DE2142694A1

DE2142694A1 - Verfahren zur Überwachung eines Flüssigkeitsdurchflusses durch ein Rohr und Strömungswächter zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2142694A1
Application number: DE19712142694
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 4000 Düsseldorf Dinges
Original assignee: LACORAY
Current assignee: LACORAY
Priority date: 1970-09-02
Filing date: 1971-08-26
Publication date: 1972-03-09
Also published as: US3737886A; CH529401A; CA948737A; GB1294998A; FR2105187A1; DE7132564U; ES394744A1; BR7105814D0; FR2105187B1; NL7112064A; IT939772B; BE771977A; ZA715613B; AU3269171A

Description

Verfahren zur Überwachung eines Flüssigkeitsdurehflusses durch ein Rohr und Strömungswächter zur Durchführung des Verfahrens₀

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren für die Überwachung eines Flüssigkeitsdurchflusses durch ein Rohr und einen Strömungswächter für die Durchführung des Verfahrens.

Bekannte Einrichtungen für die Überwachung eines Flüssigkeitsdurchflusaes durch, ein Rohr bzw· Strömungswächter lassen sich, ihrer Art nach in folgende Klassen unterteilen.

a) Schauklappenmesser mit angebauter Kontakteinrichtung.
Derartige Geräte können nur mit absolut sauberen Flüssigkeiten arbeiten;

b) Schwebekörperdurchflußmesser mit angebauter Kontakteinrichtung, iuch diese Geräte können nur für absolut saubere Flüssigkeiten benutzt werden.

c) Durchflußmesser wie z.B. Ringkolbenzähler und Turbine η durchflußmesser. Diese Geräte sind ebenfalls nur für absolut saubere Flüssigkeiten geeignet. Zu dieser Kategorie gehören
zwar auch die induktiven Durchflußmesser, die für vereohmutzte Flüssigkeiten geeignet sind, aber nur für solche,

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die für Elektrizität leitfähig sind. - . ■::..>

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein billiges Gerät zu schaffen, die geeignet aind, einen Strom von sauberer oder verschmutzter, elektrisch leitender oder isolierender Flüssigkeit zu überwachen, d.h. zumindest daraufhin zu kontrollieren, ob in einer Eohrleitung noch genügend Flüssigkeit vorhanden ist.

Das Verfahren gemäß der Erfindung für eine Überwachung eines Flüssigkeitadurchflussea iat dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei Druckdetektoren in verschiedenen horizontalen Ebenen in einem nicht lotrecht verlaufenden Rohr ihr Ausgang gemessen und verglichen wird und daß ein Alarm ausgelöst wird, nach dem ein vorgegebener Durchflußwert unterschritten ist, wofür vorzugsweise zwei Druckdetektoren verwendet werden, die Dehnungsmeßstreifen sind, die in der Rohrleitung um 180° versetzt lotrecht übereinander liegen.

Der Strömungswächter für die Durchführung dieses Verfahrens iat dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswächter zwei Dehnungsmeßstreifen aufweist, die in einer Rohrleitung übereinander liegend eingebaut sind und daß ein elektronischer Alarmkreis vorgesehen ist, der die Dehnungsmeßstreifen speist, ihre Angaben vergleicht und einen Alarm auslöst, wenn die Rohrleitung durch die Flüssigkeit um weniger als einen vorgeschriebenen Nennwert gefüllt ist.

Diese sowie weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung

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erläutert. In der Zeichnung zeigen«

Fig. 1 den in einer Rohrleitung eingebauten Strömungswächter und

Fig. 2 einen Schaltkreis des elektronischen Teiles des Strömungswächters.

Der Strömungswächter kann in irgendeine Rohrleitung eingebaut sein, aber aus praktischen Gründen wird er in ein kurzes Stück Rohr eingebaut, das zum Gerät gehört,und in irgendeine Rohrleitung als ein Stück davon eingesetzt wird und durch Flanschen in dieser befestigt wird.

Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsform besteht der Strömungswächter aus einem Primärgerät 1 und einem angebauten elektronischen ilarmstromkreis 2.

Das Primärgerät 1 besteht aus einem Stück Rohr 3, z.B. aus Stahl oder nicht rostendem Stahl, Kunststoff, Glas oder irgendeinem gewünschten Material, das gewöhnlich aus dem gleichen Material besteht wie die Rohrleitung 4, in die es eingebaut wird. Dieses Stück Rohr hat vorzugsweise eine Länge von ungefähr 40 cm und besitzt an beiden Enden Flanschen 5, die einen Einbau in die Rohrleitung 4 ermöglichen. Es ist vorgesehen, das Gerät für alle handelsüblichen Rohrnennweiten und Nenndruckstufen anzufertigen.

Das Rohr 3 ist auf der Innenseite mit zwei Dehnungsmeßstreifen 6, 7 versehen, die vorzugsweise um 180° zueinander versetzt sind. Diese beiden Dehnungsmeßstreifen 6, 7 werden mit Gießharz oder

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einem Kleber jeweils abhängig vom durchfließenden Medium und Rohrmaterial an der Innenwand des Rohres 3 befestigt und even- ' tuell durch eine Schutzfolie, z.B» aus Teflon, gegen aggressive durchfließende Medien geschützt.

Wenn erwünscht, können die beiden Dehnungsmeßstreifen 6, 7 in die Rohrinnenwand versenkt werden, damit das Stück Rohr 3 eine glatte Innenwand aufweist. In diesem Falle kann die eventuelle Schutzfolie aus einer rohrförmigen, inneren Bekleidung des Rohrstückes 3 bestehen. Es muß aber dafür gesorgt werden, daß der Flüssigkeitsdruck trotz dieser Schutzfolie auf die Dehnungsmeßstreifen übertragen wird; dementsprechend muß diese Schutzfolie genügend dünn oder elastisch sein.

Die Anschlußenden 8, 10 des Dehnungsmeßstreifens sind mittels Durchführungen 9, 11 aus z.B. Glas, Keramik oder ähnlichem Material durch die Rohrwand hindurchgeführt. Diese Glasdurchführungen 9, 11 sind dicht, so daß das durchfliessende Medium an diesen Stellen nicht entweichen kann. Die Anschlußenden 8, 10 sind in den Alarmschaltkreis 2, der am Stück Rohr 3 befestigt ist, etwa in der Mitte dieses Rohres und um 90° in bezug auf die Dehnungsmeßstreifen versetzt, geführt und elektrisch miteinander verbunden. Beim Einbau des Rohrstückes 3 in die Rohrleitung 4 ist darauf zu achten, daß die beiden Dehnungsmeßstreifen 6,7 nicht in einer Horizontalebene, sondern vorzugsweise lotrecht in einer Ebene liegen·

Beide Dehnungsmeßstreifen 6, 7 sind Bestandteile einer Wheatston¹ sehen Brücke des Alarmstromkreises 2, deren,beide anderen Brük-

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kenwiderstände 12, 13 aus Potiometern gebildet sind, die im Schaltkreis 2 eingebaut sind. Sowohl die Wheatston'sche Brücke als auch der Gleichspannungsverstärker werden mit der gleichen Stromquelle 15 versorgt; dies kann von einer im Verstärker eingebauten Batterie oder Netzteil erfolgen. Die Ausgangsbrüeken-Diagonale ist mit einem Potentiometer H verbunden, der einen veränderlichen Spannungsabfall entsprechend zur Sehleifereinstellung auf den Eingang eines transistorisierten GIeichspannungsVerstärkers 16 gibt. Im Ausgang des Verstärkers ist ein Relais 17». z.B. ein Miniaturrelais, angeschlossen, das bei Durchsteuerung des Verstärkers erregt wird und zur Alarmgebung dient·

Der oben beschriebene Strömungswächter arbeitet wie folgt:

Das Rohrstück 3 wird in die zu überwachende Rohrleitung 4 eingebaut, so daß der mit 7 bezeichnete Dehnungsmeßstreifen sich unterhalb des anderen Dehnungsmeßstreifens 6 befindet. Vorzugsweise befindet sich der Dehnungsmeßstreifen 7 am tiefsten Punkt und der Dehnungsmeßstreifen 6 am höchsten Punkt im Rohr.

Der Dehnungsmeßstreifen 7 ist der eigentliche Meßwiderstand, der entsprechend der daraufstehenden Plussigkeitssäule seinen Widerstandswert ändert und somit eine Verstimmung der Wheatston*sehen Brücke hervorruft. Der zweite sich oben im Rohr befindliche Dehnungsmeßstreifen 6 dient gemeinsam mit 7 der Kompensation des Mediumvordruckes und der Mediumstemperatur, da der Druck dta Mediums bei gefülltem Rohr 3 an beiden Dehnungsmeßstreifen 6, 7 die gleiche Widerstandsänderung hervorruft. Damit wird das Brückengleichgewicht erhalten, aber eine Verstimmung erfolgt durch die

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im Rohr 3 fliessende Flüssigkeitssäule, die auf dem Widerstand 7 steht. Die Wheatston'sehe Brücke wird bei volldurchflossener Leitung 4 und entsprechend volldimohfloaaenem Gerät 3 mit den beiden Brückenpotentiometern 12 und 13 ao verstimmt, daß an dem Eingangspotentiometer 14 des Verstärkers 16 ein Spannungsabfall entsteht, der den Verstärker 16 durchsteuert und das Ausgangsrelais 17 erregt. Mit dem Eingangspotentiometer 14 kann die Ansprechempfindlichkeit des Verstärkers 16 eingestellt werden. Die ,Verstimmung der Brücke wird so eingestellt, daß beim kritischen liinimaldurehfluß der Verstärker 16 nicht mehr durchsteuert und das Ausgangsrelais 17 abfällt. Das bedeutet, daß bei einem sehr kleinen Durchfluß oder Durchfluß null (Rohrleitung leer) ebenfalls Alarmzustand besteht, da das Ausgangsrelais 17 nicht erregt ist. Der gleiche Alarmzustand liegt vor, falls eine Störung im Gerät vorhanden sein sollte. Eine Eigenüberwachung ist damit sichergestellt. Sollte bei einem nicht ganz gefüllten Rohr 3 der Durchfluß sehr stark pulsieren, wie bei einer Wellenform, die teilweise den Minimalabsehaltpunkt unterschreiten würde, ao würde ein der Durchflußschwankung entsprechendes Schalten erfoD %@n* Dies kann jedoch durch ein RO-Glied im Erregerkreis des Relais 17 verhindert werden. Die Zeitkonstante würde auf caβ 1 bis 2 Sekunden eingestellt sein, so daß ein unerwünschtes Schalten verhindert wird·

Die Hauptvorteile des Verfahrens und des beschriebenen Strömungswächters sind damit folgendet

1·) Die erforderliche Konstruktion ist sehr einfach. Der Strömungswächter besteht lediglich aus einem Stück Rohr und einem daran angeschlossenen elektronischen Teil. _γ_

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2·) Es sind keine mechanisch beweglichen Teile vorhanden.

3·) Die Anordnung ist auch für extrem verschmutzte Flüssigkeiten geeignet und ist sehr robust. Außerdem kann die Anordnung auch für alle anderen Arten, wie hoch aggressive Flüssigkeiten getroffen werden. Bs muß nur ein entsprechend "beständiges Rohmaterial oder eine entsprechende innere Auskleidung des Rohres 3 aus z.B. Gummi, einem Kunststoff oder sonstigen Material geschaffen werden.

4.) Es entsteht kein Druckverlust, da das Gerät die gleiche Nennweite wie die Rohrleitung hat und keine Teile aufweist, die der Flüssigkeit im Wege stehen.

5.) Der Alarm wird unabhängig vom Druck des durchfliessenden Mediums ausgelöst, da automatische Druckkompensation gegeben ist.

6o) Die Alarmauslösung kann zwischen 0 und 100 ^έ Durchfluß ohne Schwierigkeiten an der Betriebsstelle eingestellt werden.

7·) Da der Verstärker transistorisiert ist, kann der Strömungswächter mit einer Betriebsspannung von unter 24 V, z.B. 6 V und 10 mi maximum arbeiten. Somit ist Eigensicherheit des Gerätes und zusätzlicher Einsatz für explosive Medien oder Anwendung in explosionsgefährdeten Räumen gegeben.

8.) Das Gerät ist einfach zu montieren durch Verbindung seiner Flanschen mit den Rohrleitungs-Flanschen.

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9·) Das Gerät benötigt keine Wartung, da keine mechanisch, absetzbaren Teile enthalten sind.

Selbstverständlich können mehrere Varianten des Gerätes geschaffen werden. Solange aber diese im Verfahren des Anliegens in einer nicht lotrechten Rohrleitung von zwei, in verschiedenen horizontalen Ebenen gelegenen Druckdetektoren und zur Verwertung deren Ausgangsinformation zur Alarmbildung benützt werden, fallen sie in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

Zum Beispiel kann das Rohr mit Gummi, einem Kunststoff oder ähnlichem Material ausgekleidet sein. Die Dehnungsmeßstreifen sind dann vorzugsweise im Rohr über der Auskleidung befestigt.

Die Dehnungsmeßstreifen können auch in zwei Bohrungen des Rohres angebracht und aufgeklebt sein und vom Medium durch Membranen, Ϊ Paltbälgen oder ähnlichem getrennt sein.

Nach einer anderen Ausgestaltung kann das Primärgerät durch zwei Meßköpfe, die in der Rohrleitung mittels Flanschen montiert sind, ausgebildet sein* Die Meßköpfe können auch in die Rohrleitung eingeschraubt sein. Die Dehnungsmeßstreifen sind hier ebenfalls vom Medium getrennt, da sie auf der Rückseite von Membranen, Paltbälgen, Quarzkristallscheiben oder ähnlichem getrennt sind,

- Ansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

1·) Verfahren zur Überwachung eines Plüssigkeitadurehfluaaea, dadurch, gekennzeichnet, daß mit zwei Druckdetektoren in verschiedenen horizontalen Ebenen in einem nicht lotrecht verlaufenden Rohr ihr Ausgang gemessen und verglichen wird und daß ein Alarm ausgelöst wird, nachdem ein vorgegebener Durchflußwert unterschritten ist«

2* Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Druckdetektoren, die Dehnungsmeßstreifen sind, die in der Rohrleitung um 180° versetzt lotrecht übereinanderliegen.

3· Strömungswächter für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswächter zwei Dehnungsmeßstreifen (6, 7) aufweist, die in einer Rohrleitung (4) übereinanderliegend eingebaut sind und daß ein elektronischer Alarmkreis (2) vorgesehen ist, der die Dehnungsmeßstreifen (6, 7) speiet, ihre Angaben vergleicht und einen Alarm auslöst, wenn die Rohrleitung (3, 4) durch die Flüssigkeit um weniger als einen vorgeschriebenen Nennwert gefüllt ist.

4. Strömungswächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (6, 7) an der Innenwand der Rohrleitung (3, 4) durch Kleben angebracht sind.

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5. Strömungswächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die !Dehnungsmeßstreifen (6, 7) in die Rohrwand (3) versenkt sind.

6. Strömungswächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (4) eine innere Auskleidung besitzt, die das durchfließende Medium von den Dehnungsmeßstreifen (6, 7) trennt«

7. Strömungswächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (6, 7) in einem Rohrstück (3) angebracht sind, das Planschen (5) zur Befestigung an der Rohrleitung (4) besitzt.

8. Strömungswächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußenden (8, 10) der Dehnungsmeßstreifen (6, 7) durch dichte Durchführungen (9» 11) durch die Rohrwand (3) hindurch gehen.,

9. Strömungswächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmkreis in einem auf der Rohrleitung angebauten Kasten eingebaut ist«

10. Strömungswächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmkreis (2) eine Wheatston'sche Brücke besitzt, deren beide Arme einen Dehnungsmeßstreifen (6, 7) und ein Potentiometer (14) besitzen.

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"1· Strömungswächter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Diagonaie der Wheatston¹sehen Brücke mit einem Potentiometer (H) verbunden ist, dessen einstellbarer Spannungsabfall einen Grleichstromverstärker (16) steuert, dessen Ausgang ein Beiais (17) steuert.

12· Strömungswächter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (6,7) je in einem Meßkopf untergebracht sind.

13· Strömungswächter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Meßköpfe in die Rohrleitung (3, 4) eingeflanscht oder eingeschraubt sind·

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