

Fi g. 5 einen gegenüber F i g. 2 um 90 verdrehten Längsschnitt durch das Gerät mit einer Ausführungsform der Lagerung des Schwingkörpers,

F i g. 6 Detailansichien der in ¥ i g. 5 dargestellten Lagerung,

Fig. 7 einen der Fig. 5 ähnlichen, abgebrochenen Schnitt mit einer anderen Ausführungsform der Lagerung des Schwingkörpers,

Fig. S einen gegenüber Fig. 7 um 90- verdrehten Schnitt,

F i g. 9 mehrere Phasenbilder des Schwingvorgangs und

Fig. 10 einen der Fig. 5 ähnlichen Schnitt mit einer abgewinkelten Abströmung.

In F i g. 1 ist der Massenstrom m des Fluids mit einem Pfeil angedeutet. Das Fluid ist in einem Kanal 50 geführt, hinter dessen Austrittsöffnung 51 seitlich versetzt zur Strömung — beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel oberhalb derselben — der mechanische Schwingkörper 52 drehbeweglich bei 53 gelagert ist. Der Schwingkörper 52 ist in diesem Fall als gleichseitiges Prisma ausgebildet, das mit seiner einen Prismenkante 54 in die Strömune eintaucht. Wird das

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Gerät nicht durchströmt, so liegt der Schwingkörper rätes in ein Leitungssystem vorgesehenen Zulauf- und

mit seiner Abreißkante 54 der unteren Kammerwand Ablaufstulzen 4, 5 entsprechen den einschlägigen

55 an. Sobald das Fluid in den Kanal 50 einströmt. Normen. Der Einbau des Gerätes selbst kann prin-

hebt es den Schwingkörper 52 an, der unter Wirkung zipiell beliebig erfolgen, geschieht jedoch am besten

der Eigenträgheit aus der Strömung herausgetrieben 5 in horizontaler oder vertikaler Lage, wobei im letzt-

und anschließend auf Grund seiner Schwerkraft genannten Fall das Gerät beispielsweise von oben

wieder in die Strömung hineingedrängt wird. Dies nach unten durchströmt wird.

führt in kurzer Zeit zu einer gleichförmigen Schwin- In Fig. 4 sind einige Aiisi'ührungsl'ormen eines

gung, die dem Massenstrom proportional ist, und prismenförmigen Schwingkörpers dargestellt. In der

sich um eine kräftefreie Mittellage einspielt, wie io ersten Abbildung besteht der Schwingkörper 22 aus

weiter unten detailliert beschrieben wird. einem gleichschenkligen Winkelblech 26, dessen

Das Durchflußmeßgerät gemäß F i g. 2 weist ein offene Seite durch ein Stegblech 27 ausgesteift ist. Gehäuse 1 auf, das aus einer Anströmkammer 2 und Im Bereich der Knickkante 28 ist eine Hülse 29 zur einer Sammelkammer 3 besteht. Die Anströmkam- Lagerung des Schwingkörpers 22 an einer nicht darmer 2 ist mit einem Zulaufstutzen 4, die Sammel- 15 gestellten Achse angeordnet. Der darunter dargekammer 3 mit einem Ablaufstutzen 5 versehen, mit- stellte Schwingkörper 23 besteht demgegenüber aus tels der das Gerät in ein nicht dargestelltes Leitungs- einem geraden Prisma aus Voümaterial, im Bereich netz eingebaut werden kann. Beim gezeigten Aus- dessen aus zwei nicht parallelen Flächen gebildeten führungsbeispiel wird der Massenstrom m in zwei Kante eine gegebenenfalls ausgemantelte, zur Lage-Teilströme zerlegt. Zu diesem Zweck besteht die 20 rung dienende Bohrung 30 angeordnet ist, die senk-Anströmkammer aus einem Vorraum 6, aus dem das recht zu den parallelen Flächen 31 des Schwing-Fluid durch zwei Kanäle 7,8 abströmt. Beim wieder- körpers 23 verläuft.

gegebenen Ausführungsbeispiel weisen die Kanäle 7,8 Der in der dritten Abbildung gezeigte Schwingebenso wie das Gehäuse I und die beiden Kammern körper 24 besteht aus einem allseitig geschlossenen 2. 3 Rechteckform auf, doch können sie auch jede 25 prismatischen Hohlkörper, der wiederum eine Lagerbeliebige Querschnittsform besitzen. Die Kanäle 7,8 hülse 32 aufweist. Der in der untersten Darstellung münden mit ihren Austrittsöffnungen 9, 10 in die wiedergegebene Schwingkörper 25 ist wiederum als Sammelkanuner 3, in der die beiden Teilströme prismatischer Hohlkörper ausgebildet, der jedoch in wieder vereinigt werden. Abströmrichtung — gegenüber der Lagerhülse 33 —

Zwischen den beiden Kanälen 7, 8 bzw. den von 30 offen ist, wie bei 34 angedeutet. Der Schwingkörper ihnen geführten Teilströmen ist ein insgesamt mit Il kann auch jede beliebige andere Form mit entsprebezeichneter Schwingkörper angeordnet, von dem chend gestellten Abreißkanten aufweisen. In jedem sich zumindest der von den Teilströmen beeinflußte Fall hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Masse Teil 12 — in Strömungsrichtung gesehen — hinter des Schwingkörpers um so größer zu wählen, je den Austrittsöffnungen 9,10 der Kanäle 7,8 befindet. 35 größer die Zähigkeit des Fluids ist.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der In Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungsform der in Schwingkörper 11 wiederum prismenförmig gestaltet, Fig. 2 mit 17,18 bezeichneten Lagerung des Schwingwobei die zwei hinteren Prismenkanten 13,14 Ab- körpers wiedergegeben. Dieser Schwingkörper entreißkanten bilden, die parallel zu den Teilströmen spricht in seiner konstruktiven Gestaltung dem in verlaufen. Der Schwingkörper 11 ist dabei so ausge- 40 Fig. 4 in der obersten Darstellung gezeigten Schwingbildet, daß die Abreißkanten 13,14 in der symme- körpers 22. Wie Hort bereits gezeigt, weist der Schwingtrisch zur Gerätelängsachse ausgerichteten Mittellage körper im Bereich der Knickkante 28 eine Hülse 29 (s. F i g. 2) des Schwingkörpers mit den inneren Be- auf. Mittels dieser Hülse ist der Schwinekörpcr auf grenzungswänden 15.16 der Kanäle 7. 8 fluchten, so eine Achse 18 aufgesteckt, wobei die Hülse lediglich daß sie in dieser Lage nicht in die Strömung ein- 45 lose die Achse umgeben muß. da der Schwingkörper tauchen. ^auf Grund des Strömungsdrucks ohnehin "an die

Der Schwingkörper 11 ist quer zur Strömungsrich- Achse 18 angedrückt wird. Durch diese Maßnahme

tung. also in der Zeichenebene der F i g. 2 schwing- ist gewährleistet, daß die Hülse 29 während der

bar" gelagert. Beim wiedergegebenen Ausfiihrungs- Schwingbewegung auf der Achse 18 abrollt und nicht

beispiel ist der Schwingkörper 11 um eine im Bereich 50 gleitet. Die Achse 18 selbst ist im Gehäuse 1 be-

seiner dritten Prismenkante 17 angeordneten Achse festigt, beispielsweise greift sie mit ihren beiden

18 drehbar. Ausführungsformen dieser Lagerung sind Enden 35 in Bohrungen ein, die in den oberen bzw.

später mit Bezug auf die F i g. 5 bis 8 beschrieben. unteren Gehäusewänden 19, 20 vorgesehen sind. Zur

Der Schwingkörper 11 ist innerhalb des Gehäuses 1 Fixierung des Schwingkörpers entgegen der Strö-

mit allseitigem" Abstand von den Gehäusewänden an- 55 mungsrichtung dienen Begrenzungsanschläge 36, die

geordnet, insbesondere auch mit Abstand von den in gleichfalls an der oberen und unteren Gehäusewand

F i g. 3 erkennbaren oberen und unteren Wänden 19, 19, 20 angeordnet sind. Die Länge der Hülse 29 ist

20. Um eindeutige Strömungsverhältnisse zu erhalten, so bemessen, daß durch ihre Anlage an einer oder

sind auch die Teilströme in den Kanälen 7, 8 mit an beiden Gehäusewänden 19,20 der Schwingkörper

Abstand von diesen Wänden geführt, weshalb die 60 22 in Richtung seiner Schwenkachse fixiert ist.

Kanäle 7, 8 oben und unten durch Leisten 21 be- In F i g. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform

grenzt sind. Die untere oder obere Wand 19 des der Lagerung des Schwingkörpers 22 dargestellt.

Gehäuses kann, wie in F i g. 3 erkennbar, durch ein Diese Lagerung besteht aus einer Aufhängung 37, die

abnehmbares Schauglas gebildet sein, so daß das quer zur Strömungsrichtung und in Schwingrichtung

Gerät jederzeit inspiziert werden und eventuelle Ver- 65 elastisch, senkrecht dazu jedoch steif ist. Hierzu

Dnreinigungen, die von dem Fluid mitgeführt werden können beispielsweise dünne Metallbänder 38 dienen,

and sich im Meßgerät ablagern, ohne Schwierigkeiten die einerseits um einen im Gehäuse befestigten Stift 39

beseitigt werden können. Die zum Einbau des Ge- herumgeschlungen und an denen andererseits der

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Schwingkörper 22 festgelegt ist. Hierbei sind zur Er- der Schwingkörper Il abgebremst wird, bis er in langung der erforderlichen Steifigkeit in der einen Stellung b zum Stillstand kommt. Da dem Teil-Richtung (in F i g. 7 in der Zeichenebene) minde- strom m_r ein Teil seines Anslrömungsquerschniltes stens zwei solcher Metallbänder 38 übereinander an- durch die Abreißkantc 13 versperrt wird, weicht ein geordnet. 5 kleiner Anteil m_r0 in nahezu entgegengesetzter Rich-

Aus der vorangehenden Schilderung einiger Aus- tung längs des Schwingkörpers 11 aus, während der

führungsformen des Schwingkörpers und seiner Lage- größere Anteil m_rl in gleicher Richtung weiter fließt,

rung wird bereits die Vielfalt von möglichen Ab- Gleichzeitig findet in dem der Abreißkante 13 un-

wandlungen erkennbar. Die Lagerung kann nach mittelbar vorgelagerten Strömungsgebiet 42 eine ge-

Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten ausgewählt werden, io ringfügige Druckerhöhung statt.
wobei auf geringstmögliche mechanische Reibung Da in Stellung b die kinetische Energie des Schwing-

innerhalb der Lagerelemente zu achten ist. Den be- körpers 11 aufgezehrt ist, wird er von den Strömungs-

schriebenen Lagerungen (F i g. 5 bis 8) ist der be- kräften in umgekehrter Richtung zurückbewegt, pas-

achtliche Vorteil gemeinsam, daß auch Verunreini- siert in Stellung c wieder die Mittellage und taucht

gungen, beispielsweise Sandpartikeln bei Frischwasser 15 mit seiner Abreißkante 14 in den anderen Teil-

od. dgl., die Lagerung und damit die Funktions- strom m, ein, bis er seine andere Extremlage d er-

sicherheit des Gerätes nicht beeinträchtigen. Sollte reicht. Die Frequenz, mit der sich der Schwingkörper

letzteres doch einmal der Fall sein, so lassen sich 11 zwischen seinen beiden Extrcmlagen bewegt, ist,

diese Verunreinigungen ohne Schwierigkeiten besei- wie bereits nachgewiesen, linear abhängig vorn

tigen, da alle Teile des Gerätes leicht zugänglich sind. 20 Massenstrom und kann induktiv, lichtelektrisch oder

In F i g. 9 ist an Hand des in F i g. 2 dargestellten mittels beispielsweise eines im Slrömungsgebiet 42 Ausführungsbeispiels der Schwingungsvorgang in angeordneten Druckaufnehmers abgenommen werden, mehreren Phasen dargestellt. In der Stellung α befin- Während bei Ausführungsformen, die dem Schema det sich der Schwingkörper 11 in seiner Mittellage. gemäß Fig. 1 folgen, die Schwingung von selbst in Da der Abstand der beiden Kanten 13,14 dem Ab- 25 Gang kommt, kann bei bestimmten Ausführungsstand der inneren Begrenzungswände 15, 16 der formen mit zwei Teilströmen und dort wiederum bei beiden Kanäle 7, 8 entspricht, wird der Schwing- bestimmten Arten von Fluiden eine Anregung der körper Il von den beiden Teilströmen m_r und m, Schwingung notwendig sein. Diese Schwingungsgerade nur berührt. Angeregt durch im Bereich des anregung erfolgt im einfachsten Fall durch"S'.au-Schwingkörpers 11 auftretende Turbulenzen, wird 30 flächen, beispielsweise die zur Strömungsrichlung dieser zunächst in einer Richtung ausgelenkt, bei- senkrechte Abschlußwand 43 in Fig. 2 oder durch spielsweise in Fig. 8 nach oben gemäß Pfeil 40. Auf in die Teilströme hineinragende Turbulenzbildner, die Grund der Massenträgheit bewegt sich der Schwing- in Fig. 2 gestrichelt wiedergegeben und mit 44 bekörper weite/ in den Teilstrom m_n der gleich groß ist zeichnet sind. Schließlich kann auch eine gegenüber

wie der Teilstrom m_x und mit diesem zusammen den 35 dem Schwingkörper asymmetrische oder aber wie

Gesamtmassenstrom m bildet, während der Teil- in F i g. 10 gezeigt — abgewinkelte Abströmung verström m, ohne Einfluß auf den Schwingkörper an gesehen sein. Im letztgenannten Fall ist der AblauI-diesem vorbeiströmt. Je tiefer die Abreißkante 13 in stutzen 45 senkrecht zum Zulaufstutzen 4 angeorciden Teilstrom m_r eintaucht, um so stärker wird dip ^net. Im übrigen aber entspricht das Gerät genau den durch die Strömung bewirkte Reaktionskrafl, so daß 40 in F i g. 5 gezeigten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durchflußmeßverfahren für Fluide mit einem von dem strömenden Fluid in Schwingung ver- υ setzbaren, quer zur Strömungsrichtung beweglich gelagerten Schwingkörper, dessen dem Durchfluß proportionale Schwingfrequenz gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, da3 das Fluid seitlich am Schwingkörper (52) vorbeigeführt und auf diesen eine ihn in die unbeeinflußte Strömung drängende Kraft zur Wirkung gebracht wird.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (m) in zwei separate Teilströme (m_r, m,) zerlegt wird und diese vor ihrer Vereinigung an dem zwischen ihnen gelagerten Schwingkörper (Ii) vorbeigeführt werden.

3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen das ao Fluid (m) führenden Kanal (50), hinter dessen Austrittsöffnung (51) zumindest der von der Strömung beeinflußte Teil (54) des Schwingkörpers (52) angeordnet ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn- as zeichnet, daß der Kanal (50) horizontal angeordnet und der unter Wirkung seiner Schwerkraft in die Strömung eintauchende Schwingkörper (52) oberhalb der Strömung gelagert ist.

5. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine das Fluid (m) in mindestens zwei Teilströme (m_r, /n₍) zerlegende Anströmkammer (2), hinter deren in eine Sammelkammer (3) mündenden AustrittsöfTnungen (9,10) zumindest der von der Strömung beeinflußte Teil (12) des Schwingkörpers (11) angeordnet ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der von der Strömung beeinflußte Teil (12) des Schwingkörpers (11) symmetrisch zur Strömungsrichtung ausgebildet ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Strömung beeinflußte Teil (12) des Schwingkörpers (11) Abreißkanten (13,14) aufweist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreißkanten (13, 14) in der Mittellage (a, c) des Schwingkörpers (11) etwa mit den inneren, einander zugekehrten Begrenzungswänden (15,16) der Austrittsöffnungen (9,10) fluchten.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (17) des Schwingkörpers (11) in bezug auf die Strömungsrichtung vor den Austrittsöffnungen (9,10) angeordnet ist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9 mit einer senkrecht zur Strömungsrichtung angeordneten, den Schwingkörper lagernden Achse, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper (11,52) mit Spiel an der Achse (18,53) gelagert ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 10 mit einem prismenförmig ausgebildeten und im Bereich einer Prismenkante gelagerten Schwingkörper, dadurch gekennzeichnet, daß eine der bzw. die beiden anderen Prismenkanten die Abreißkanten (13, 14) bilden.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörpei (11,52) zylindrisch ausgebildet und exzentrisd zur Zylinderachse gelagert ist.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 12 insbesondere zur Durchflußmessung bei Gasen dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörpei (22,24,25) im wesentlichen hohl ausgebildet ist

14. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 11 insbesondere zur Durchflußmessung bei zäher Fluiden, dadurch gekennzeichnet, daß dei Schwingkörper (23) im wesentlichen als VoII-körper ausgebildet ist.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 14. dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsanregung eine gegenüber der Anströmrichtung abgewinkelte Abströmung vorgesehen ist (F ig. 10).

16. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsanregung eine gegenüber dem Schwingkörper asymmetrisch versetzte Abströmung vorgesehen ist.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsanregung hinter dem Schwingkörper (II) Stauflächen (43) angeordnet sind.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsanregung in bezug auf die Strömungsrichtung hinter dem Schwingkörper (11) in den Bereich beider Teilströme (m_n mi) hineinragende, gleichförmige Turbulenzbildner (44) angeordnet sind.

19. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper (11) in Richtung seiner Lagerachse (17,53) mit Abstand von den Kammerwänden (19, 20) angeordnet ist.

20. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 19, gekennzeichnet durch ein die Anström- und die Sammelkammer (2,3) umfassendes Gehäuse (1), das einen Zulauf- und einen Ablaufstutzen (4,5) zum Anschluß an das Leitungsnetz aufweist.

21. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich (42) der Strömung, in den der von der Strömung beeinflußte Teil (12) des Schwingkörpers (11) eintaucht, ein Druckaufnehmer zur Frequenzmessung angeordnet ist.