DE2163091A1

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Publication number: DE2163091A1
Application number: DE19712163091
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-22
Filing date: 1971-12-18
Publication date: 1972-08-31
Also published as: US3802283A; SE405415B; IT945600B; DE2163091B2; GB1372734A; FR2119993A1; FR2119993B1; JPS5425819B1; CH557031A; CA939925A

Description

GEORG HANSMANN VDI

BANKKONTEN: HAMBURGER VOLKSBANK, KTO.-NR. 199840 · VEREINSBANK HAMBURG, KTO.-NR. 11/14 POSTSCHECK: HAMBURG 17665

2 HAMBURG-ALTONA, den

JULIUS-LEBER-STR. 21 - RUF 38 2457

P. 3597

Anmelder: Per Svante B a h r t ο η , S-116 63 Stockholm/Schweden, Ölandsgatan 45B

Messvorrichtung für die Strömung eines Mediums.

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für die Strömung eines Mediums, die aus einem Flüssigkeitsteiler mit zwei Steuerkammern besteht.

Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt geworden, um die Strömungsmenge eines Mediums zu messen. Die bekanntesten Vorrichtungen basieren auf dem Prinzip, ein drehbares Rad in dem Medium anzuordnen und die Drehung des Rades zu messen, welche Ablesung die Flüssigkeitsmenge ergibt. Solche Vorrichtungen sind von ihrer Natur aus nicht nur sehr aufwendig sondern bedürfen auch einer laufenden Überwachung.

Es ist weiter eine Messvorrichtung bekannt, welche die Flüssigkeitsmenge an einer Durchlassplatte misst, die in einer Rohrleitung angeordnet wird, und bei der die Druck-

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differenz an jeder Seite der Durchlassplatte festgestellt wird. Eine solche Vorrichtung besitzt keine beweglichen Teile im Rohr; aber sie hat den Nachteil, dass die Druckdifferenz keine lineare Funktion der Flüssigkeitsmenge ist, und ein beträchtlicher Aufwand ist deshalb erforderlich, um eine korrekte Kalibrierung zu erreichen.

Die Erfindung beschreibt Messmittel für die Strömungsmenge eines Mediums durch die Benutzung eines Flüssigkeitsteilers • mit zwei Steuerkammern. Die Erfindung baut sich auf der Tatsache auf, dass zwei Führungsleitungen der Steuerkammern mit einem Rohr verbunden sind und das durch den Flüssigkeitsteiler strömende Medium abwechselnd durch die Strahlwirkung k des Hauptstromes durch die eine oder die andere Steuerkammer durchfliesst.

Es ist herausgefunden worden, dass in dem Fall, wo ein nicht-komprimierbares Medium gebraucht wird, die Schaltfrequenz direkt proportional zu der Strömungsmenge in einem weiten Bereich ist.

Durch die Erfindung sollen die Mangel der bekannten Einrichtungen beseitigt und eine sicher arbeitende Messvorrichtung geschaffen werden.

Die Erfindung besteht darin, dass zwei Führungs- bzw. W Steuerleitungen für die Steuerkammern vorhanden sind, die miteinander verbunden sind, und das Medium abwechselnd auf die erste Steuerkammer und die zweite Steuerkammer wirkt, wobei eine Verbindung der Steuerkammern mit einer Registriereinheit zur Abtastung der Schwingungsfrequenz des Mediums und zur Messung der Geschwindigkeit als Funktion davon besteht.

Es ist weiter bei einer Vorrichtung zur Messung der durch

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einen Flüssigkeitsteiler fliessenden Menge des Mediums in einer Zeiteinheit über zwei Steuerkammern, die beide an der Austrittsseite angeordnet und miteinander verbunden sind, und die einen Flüssigkeits-¥ellenerzeuger bilden, dessen Frequenz proportional zu dem Durchfluss pro Zeiteinheit in einem Fliessbereich unmittelbar über der unteren Fliessgrenze, in der noch ein Teileffekt eintritt, wobei eine Registriereinheit die Schwingungsfrequenz abtastet und in einen Fluss pro Zeiteinheit umwandelt, vorgesehen, dass eine Durchlassplatte oder ein ähnliches Element von geringer Dicke in der Hauptströmungsrichtung des Mediums relativ zu seiner Ausdehnung im rechten Winkel zur Flussrichtung und in dem Bereich, wo die Flussrichtung wechselt, angeordnet ist, und die Oberflächen der Durchlassplatte stromaufwärts einen grossen Winkel, z.B. 90° , mit der· Hauptstromrichtung des Mediums am Einlassteil und mit der Längsachse des Einlassteiles bilden.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches die charakteristischen Merkmale der Erfindung aufweist, ist in der anliegenden Zeichnung in einem Querschnitt durch einen Flüssigkeitsteiler dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Die Vorrichtung zur Messung der Strömung eines fliessenden Mediums, das in den Einlassteil 1 eines Flüssigkeitsteilers eintritt, der zwei Steuerkammern 2 und 3 aufweist, ist aus der Zeichnung zu entnehmen. Zwischen dem Einlassteil 1 und den Steuerkammern 2 und 3 ist eine Durchlassplatte 4 von sehr geringer Ausdehnung in der Flussrichtung des Mediums angeordnet. Der Flüssigkeitsteiler weist zwei Auslassteile 5 und 6 auf, und das Medium strömt durch einen Auslassteil abhängig vom Druck in der Steuerkammer oder der Wirbelkammer 2 oder 3 entsprechend. Die Wirkung wird bei der Erläuterung der Wirkungsweise im späteren Teil der Beschreibung beschrieben werden.

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Die Steuerkammer 2 hat eine Steuerleitung 2a und. die Steuerkammer 3 eine Steuerleitung 3a. Die Steuerleitungen 2a und 3a haben Führungsleitungen, um das Medium entweder durch den Auslassteil 5 oder 6 zu leiten. Die beiden Steuer- oder Führungsleitungen sind durch ein Rohr 7 miteinander verbunden, das mit einem weiteren Rohr 7a Verbindung hat,' welches zu einer Registriereinheit 8 führt. Die Registriereinheit 8 ist dazu bestimmt, eine Schwingungsfrequenz des Mediums abzutasten und die Geschwindigkeit ν des Mediums als eine Funktion der Schwingungsfrequenz zu bestimmen.

Die Registriereinheit 8 kann in verschiedener Weise konstruiert sein, da sie nicht zum Zweck der Erfindung gehört. Es soll jedoch erwähnt werden, dass anstelle der zusätzlichen Leitung 7a die verschiedenen Drücke in die Leitung 7 direkt gelangen können, entweder mechanisch oder elektrisch, und diese Drücke auch elektrisch zu der Registriereinheit 8 zu übertragen. Es ist auch möglich, die Registriereinheit 8 mit einem der Auslassteile 5 oder 6 zu verbinden oder mit einer anderen Stelle des Flüssigkeitsteilers, wo Änderungen im abhängigen Druck oder durch, die Schwingungsfrequenz des Mediums vorhanden sind.

Die Registriereinheit 8 kann Vorrichtungen zum Verviel-" fachen der Durchflussmenge erhalten, die im Querschnittsbereich der Leitung abgelesen wird, um dadurch die Strömung festzustellen. Das Messen mit der Messvorrichtung nach der Erfindung ist am besten durchzuführen in einem solchen Strömungsbereich des Mediums, wo die Strömungsmenge direkt proportional der Schaltfrequenz ist. Bei einem nichtkomprimierbaren Medium, wie z.B. einer Flüssigkeit, ist die untere Grenze des Bereichs über der unteren Grenze der Strömung, wo eine Flüssigkeitsteilerwirkung auftritt. Die obere Grenze ist wahrscheinlich so hoch, dass die

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Massenkräfte auf das Medium wirken, die so gross sind, dass das Medium durch den Flüssigkeitsteiler nicht gesteuert werden kann. In dem Falle, wo ein nichtkomprimierbares Medium gemessen werden soll, mag es notwendig sein, Korrektur-Faktoren in die Registriereinheit 8 einzugeben, und wenn die Registrierung elektrisch erfolgt, ist eine solche Korrektur leicht durchzuführen. Der einzige Grund, bei dem ein solcher Korrektur-Faktor benötigt wird, ist, das Abgebesignal der Registriereinheit so zu sichern, dass es linear in Bezug auf die Flüssigkeitsmenge ist.

Die Gestaltung des Flüssigkeitsteilers ist nicht kritisch, wenn sie gemäss der Erfindung vorgenommen wird, und die konstruktive Ausbildung kann abhängig von dem Bereich der Anwendung und dem benutzten Medium gewählt werden.

Die Zeichnung zeigt einen Flüssigkeitsteiler, in welchem das Verhältnis L/W ungefähr eine Einheit ist; aber dieses Verhältnis könnte leicht zwischen 0,8 und 5 verändert werden. Das Verhältnis B/L, dessen Wert ungefähr 0,2 ist, könnte auch im Bereich von 0,05 bis 1,0 verändert werden. Das Konstruktionsbeispiel zeigt das Verhältnis T/W mit einem Wert von ungefähr 0,5. Aber dieser Wert kann auch im Bereich 0,1 bis 1,0 verändert werden. Im letzteren Falle kann auch ein grösserer Wert als 1,0 zur Anwendung kommen. Eine brauchbare Vorrichtung mit einem Winkel 9 kann erzielt werden, wenn dieser Wert zwischen 10 und 45 liegt. Es könnte angenommen werden, dass bei dem Flüssigkeitsteiler die Verhältnis-Bereiche so gewählt werden, dass entweder alle die untere Grenze oder alle die obere Grenze haben. Aber es muss hinzugefügt werden, dass die Werte immer entsprechend den Bedingungen für die Anwendung des Flüssigkeitsteilers gewählt werden sollen.

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Die Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet wie folgt:

Das Medium tritt in den Einlassteil 1 ein und wird im ersten Augenblick durch den Flüssigkeitsteiler strömen, zur Hälfte durch den Auslassteil 5 und zur anderen Hälfte durch den Auslassteil 6. Das ist jedoch eine labile Bedingung. Und die Strahlwirkung des Hauptstromes auf das umgebende Medium stromabwärts der Durchlassplatte 4 wird unmittelbar die Bildung eines Vakuums in der Kammer 3 einleiten, wodurch dann der Hauptstrom über den Auslassteil 6 geleitet wird.

P Während der Zeit, wo die Richtung des Hauptstromes von der Mittellage in den Auslassteil 6 wechselt, wird in der Kammer 3 das Vakuum laufend wachsen und wird am grössten sein, wenn die Ablenkung des Hauptstromes am grössten ist. Wenn das Vakuum in der Kammer 3 grosser als in der Kammer 2 ist, fliesst ein Steuerstrom von der Kammer 2 zu der Kammer 3 und verringert das Vakuum, so dass der Hauptstrom zu dem anderen Auslassteil umschaltet usw.

Die Geometrie des Flüssigkeitsteilers ist so, dass eine Phasenlage zwischen dem Wechsel in Richtung des Hauptstromes und zu den Steuerkammern eintritt. Es muss Zeit vorhanden sein für den Hauptstrom, von dem Auslassteil 6 zum Auslassteil 5 umzuschalten, bevor die Strömung in dem angeschlossenen Rohr ihre Richtung wechselt, welches der Fall ist wegen der Trägheitskraft des Mediums in der Verbindungsleitung. Es ist eine Schwingung in dem Medium, und die Schwingungsfrequenz gemäss der vorhergehenden Beschreibung ist proportional oder im wesentlichen proportional zu der Strömungsmenge.

Die beschriebene Vorrichtung kann mit Vorteil auf allen

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Gebieten gebraucht werden, wo es gewünscht wird, eine Strömungsmenge eines Mediums zu messen, und in solchen Fällen, wo eine Registriereinheit so ausgebildet ist, dass sie die Geschwindigkeit in Knoten anzeigt. Die Vorrichtung kann leicht verwendet werden zum Messen der Geschwindigkeit eines Bootes. Beim praktischen Gebrauch der Erfindung ist es am besten, die beiden Auslassleitungen des Flüssigkeitsteilers stromabwärts der Kammern 2 und 3 zu verbinden, so dass die Geschwindigkeitsmessung oder Mengenmessung in irgendeiner Leitung durchgeführt werden kann.

Die Leitung 7 kann zwei Membranen enthalten, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, so dass sie einen Zwischenraum bilden, der getrennt vom Medium ist. Ein permamenter Magnet kann in diesem Zwischenraum angeordnet werden und als Rohrkontakt wirken. Ein Hitzdrahtanemometer kann auch an dem Rohr 7 angeschlossen sein, um die Schwingung abzutasten. *

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Claims

Patentansprüche

Messvorrichtung für die Strömung eines Mediums, die aus einem Flüssigkeitsteiler mit zwei Steuerkammern besteht, dadurch gekennzeichnet , dass zwei Führungsbzw. Steuerleitungen für die Steuerkammern (2, 3) vorhanden sind, die miteinander verbunden sind, und das Medium abwechselnd auf die erste Steuerkammer (2) und die zweite Steuerkammer (3) wirkt, wobei eine Verbindung der Steuerkammern mit einer Registriereinheit (8) zur Abtastung der Schwingungsfrequenz des Mediums und zur Messung der Geschwindigkeit (v) als Funktion davon besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit (8) mit einer der Steuerkammern oder einem Rohr (7), das die Führungsleitungen verbindet, verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit (8) mit einem Auslassteil (6) des Flüssigkeitsteilers verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit (8) Vorrichtungen zum Vervielfachen der Strömungsmenge enthält, die im Querschnittsbereich der Leitung vorhanden ist, um ein Ablesen der Strömung durchzuführen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium in einem Bereich gemessen wird, wo die Strömungsmenge des Mediums direkt proportional zu der Schwingungsfrequenz bzw. der eingeschalteten Frequenz ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Grenze des Bereichs für ein nichtkomprimierbares Medium unmittelbar über der unteren Strömungsgeschwindigkeit gelegen ist, bei welcher eine Flüssigkeitsteilerwirkung eintritt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit so ausgebildet ist, dass sie die Geschwindigkeit in Knoten anzeigt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitungen (5 und 6) des Flüssig- _{ keitsteilers ausserhalb der Kammern (2 und 3) miteinander verbunden sind, um die Geschwindigkeit oder Menge der Strömung in jeder Leitung zu messen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8 zur Messung der durch einen Flüssigkeitsteiler fliessenden Menge des Mediums in einer Zeiteinheit über zwei Steuerkammern, die beide an der Austrittsseite angeordnet und miteinander verbunden sind, und die einen Flüssigkeits-Wellenerzeuger bilden, dessen Frequenz proportional zu dem Durchfluss pro Zeiteinheit in einem Fliessbereich unmittelbar über der unteren Fliessgrenze, in der noch ein Teileffekt eintritt, wobei eine Registriereinheit die Schwingungs- " frequenz abtastet und in einen Fluss pro Zeiteinheit umwandelt, dadurch gekennzeichnet , dass eine Durchlassplatte (4) oder ein ähnliches Element von geringer Dicke in der HauptStrömungsrichtung des Mediums relativ zu seiner Ausdehnung im rechten Winkel zur Flussrichtung und in dem Bereich, wo die Flussrichtung wechselt, angeordnet ist, und die Oberflächen der Durchlassplatte stromaufwärts einen grossen Winkel, z.B. 90 , mit der Hauptstromrichtung des Mediums am Einlassteil (1) und mit der Längsachse des Einlassteiles bilden.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Entfernung zwischen der Durchlassplatte (4) und dem Rand des Steuerkammergehäuses (2) zu der Entfernung (w) zwischen dem Lochrand im Bereich von 0,8 bis 5 liegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Abstandes der Ränder der Durchlassplatte (4) über der Oberfläche des Steuerkammergehäuses (3) zu dem Abstand zwischen der Durchlassplatte (4) und der Oberfläche des Steuerkammer gehäuses (2.) im Bereich von 0,05 bis 1,0 gelegen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Entfernung zwischen der Innenseite der Leitung und den Rändern der Durchlassplatte (4) an der Öffnung im Bereich von 0,1 bis 1 liegt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassteil (5) einen Winkel im Bereich von 10° bis 45° mit der Hauptstromrichtung des Einlassteiles (1) bildet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit zur Abtastung von Druckunterschieden in der Leitung (7) angeschlossen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinheit (8) mit einem der Auslassteile (5 oder 6) verbunden ist.

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