DE2111627C3 - Durchflußmeßverfahren für Fluide und Gerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchflußmeßverfahren 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 m³/s bzw. kg/s als Analogmeßwert liefern und solche, welche die in einer bestimmten Zeiteinheit durchfließende Menge als Digitalmcßwert erbringen. Die letztgenannte Methode der Volumen bzw. Mengenmessung ist dann

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notwendig, wenn der effektive Gas- bzw. Flüssigkeits- Schwerkraft des Schwingkörpers, eine Federkraft

verbrauch erfaßt werden muß, z. B. zur Feststellung od. dgl. sein.

des Wasser- oder Gasverbrauchs im Haushalt, zur In bevorzugter Ausführung wird die den Schwing-Verbrauchsmessung in der Industrie od. dgl. Digital kö:per in die Strömung drängende Kraft jedoch auf arbeitende Durchflußmeßverfahren werden in der 5 andere Weise erzeugt, indem das Fluid in zwei sepa-Verfahrenstechnik aber auch desnalb bevorzugt, weil rate Teilsiröme zerlegt wird und diese vor ihrer Verbeim Einsatz von Prozeßrechnern Dighalsignale er- einigung an dem zwischen ihnen gelagerten Schwingwünscht sind. Während bei den erstgenannten Ver- körper vorbeigeführt werden. Dieser schwingt unter fahren zuerst eine Analog-Digital-Umsetzung erfor- wechselweisem Eintauchen in einen der beiden Teilderlich ist, kann diese für den Fall, daß das Meßver- io ströme um eine Mittellage. Die den Schwingkörper in fahren unmittelbar Digitalsignale liefert, entfallen. einen der beiden Teilströme drängende Kraft wird Zu den Digitalmeßgeräten gehören beispielsweise dabei durch die auf ihn wirkenden Strömungskräfte Drehkolbengaszähler, nasse und trockene Gaszähler, des anderen Teilstroms in Verbindung mit der Turbinenzähler und Schraubenradgaszähler, die weit- Massenträgheit des Körpers gebildet. Ist nämlich der gehend auf mechanischem Weg arbeiten. Diese Ge- 15 Schwingkörper in den einen Teilstrom eingetaucht, rate weisen entweder einen komplizierten mechani- so wird er nach Erreichen einer gewissen Eintauchschen Aufbau, insbesondere hinsichtlich der Lagerung tiefe zurückgeworfen und bewegt sich auf Grund des Laufrades, auf oder arbeiten t^i geringen Strö- seiner Massenträgheit in den anderen Teilstrom hinein, mungsmengen sehr ungenau. Bei weiteren bekannten Dieses Wechselspiel führt schließlich in kurzer Zeit Digitalmeßverfahren sind empfindliche Meßfühler 20 zu einer gleichförmigen Schwingung,
notwendig, um die von den Kärmänschen Wirbeln Die mit diesem Verfahren erzielte Schwingbzw, die von der Wirbelpräzession einer Drallströ- frequenz ist linear proportional dem Durchfluß. Dies mung hervorgerufenen Druck- bzw. Geschwindig- wird durch nachstehende theoretische Betrachtung keitssignale in elektrische Signale, umzuwandeln. Die belegt:
hierbei eingesetzten Geräte kommen auch nur für be- as Die auf den Schwingkörper ausgeübten Strömungs-

grenzte Meßbereiche in Frage Hierzu zählen auch Impulskräfte, die der Größe *- propordie eingangs angedeuteten Meßverfahren mit einem ^y ' e
Schwingkörper. Dieser wird durch die sich wechsel- üonal sind, wobei m der Massenstrom in kg/s und η weise an gegenüberliegenden Kanten eines Strömungs- die Dichte des Fluids bedeuten. Diese Kräfte nehmen hindernisses ablösenden Wirbel in Schwingung ver- 30 zu, je weiter sich der Schwingkörper aus seiner Mittelsetzt. Bei Einhaltung bestimmter geometrischer und lage herausbewegt bzw. je tiefer er in einen der konstruktiver Bedingungen ist die Frequenz dieser beiden Teilströme eintaucht. Sie sind deshalb mit der Schwingungen direkt proportional dem Volumen- Kraft einer mechanischen Feder vergleichbar, deren strom bzw. direkt proportional dem Massenstrom und _ , . . . , _ ..„ m^u .· ■ ■ , t-.„ umgekehrt proportional der Dichte des Fluids. Dichte- 35 ^{Federkonstame c der Große} _e proportional ,st. Da Schwankungen beeinflussen somit die Ermittlung des die Eigenfrequenz f_e eines ungedämpften Feder-Massenstrcms beträchtlich. ., r>i_i_· · ,i/c · . i-n» -„κ Von den Meßverfahren, die sich den Effekt der Masse-Drehschw.ngers proportional)/ , ist, laßt sich

Kärmänschen Wirbel zunutze machen, konnten sich die Eigenfrequenz wie folgt ausdrücken:

nur diejenigen in geringem Umfang in der Praxis ein- 40 ι ι I

führen, die mit Meßfühlern oder einem Fluidic- bzw. r ^ \l°.. „ l/ ^m2 = m 1/—

Pneumonic-Element arbeiten, nicht hingegen die mit ^f I/ / Vgl \ Ql
einem mechanischen Schwingkörper arbeitenden. Der

Grund dürfte darin liegen, daß der Schwingkörper Der Massenstrom m ist also linear abhängig von

und seine Lagerung sehr präzise ausgebildet sein 45 der Frequenz des Schwingkörpers und umgekehrt

müssen. proportional der Wurzel aus der Dichte <> des Fluids

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ein- und dem Trägheitsmoment/ des Schwingkörpers, gangs genannte Meßverfahren mit einem mechani- während bei den bekannten Kärmänschen Meßverschen Schwingkörper so auszugestalten, daß der Ein- fahren die Dichte linear eingeht, so daß Dichtefluß der Dichte bei der Ermittlung des Massendurch- 50 Schwankungen, mit denen besonders in der Verfahflusses so gering als möglich ist. Zur Durchführung rcnstechnik zu rechnen ist, das Meßergebnis beim des Verfahrens soll ferner ein konstruktiv einfaches erfindungsgemäßen Verfahren weniger beeinflussen. Gerät geschaffen werden, das über einen weiten Meß- Es sei noch erwähnt, daß die für die Aufrechterhalbereich mit gleichbleibender Genauigkeit eingesetzt tung der Schwingung zu ersetzenden Reibungsverluste werden kann. 55 als Energie der Strömung entzogen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungs^emäß dadurch ge- Im Fall der zwei Teilströme erfolgt die Initiierung

löst, daß das Fluid seitlich an dem Schwingkörper der Schwingung aus der zur Strömungsrichtung sym-

vorbeigeführt und auf diesen eine ihn in die unbeein- metrisch ausgerichteten Mittellage des Schwingkör-

flußte Strömung drängende Kraft zur Wirkung ge- pers durch geringste dynamische Unsymmetrien der

bracht wird. 60 Strömung infolge Turbulenzen, die sich im Bereich

Praktische Versuche haben gezeigt, daß der Schwing- des Schwingkörpers ausbilden.

körper nach Eintauchen in die Strömung eine gleich- Zur Durchführung des Verfahrens sieht die Erfinförmige Schwingung durchführt, deren Frequenz pro- dung ein Gerät vor, das sich auszeichnet durch einen portional dem Massenstrom ist. Diese Schwingung das Fluid führenden Kanal, hinter dessen Austrittswird durch die auf den Körper wirkenden Strömungs- 65 öffnung zumindest der von der Strömung beeinflußte kräfte erzeugt, denen eine gewillkUrte Kraft entgegen- Teil des Schwingkörpers angeordnet ist. Im einfachwirkt, derart, daß der Schwingkörper um eine Mittel- sten Fall kann es sich um eine Kammer handeln, in lage' schwingt. Diese gewillkürte Kraft kann die der ein das Fluid führender Kanal mündet und inner-

^{5 6} Ii

halb der der Schwingkörper gelagert ist. Gemäß einem werden. Schließlich können hinter dem Schwing- ■'£§

zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist der Kanal körper Slauflächen oder Turbulcnzbildncr angcord- i&

horizontal angeordnet und der Schwingkörper ober- net sein. Diese Maßnahmen können selbstverständ- ft

halb der Strömung gelagert, so daß er lediglich unter lieh auch miteinander kombiniert werden 1st der K

Wirkung der Schwerkraft als Rückstellkraft in die .S Schwingkörper einmal angeregt, so behält er die dem K

Strömung eintaucht. Durchfluß proportionale Schwingfrequenz bei. Ä

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfall- Um die Einflüsse des Gerätegehäuses auf die Oszil- ^

rcns mit Auftrennung der Strömung in mindestens Iationsbewegung des Schwingkorpers so gering als #

zwei Teilstrome wird ein Gerät vorgeschlagen, das möglich zu halten, ist dieser in Richtung seiner Ußcr- W

sich auszeichnet durch eine das Fluid in die beiden to achse mit Abstand von den Kammerwände!! angc-

Teilstrome zerlegende Anstromkammer, hinter deren ordnet, so daß die Scherkräfte zwischen dem oszillic- "K

in eine Sammelkammer mündenden Austrittsöffnun- renden Schwingkörper und dem zwischen ihm und ^:M '

gen zumindest der von der Strömung beeinflußte Teil der benachbarten Kammerwand befindlichen Fluid ^:M

des Schwingkorpers angeordnet ist. keine nennenswerte Größe erreichen *

n„^^eSC SfΤ" '!"ι.^Wie i^ChT l^hr" ¹^f^ei?" ^{l5 Da8 Gerät Weist in} besonders zweckmäßiger Aus- f

nung ergibt, konstruktiv sehr einfach ausgebildet. Sie gestaltung ein die Anstromkammer und die Sammcl- # besitzen insbesondere keine drehbcwegl.chen Teile, kammer umfassendes Gehäuse auf, das mit einem * die eine exakte Lagerung erforderlich machen würden, Zulauf- und einem Ablaufstutzen zum Anschluß an ebenso wenig wie empfindiiche Meßfühler, so daß das Leitungsnetz versehen ist Das St kannönaS f sich mit geringem konstruktivem Au wand eine her- »o ohne Schwierigkeiten in jedes beliebige Leitungsnetz € vorragende Meßgenauigkeit erz.elen läßt. Gegenüber eingebaut werden, da die Stutzen den ein chEn ^

den mechanisch arbeitenden Digitalgcräten erfaßt Normen entsprechend bemessen wcrden^Önnen -

das Gerät größere Meßbereiche bei besserer Meß- Die Abnahme der SchwinSn^eiTkann

genauigkeit. Es braucht auch nicht wie bei den - wie an sich bekannt - induktiv oder HchtcS *

Wirbelmeßverfahren auf eine besonders strömung*- a₅ Irisch erfolgen, wobei herkömmlich Abnahme ngunstige und damit fertigungstechnisch meist teure richtungen und Schaltungen verwendet werde™ ko Konstruktion geachtet zu werden. nen. Zur Abnahme kann auch eiXTdenT^rfindung-

Mit Vorzug ist bei zwei Teilstromen zumindest der gemäßen Gerät auftretendes Ström..n_O,n^nnnv>n von der Strömung beeinflußte Teil des Schwing- ausgenutzt werden. Die ,η die ÄS korpers symmetrisch zur Strömungsrichlung ausge- ₃« Abreißkante des SchwingköroereTuK in dic ΐΐ bildet. Ferner weist der von der Strömung beeinflußte Strömungsbereich zu ciner^urzfS Ln Dn Teil des Schwingkorpers Abreißkanten auf. Bei der erhöhung die von einem h^wl . ^E Ti

Ausführungsform mit zwei Teilstromen fluchten die liehen D ucTauSn er ?e_Et_nert wS^n kTn > Abreißkanten in der Mitte.lage des Schwingkörpers daß die Aufeinanderfolge⁸ !"r dÄduV« den etwa mit den inneren, einander zugekehrten Begren- 35 eigentlichen Meßwert liefert ""^K'mpuise ^{üt n} zungswänden der Austrittsöffnungen. Die Erfinduno wirH _n.._n« u »1 j

Die Lagerung des Schwingkörpers befindet sich fBhru^bApSn^iuteTS^^¹¹'^{1 V}°" ^ mit Bezug auf die Strömungsrichtung vorzugsweise Fiel eine SrhpmmrViJ« · · . ,

vor den Austriltsöffnungen, also praktisch im Strö- führungsbejspiels ^{ΜΒβ einfachste}» ^Λ"^

mungsschatten. Dabei kann der Schwingkörper mit 40 Fie 2 einen l'anocc^i,^;.. a , ■ .

Spiel an einer zur Strömungsrichtung senkrechten fOhraSgsformto Ge?äS ^* ""^" ^A"^S"

Achse gelagert sein. Fig. 3 einen Schnitt III III "R p·

In besonders einfacher Ausbildung ist der Schwing- F i g. 4 verschiedene An«f«ii,?^em u · Ά ·

körper, wie an sich von den Wirbelmeßverfahren her förmiger ScnwingSmet in Ϊ.Ζ? h'T 'f Τ"ϊ bekannt, prismenförmig gestaltet und im Bereich 45 sieht, ^nwine^korP^er '" Längsschnitt und Drauf

einer Prismenkante gelagert. Gemäß der Erfindung Fig. 5 einen eeeeniilw p; „ 1 _nno ^ ,

werden die Abreißkanten von einer der beiden bzw Längsschni« durcif d« GeS Ü ™ a ^v _f ^erdrchteri von beiden anderen Prismenkanten gebildet. Der form der Lagerung des,^_nT*?"* ^{r Ausfuhrun}P^s Schwingkörper kann statt dessen auch andere, z. B. Fig. 6 Delailansichten drr in ν · i a , u.

zylindrische Form aufweisen und exzentrisch ge- 50 Lagerung, ^ld"^{ansIcrUen der in p}ig- 5 dargestellten lagert sein. Auch hierin läßt sich die einfache Kon- Fi e 7einen rW Pi_n < -u ■· .

strukiion erkennen, die wiederum nur einfachste Schnitt mit eine Tn^Wn a #·μ ' ^^b8^ebrochcncn Fertigungstechniken erfordert. Versuche haben ge- rung de!ÄmgSSr!^ Ausfuhrungsform der Lagezeigt, daß prinzipiell verschiedene Schwingkörper- F i g. 8 einen eeeenüber F i _β η „ _ono _Λ ,

formen mit verschiedenen Kanalquerschnilten kombi- 55 Schnitt, g^eg^enuoer F1 g. 7 um 90° verdrehten

niert werden können. FicQmclimrpPho, uu

Während sich für Gase ein Schwingkörper mit ver- und Phasenbilder des Schwingvorgangs

gleichsweise geringer Masse eignet, ist es bei Flüssig- Fi e 10 einen H»_r pi. ₍ -l ,.,

keiten, insbesondere bei zähen Medien von Vorteil, einer abgewinnen Ab^trömun " "^

dem Schwingkörper eine vergleichsweise große Masse 60 In Fig. I ist der MawmctrL α τ-, -j zu verleihen. So kann der Schwingkörper im einen einem Pfeil angedeutet ^Das S", ^des.^Fluid! ^mi Fall mehr oder minder hohl, im anderen Fall als SO geführt, hinter des en AuS.-ff'" ^T ^"ΐ Volikörper ausgebildet sein. versetzt zur Sl 1™ 1, f"""^{8 51 SCltllch}

Zur Verbesserung der Starteigenschaften, insbeson- führungsbeispie7obe^Erh^b Γ^Χη^ΐ"'^{11 A}"^S" dcrc im Fall von zwei Tcilslrömen, können verschie- 6_S nische Schwinckörncr ^2 ,i™i!u ,. . ."", dcnc Maßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise gcrt ist. DZ^ZSL^SlZt^ kann cmc asymmetrische oder eine gegenüber der gleichseitiges Prisma ausgebildet' <H« mit Anströmrichtune winklige Abslrömung vorgesehen Prismenkante 54 in die Strömune cini-T 1

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Gerät nicht durchströmt, so liegt der Schwingkörper mit seiner Abreißkante 54 der unteren Kammerwand 55 an. Sobald das Fluid in den Kanal 50 einströmt, hebt es den Schwingkörper 52 an, der unter Wirkung der Eigenträgheil aus der Strömung herausgetrieben und anschließend auf Grund seiner Schwerkraft wieder in die Strömung hineingedrängt wird. Dies führt in kurzer Zeit zu einer gleichförmigen Schwingung, die dem Massenstrom proportional ist, und sich um eine kräftefreie Miltellage einspielt, wie weiter unten detailliert beschrieben wird.

Das Durchflußmeßgerät gemäß Fig. 2 weist ein Gehäuse 1 auf, das aus einer Anslrömkammer % und einer Sammelkammer 3 besieht. Die Anströmkammer 2 ist mit einem Zulaufstutzen 4, die Sammelkammer 3 mit einem Ablaufstutzen 5 versehen, mittels der das Gerät in ein nicht dargestelltes Leitungsnetz eingebaut werden kann. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Massenslrom m in zwei Teilsiröme zerlegt. Zu diesem Zweck besteht die Anslrömkammer aus einem Vorraum 6, aus dem das Fluid durch zwei Kanäle 7,8 abströmt. Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel weisen die Kanäle 7,8 ebenso wie das Gehäuse I und die beiden Kammern 2,3 Rechteckform auf, doch können sie auch jede beliebige Querschnittsform besitzen. Die Kanäle 7,8 münden mit ihren Austrittsöffnungen 9, 10 in die Sammelkammer 3, in der die beiden Teilsiröme wieder vereinigt werden.

Zwischen den beiden Kanälen 7, 8 bzw. den von ihnen geführten Teilslrömen ist ein insgesamt mit 11 bezeichneter Schwingkörper¹ angeordnet, von dem sich zumindest der von den Teilströmen beeinflußte Teil 12 — in Strömungsrichtung gesehen — hinter den Austrittsöffnungen 9,16 der Kanäle 7,8 befindet. In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Schwingkörper 11 wiederum prismenförmig gestaltet, wobei die zwei hinteren Prismenkanten 13,14 Abreißkanten bilden, die parallel zu den Teilströmen verlaufen. Der Schwingkörper 11 ist dabei so ausgebildet, daß die Abreißkanten 13, 14 in der symmetrisch zur Gerätelängsachse ausgerichteten Mittellage (s. F i g. 2) des Schwingkörpers mit den inneren Begrenzungswänden 15,16 der Kanäle 7,8 fluchten, so daß sie in dieser I.age nicht in die Strömung eintauchen.

Der Schwingkörper 11 ist quer zur Strömungsrichtung, also in der Zeichenebene der F i g. 2 schwingbar gelagert. Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist der Schwingkörper 11 um eine im Bereich seiner dritten Prismenkante 17 angeordneten Achse 18 drehbar. Ausführungsformen dieser Lagerung sind später mit Bezug auf die Fig. 5 bis 8 beschrieben.

Der Schwingkörper 11 ist innerhalb des Gehäuses 1 mit allseitigem Abstand von den Gehäusewänden angeordnet, insbesondere auch mit Abstand von den in F i g. 3 erkennbaren oberen und unteren Wänden 19, 20. Um eindeutige Strömungsverhältnisse zu erhalten, sind auch die Teilströme in den Kanälen 7,8 mit Abstand von diesen Wänden geführt, weshalb die Kanüle 7, 8 oben und unten durch Leisten 21 begrenzt sind. Die untere oder obere Wand 19 des Gehäuses kann, wie in Fig. λ erkennbar, durch ein abnehmbares Schauglas gebildet sein, so daß das Gcräl jederzeit inspizieii werden und eventuelle Verunreinigungen, die von dem Fluid mitgeführt werden und sich im Meßgerät ablagern, ohne Schwierigkeiten beseitigt werden können. Die zum Einbau des Gerätes in ein Leitungssystem vorgesehenen Zulauf- und Ablaufstutzen 4, 5 entsprechen den einschlägigen Normen. Der Einbau des Gerätes selbst kann prinzipiell beliebig „erfolgen, geschieht jedoch am besten in horizontaler oder vertikaler Lage, wobei im letztgenannten Fall das Gerät beispielsweise von oben nach unten durchströmt wird.

In F i g. 4 sind einige Ausführungsformen eines prismenförmigen Schwingkörpers dargestellt. In der

ίο ersten Abbildung besteht der Schwingkörper 22 aus einem gleichschenkligen Winkelblech 26, dessen offene Seile durch ein Stegblech 27 ausgesteift ist. Im Bereich der Knickkante 28 ist eine Hülse 29 zur Lagerung des Schwingkörpers 22 an einer nicht dargestellten Achse angeordnet. Der darunter dargestellte Schwingkörper 23 besteht demgegenüber aus einem geraden Prisma aus Vollmaterial, im Bereich dessen aus zwei nicht parallelen Flächen gebildeten Kante eine gegebenenfalls ausgemantelte, zur Lage-

ao rung dienende Bohrung 30 angeordnet ist, die senkrecht zu den parallelen Flächen 31 des Schwingkörpers 23 verläuft.

Der in der dritten Abbildung gezeigte Schwingkörper 24 besteht aus einem allseitig geschlossenen

»5 prismatischen Hohlkörper, der wiederum eine Lagerhülse 32 aufweist. Der in der untersten Darstellung wiedergegebene Schwingkörper 25 isl wiederum als prismatischer Hohlkörper ausgebildet, der jedoch in AbslrömriclUung — gegenüber der Lagerhülse 33 — offen ist, wie bei 34 angedeutet. Der Schwingkörper kann auch jede beliebige andere Form mit entsprechend gestellten Abreißkanlen aufweisen. In jedem Fall hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Masse des Schwingkörpers um so größer zu wählen, je größer die Zähigkeit des Fluids ist.

In Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungsform der in Fig. 2 mit 17,18 bezeichneten Lagerung des Schwingkörpers wiedergegeben. Dieser Schwingkörper entspricht in seiner konstruktiven Gestaltung dem in Fig. 4 in der obersten Darstellung gezeigten Schwingkörpers 22. Wie dort bereits gezeigt, weist der Schwing körper im Bereich der Knickkante 28 eine Hülse 29 auf. Mittels dieser Hülse ist der Schwingkörper auf eine Achse 18 aufgesteckt, wobei die Hülse lediglich lose die Achse umgeben muß, da der Schwingkörper auf Grund des Strömungsdrucks ohnehin an die Achse 18 angedrückt wird. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die Hülse 29 während der Schwingbewegung auf der Achse 18 abrollt und nichl gleitet. Die Achse 18 selbst ist im Gehäuse 1 befestig!, beispielsweise greift sie mit ihren beiden Enden 35 in Bohrungen ein, die in den oberen bzw. unteren Gehäusewänden 19,20 vorgesehen sind. Zur Fixierung des Schwingkörpers entgegen der Strötnungsrichtung dienen Begrenzungsanschläge 36, die gleichfalls an der oberen und unteren Gehäusewand 19,20 angeordnet sind. Die Länge der Hülse 29 ist so bemessen, daß durch ihre Anlage an einer oder an beiden Gehäusewänden 19,20 der Schwingkörper 22 in Richtung seiner Schwenkachse fixiert ist.

In F i g. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform der Lagerung des Schwingkörpers 22 dargestellt. Diese Lagerung besteht aus einer Aufhängung 37, die quer zur Strömungsrichtung und in Schwingrichtung

elastisch, senkrecht dazu jedoch steif ist. Hierzu können beispielsweise dünne Metallbänder 38 dienen, die einerseits um einen im Gehäuse befestigten Stift 39 heriimgeschlungen und an denen andererseits der

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Schwingkörper 22 festgelegt ist. Hierbei sind zur Erlangung der erforderlichen Steifigkeit in der einen Richtung (in Fig. 7 in der Zeichenebene) mindestens zwei solcher Metallbänder 38 übereinander angeordnet.

Aus der vorangehenden Schilderung einiger Ausführungsfonnen des Schwingkörpers und seiner Lagerung wird bereits die Vielfalt von möglichen Abwandlungen erkennbar. Die Lagerung kann nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten ausgewählt werden, wobei auf geringstmögliche mechanische Reibung innerhalb der Lagerelemente zu achten ist. Den beschriebenen Lagerungen (Fig. 5 bis 8) ist der beachtliche Vorteil gemeinsam, daß auch Verunreinigungen, beispielsweise Sandpartikeln bei Frischwasser od. dgl., die Lagerung und damit die Funktionssicherheit des Gerätes nicht beeinträchtigen. Sollte letzteres doch einmal der Fall sein, so lassen sich diese Verunreinigungen ohne Schwierigkeiten beseitigen, da alle Teile des Gerätes leicht zugänglich sind

In Fig. 9 ist an Hand des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Schwingungsvorgang in mehreren Phasen dargestellt. In der Stellung ο befindet sich der Schwitigkörper 11 in seiner Mittcllage. Da der Abstand der beiden Kanten 13,14 dem Abstand der inneren Begrenzungswände 15, 16 der beiden Kanäle 7, 8 entspricht, wird der Schwingkörper M von den beiden Teilströmen m_r und m, gerade nur berührt. Angeregt durch im Dereich des Schwingkörpers Il auftretende Turbulenzen, wird dieser zunächst in einer Richtung ausgelenkt, beispielsweise in F i g. 8 nach oben gemäß Pfeil 40. Auf Grund der Massenträgheit bewegt sich der Schwingkörper weiter in den Teilstrom m_n der gleich groß ist wie der Teilstrom m, und mit diesem zusammen den Gesamtmassenstrom m bildet, während der Teilstrom nii ohne Einfluß auf den Schwingkörper an diesem vorbeiströmt. Je tiefer die Abreißkante 13 in den Teilstrnm m_T eintaucht, um so stärker wird die durch die Strömung bewirkte Reaktionskraft, so daß der Schwingkörper U abgebremst wird, bis er in Stellung b zum Stillstand kommt. Da dem Teilstrom m_r ein Teil seines Anströmungsquerschnittcs durch die Abreißkantc 13 versperrt wird, weicht ein kleiner-Anteil m_ri in nahezu entgegengesetzter Richtung längs des Schwingkörpers 11 aus, während der größere Anteil m_ri in gleicher Richtung weiter Hießt. Gleichzeitig findet in dem der Abreißkante 13 unmittelbar vorgelagerten Strömungsgebiet 42 eine geringfügige Druckerhöhung statt.

Da in Stellung b die kinetische Energie des Schwingkörpers Il aufgezehrt ist, wird er von den Strömungskräften in umgekehrter Richtung zurückbewegt, passiert in Stellung c wieder die Mittellage und taucht mit seiner Abreißkante 14 in den anderen Teilstrom m, ein, bis er seine andere Extremlagc d erreicht. Die Frequenz, mit der sich der Schwingkörper 11 zwischen seinen beiden Extremlagen bewegt, ist, wie bereits nachgewiesen, linear abhängig vom

ao Massenstrom und kann induktiv, lichtelektrisch oder mittels beispielsweise eines im Strömungsgebiet 42 angeordneten Driickaufnehmers abgenommen werden.

Während bei Ausführungsformen, die dem Schema

gemäß F i g. I folgen, die Schwingung von selbst in

*5 Gang kommt, kann bei bestimmten Ausführungsformen mit zwei Teilströmen und dort wiederum bei bestimmten Arten von Fluiden eine Anregung der Schwingung notwendig sein. Diese Schwingungsanregung erfolgt im einfachsten Fall durch Stau- flächen, beispielsweise die zur Strömungsrichlung senkrechte Abschlußwand 43 in F i g. 2 oder durch in die Teilströme hineinragende Turbulenzbildner, die in Fig. 2 gestrichelt wiedergegeben und mit 44 bezeichnet sind. Schließlich kann auch eine gegenüber dem Schwingkörper asymmetrische oder aber — wie in Fig. 10 gezeigt — abgewinkelte Abströmung vorgesehen sein. Im letztgenannten Fall ist der Ablaufstutzen 45 senkrecht zum Zulaufstutzen 4 angeordnet. Im übrigen aber entspricht das (»erät genau dem

4« in Fig. 5 gezeigten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Durchflußmeßverfahren für Fluide mit einem von dem strömenden Fluid in Schwingung versetzbaren, quer zur Strömungsrichtung beweglich gelagerten Schwingkörper, dessen dem Durchfluß proportionale Schwingfrequenz gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß 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 (w) in zwei separate Teilströme {m_n m₍) zerlegt wird und diese vor ihrer Vereinigung an dem zwischen ihnen gelagerten Schwingkörper (11) 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- »5 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„ w,) zerlegende Anströmkammer (2), hinter deren in eine Sammelkammer (3) mündenden Austrittsöffnungen (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 (α, c) des Schwingkörpers (Ϊ1) 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 Ausirittsoffnungen (9,18) ss 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 Spie! 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 Schwingkörper (11,52) zylindrisch ausgebildet und exzentrisch zur Zylinderachse gelagert ist.

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

14. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 11, insbesondere zur Durchflußmessung bei zähen Fluiden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper (23) im wesentlichen als Vollkörper 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 i g. 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 (11) Stauflächen (43) angeordnet sind.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsanrigung in bezug auf die Strömungsrichtung hinter dem Schwingkörper (11) in den Bereich beider Teilströme (m_n m_;) 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 Schwingkdrpers (11) eintaucht, ein Druckaufnehmer zui Frequenzmessung angeordnet ist.