DE2318715A1

DE2318715A1 - DEVICE FOR MEASURING THE GAS OR LIQUID FLOW RATE

Info

Publication number: DE2318715A1
Application number: DE19732318715
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Krambrock; Edgar Dipl Ing D Muschelknautz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-04-13
Filing date: 1973-04-13
Publication date: 1974-10-24

Description

Vorrichtung zum Messen des Gas- bzw. Flüssigkeitsdurchsatzes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Gas-oder Flüssigkeitsdurchsatzes in Rohrleitungen.Device for measuring the gas or liquid flow rate The invention relates to a device for measuring the gas or liquid throughput in pipelines.

Es ist bekannt, den Durchsatz einer durch Rohrleitungen strömenden Gas- oder Flüssigkeit volumetrisch zu bestimmen, indem die Rotordrehzahl eines vom strömendem Medium durchflossenen Verdrängungsapparates gemessen wird. Werden statt der Drehzahl die in der Zeiteinheit erfolgten Umläufe des Rotors beispielsweise induktiv oder photoelektrisch gemessen, ist die Forderung des digitalen Ausgangssignales bereits efüllt.It is known the throughput of a flowing through pipelines To determine gas or liquid volumetrically by the rotor speed of one of the flowing medium through which the displacement apparatus is measured. Will take place the number of revolutions of the rotor in the unit of time, for example Measured inductively or photoelectrically, this is the requirement of the digital output signal already filled.

Ein solches Signal wird z.B. benötigt, wenn proportional der gemessenen Flüssigkeitsmenge in diese eine andere Flüssigkeit von einer Kolbenpumpe mit elektromagnetischem Antrieb eindosiert werden soll. Analog der Frequenz des Ausgangssignals der Meßvorrichtung kann dann die Hubfrequenz der Pumpe gesteuert werden.Such a signal is required, for example, if it is proportional to the measured Amount of liquid in this another liquid from a piston pump with electromagnetic Drive is to be metered. Analogous to the frequency of the output signal of the measuring device the stroke frequency of the pump can then be controlled.

Herkömmliche, nach dem beschriebenen Prinzip arbeitende Durchsatzmeßgeräte wie Ovalradzähler, Flügelzellenzähler, Ringkolbenzähler etc. haben den Nachteil, daß sie nur bei feststofffreien Flüssigkeiten eingesetst werden können. In der Getränkeindustrie, wo der Durchsatz von mitFruchtteilchendurchsetzten Obstsäften gemessen werden soll, versagen die erwähnten Zähler häufig, da ihre Rotoren durch eingeklemmte Fruchtstückchen blockiert werden. Die Getränkeleitungen werden von Zeit zu Zeit gereinigt, indem die Rohre und auch die Meßvorrichtung mit Wasserdampf durchströmt werden, wobei das zeitlich durchgesetzte Dampfvolumen in der Regel mehr als zehnmahl so groß wie der maximale Flüssigkeisdurchsatz ist.Conventional throughput measuring devices working according to the principle described such as oval gear meters, vane cell meters, rotary piston meters etc. have the disadvantage that they can only be used with solid-free liquids. In the beverage industry, where the throughput of fruit juices interspersed with fruit particles is to be measured, The mentioned counters often fail because their rotors are blocked by jammed pieces of fruit blocked. The beverage lines are cleaned from time to time by the pipes and also the measuring device are flowed through with water vapor, wherein the Time-enforced vapor volume usually more than ten times as large as the is the maximum liquid throughput.

Da die genannten Zähler das strömende Volumen messen, wird dabei ihre Höchstdrehzahl überschritten und es kommt häufig zum Bruch des Rotors, zumal die verwendeten Werkstoffe vielfach der Dampftemperatur von-mehr als 1000 C nicht standhalten.Since the aforementioned meters measure the flowing volume, their Maximum speed exceeded and the rotor often breaks, especially since the The materials used often cannot withstand the steam temperature of more than 1000 C.

Es sind andere Meßeinrichtungen, wie z.B. der Turbinendurchflußzähler bekannt bei denen anstatt des strömenden Volumens die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit gemessen wird.There are other measuring devices such as the turbine flow meter known where instead of the flowing volume the flow velocity of the Liquid is measured.

Auch bei diesen Zählern, die-ein drehbar gelagertes Turbinenrad besitzen, kommt es oft zu einem Blockieren der Lager und der Turbinenflügel durch in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffe.Even with these meters, which have a rotating turbine wheel, the bearings and the turbine blades are often blocked by the liquid contained solids.

Damit sind sie für die Durchsatzmessung von Suspensionen ungeeignet.This makes them unsuitable for measuring the throughput of suspensions.

Der Erfindung liegt die-Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen von Volumenströmen zu entwickeln, die sich sowohl für mit Feststoffteilchen durchsetzte Flüssigkeiten als auch für Gase (insbesondere Wasserdampf) eignet. Die Vorrichtung darf nicht beschädigt werden, wenn das strömende Gasvolumen ein Vielfaches des Flüssigkeitsvolumens beträgt. Die Anzeige für den Durchsatz soll dem Volumenstrom direkt proportional sein.The invention is based on the object of a device for measuring of volume flows to develop, which are interspersed with both solid particles Liquids as well as gases (especially water vapor) are suitable. The device must not be damaged if the flowing gas volume is a multiple of the liquid volume amounts to. The display for the throughput should be directly proportional to the volume flow be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem in sich geschlossenen Ringkanal mit tangentialem Zulauf und konzentrischem Ablaufschlitz eine von der strömenden Flüssigkeit mitgeführte Kugel umläuft, deren spezifisches Gewicht etwa mit dem der Flüssigkeit übereinstimmt,und daßan einer beliebigen Stelle des Ringkanales ein Sensor eingebaut ist, der bei jedem Umlauf der Kugel ein elektrisches Signal abgibt. Die Umlauffrequenz der Kugel und damit auch die vom Sensor abgegebene Impuls zahl ist hier direkt proportional zum Blüssigkeitsdurchßatz.According to the invention, this object is achieved in that in an in closed ring channel with tangential inlet and concentric outlet slot a ball carried by the flowing liquid revolves, its specific Weight roughly the same as that of the liquid, and that at any point of the ring channel a sensor is built in, which generates an electrical Emits signal. The orbital frequency of the sphere and thus also the frequency emitted by the sensor The number of impulses is directly proportional to the fluid flow rate.

Vorteilhaft ist der Bintritrsquerschnitt des tangentialen Zulaufes durch eine Trennwand in der Mitte des Ringkanales unterteilt. Dadurch wird erreicht; daß die Führungsbahn der Kugel an dieser Stelle nicht unterbrochen ist.The infiltration cross-section of the tangential inlet is advantageous divided by a partition in the middle of the ring channel. This is achieved; that the track of the ball is not interrupted at this point.

Vorzugsweise befindet sich der konzentrische Ablaufschlitz in der der Achse zugewandten Ringkammerwand.The concentric drainage slot is preferably located in the the annular chamber wall facing the axis.

Als Sensor kann ein kapazitiver, induktiver oder auch photoelektrischer Geber verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Kugel mit einem ferromagnetischen ueberzug (Nickel) versehen. Als Sensor wird dann ein induktiver Meßwertaufnehmer verwendet.A capacitive, inductive or photoelectric sensor can be used as the sensor Encoders are used. According to a preferred embodiment of the invention, the The ball is provided with a ferromagnetic coating (nickel). As a sensor then an inductive transducer is used.

Die beschriebene Meßvorrichtung eignet sich hervorragend zur Bestimmung des Durchsatzes von Flüssigkeiten mit Feststoffgehalt. Ein Verstopfen bzw. Blockieren des Meßgerätes ist so gut wie ausgeschlossen, da die Breite des konzentrischen Auslaufschlitzes hinreichend groß gewählt werden kann.The measuring device described is ideally suited for the determination the throughput of liquids with solids content. Clogging or blocking of the measuring device is as good as impossible, since the width of the concentric outlet slot can be chosen sufficiently large.

Die umlaufende Kugel wird in erster Linie durch die auf sie einwirkende Impulskraft der Strömung angetrieben. Sie steigt mit zunehmender Dichte des Strömungsmediums und mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit an. Das bedeutet, daß beim Durchströmen der Meßvorrichtung mit Dampf die Höchstdrehzahl der Kugel eret bei einem Dampfdurchsatz erreicht wird, der ca. 30 mal so groß ist wie der maximal zulässige FlUssigkeitsdurchsatz. Infolgedessen wird die Meßvorrichtung nicht beschädigt, wenn sie ZU Reinigungszwecken mit Dampf beschickt wird. Damit ist die neue Vorrichtung auch zum Messen des. Durchsatzes in Getränkeleitungen geeignet, weil sie während der Dampfreinigung nicht mehr ausgebaut werden muß.The revolving ball is primarily created by the one acting on it Impulse force driven by the flow. It increases with increasing density of the flow medium and with the square of the flow velocity. That means that when flowing through the measuring device with steam eret the maximum speed of the ball with a steam throughput is reached, which is about 30 times as large as the maximum permissible liquid throughput. As a result, the measuring device will not be damaged if it is used for cleaning purposes is charged with steam. This means that the new device can also be used to measure throughput Suitable in beverage lines because they are no longer expanded during steam cleaning must become.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Figur 1: Den Ringkanal in Seitenansicht und Figur 2: Den Querschnitt I - II nach Figur 1 (Draufsicht) Es zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung. In Figur 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie I - II dargestellt. Der Ringkanal 1 wird durch das Gehäuse 2 mit dem tangentialen Eintrittsstutzen 3 und durch den Deckel 4 gebildet. Gehäuse 2 und Deckel 4 sind durch Schrauben 5 miteinander verbunden. Innerhalb des Ringkanals 1 befindet sich die Kugel 6, die eine metallische Oberfläche aufweist. Sie ist aus einem handelsüblichen Chemie-Werkstoff (Kunststoff) gefertigt und anschließend galvanisch vernickelt. Die Flüssigkeit strömt tangential durch den Stutzen 3 in den Ringkanal 1 ein und fließt dann auf spiralförmigen Strombahnen durch den umlaufenden Schlitz 7 in der inneren Ringkammerwand 8 in den Austrittsstutzen 9 ab. Infolge der auf sie einwirkenden Impulskraft der Strömung bewegt sick die Kugel 6 in Richtung des Pfeiles 10 durch den Ringkanal, wobei bei jedem Umlauf der Kugel von dem induktiven Meßwertaufnehmer 11 ein elektrisches Signal abgegeben wird. Da die Kugel 6 die gleiche Dichte wie die strömende Flüssigkeit hat, schwebt sie durch den Kanal so daß an ihr keine mechanischen Reibungskräfte angreifen. Demzufolge sind die zeitlich erfolgten Umläufe der Kugel ein exaktes Maß für die jeweils strömende Flüssigkeitsmenge. Der Eintrittsquerschnitt 12a und 12b ist durch die Trennwand 13 unterteilt, damit die Bührungsbahn der Kugel an dieser Stelle nicht unterbrochen ist.In the following an embodiment of the invention is based on Drawings explained in more detail. FIG. 1 shows the ring channel in side view and FIG. 2: The cross-section I - II according to FIG. 1 (top view). FIG. 1 shows a Longitudinal section through the device. In Figure 2 is a cross section along the line I - II shown. The ring channel 1 is through the housing 2 with the tangential Inlet connection 3 and formed by the cover 4. Housing 2 and cover 4 are connected to each other by screws 5. Inside the ring channel 1 is located the ball 6, which has a metallic surface. It is from a commercially available Chemical material (plastic) manufactured and then galvanically nickel-plated. The liquid flows tangentially through the nozzle 3 into the annular channel 1 and then flows on spiral-shaped current paths through the circumferential slot 7 in the inner annular chamber wall 8 into the outlet nozzle 9. As a result of the Impulse force of the flow moves the ball 6 in the direction of arrow 10 the ring channel, with each revolution of the ball from the inductive transducer 11 an electrical signal is emitted. Since the ball 6 has the same density as the flowing liquid, it floats through the channel so that there is no mechanical Attack frictional forces. Accordingly, the revolutions of the ball that took place over time an exact measure of the amount of liquid flowing in each case. The inlet cross-section 12a and 12b is divided by the partition 13 so that the contact path of the ball is not interrupted at this point.

Claims

Device for measuring the gas or liquid flow rate in pipelines, characterized in that in a closed ring channel (1) with tangential Inlet (3) and concentric outlet slot (7) one of the flowing liquid entrained ball (6) revolves, the specific weight of which is approximately the same as that of the liquid agrees, and that at any point in the ring channel (1) a sensor (11) is built in. which emits an electrical signal with every revolution of the ball (6).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inlet cross section of the tangential inlet (3) through a partition (13) in the middle of the annular channel (1) is divided.

3. Apparatus according to claim 1-2, characterized in that the concentric drainage slot (7) in the annular chamber wall facing the axis (8) is located.

4. Apparatus according to claim 1-3, characterized in that the Ball (6) is nickel-plated.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the sensor (11) is an inductive transducer. Blank page