DE2408323C3

DE2408323C3 - Tubular swirl flow meter

Info

Publication number: DE2408323C3
Application number: DE19742408323
Authority: DE
Inventors: Wolf DipUng 6203 Hochheim Paetzold
Original assignee: Fischer & Porter GmbH, 3400 Göttingen
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1978-02-23

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen Dralldurchflußmesser mit mindestens einem die Sekundamnation des Wirbelkernes des durchströmenden Mediums erfassenden Meßfühler und einer im Inneren des Meßrohres in Durchflußrichtung stromaufwärts vom Meßfühler angeordneten Drallvorrichtung zur Erzeugung der Sekundärrotation sowie an der Innenwand des Meßrohres dem Meßfühler benachbart angeordneten ringförmigen Mitteln zur Erhaltung der Grenzschichtdicke des Mediums weitgehend unabhängig von der Reynoldszahl.The invention relates to a tubular swirl flow meter with at least one secondary amnation of the vortex core of the flowing medium and one inside of the measuring tube in the flow direction upstream of the sensor arranged swirl device for Generation of the secondary rotation as well as on the inner wall of the measuring tube adjacent to the sensor arranged annular means to maintain the boundary layer thickness of the medium largely independently from the Reynolds number.

Ein Dralldurchflußmesser der genannten Art ist Gegenstand eines älteren Rechtes gemäß der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentschrift 23 56 779. Dort ist zur Erhaltung der Grenzschichtdicke und damit zur Beibehaltung des Mebbereiches in einem von der Drallvorrichtung bis zum Meßfühler reichenden Bereich die Innenwand des Meßrohres mit einer in Hauptdurchflußrichtung des Mediums wirksam werdenden Rauheit versehen, deren Rauhtiefe ein bestimmtes Verhältnis zum Durchmesser des freien Durchganges nicht unterschreiten darf, wobei die Rauheit durch Vertiefungen in der Innenwand gebildet ist.A swirl flow meter of the type mentioned is the subject of an earlier right according to the not previously published German patent specification 23 56 779. There is to maintain the boundary layer thickness and thus to maintain the measuring range in an area extending from the twist device to the measuring sensor the inner wall of the measuring tube with a roughness that becomes effective in the main flow direction of the medium provided whose surface roughness does not have a certain ratio to the diameter of the free passage may fall below, whereby the roughness is formed by depressions in the inner wall.

Wenn sich bei Medien mit mitgeführten Partikeln (Schmutzteilchen) die Rauheit durch Ablagerung der Partikel in den Vertiefungen ändert, wobei die Vertiefungen bei längerer Betriebszeit sogar ganz von solchen Partikeln ausgefüllt werden können, kann der besagte Effekt in Frage gestellt werden. Bei den vielfach üblichen Meßrohren aus weicheren Nichteisenmetallen kann ferner die Rauheit, d.h. die Rauhtiefe, duich Verschleiß ungünstig verändert werden.If the roughness of media with entrained particles (dirt particles) is caused by deposition of the Particles in the depressions changes, with the depressions even completely from during prolonged operation such particles can be filled, the said effect can be called into question. With the many Usual measuring tubes made of softer non-ferrous metals can also be the roughness, i.e. the surface roughness, duich Wear can be changed unfavorably.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der Reynoldszahl auf die Linearität des Meßgerätes auch für stark mit Partikeln versetzte Medien zu beseitigen.The invention is based on the object of the influence of the Reynolds number on the linearity of the Measuring device also for media with a high concentration of particles.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Dralldurchflußmesser der eingangs genannten Art auch in diesen Fällen erfindungsgemäß dadurch, daß in einem sich beiderseits des Meßfühlers erstreckenden Bereich eine den freien Meßrohrquerschnitt verengende Ringschulter an der Innenwand des Meßrohres angeordnet ist, deren Höhe an die sich bei einem zu messenden Medium mit der kleinsten Reynoldszahl ergebende Grenzschichtdicke angepaßt ist.The task at hand is also achieved with a swirl flow meter of the type mentioned at the beginning in these cases according to the invention in that in a region extending on both sides of the sensor an annular shoulder narrowing the free measuring tube cross-section is arranged on the inner wall of the measuring tube is the height of which is the result of a medium to be measured with the smallest Reynolds number Boundary layer thickness is adapted.

Durch diese Maßnahme kann die sich in der äußeren Grenzschicht befindliche Potentialströmung bei den unterschiedlichen Reanoldszahlen nahezu konstant gehalten werden. Bei einer niedrigen Reynoldszahl ist der di; Grenzschichtdicke bestimmende Geschwindigkeitskreisgradient gering, d. h. die genau definierte Unebenheit der beströmten Oberfläche liegt im Bereich der Poteniialströmung und bleibt somit ohne Wirkung. Bei einer hohen Reynoldzahl, die bekanntlich einen Anstieg des Geschwindigkeitsgradienten zur Folge hat, kommt die Ringschulter zur Wirkung, da sie im wesentlichen eine Abnahme des Bereiches der Potentialströmung verhindert und somit die Grenzschichtdikke beeinflußt. Außerdem entsteht in dem durch die Ringschulter gegebenen engsten Meßrohrquerschnitt die höchste Fließgeschwindigkeit in radialer und axialer Richtung, wodurch Ablagerungsversuche verhindert und Meßwertverfälschungen vermieden werden.By this measure, the potential flow located in the outer boundary layer at the different Reanolds numbers are kept almost constant. When the Reynolds number is low, the di; Velocity circle gradient determining boundary layer thickness low, d. H. the precisely defined unevenness of the surface exposed to the flow is in the area the potential flow and thus has no effect. With a high Reynolds number, which is known to result in an increase in the velocity gradient, the ring shoulder comes into effect, since it essentially reduces the area of the potential flow prevented and thus affects the boundary layer thickness. In addition, the Ring shoulder given the narrowest measuring tube cross-section, the highest flow velocity in radial and axial Direction, which prevents attempted deposits and incorrect measured values.

Die Form und Ausbildung der Ringschulter sind variabel, jedoch hat sich gezeigt, daß eine Ringschulter mit einem spitzwinkligen Querschnitt am wirkungsvollsten ist.The shape and design of the ring shoulder are variable, but it has been shown that a ring shoulder is most effective with an acute-angled cross-section.

Aus fertigungstechnischen Gründen kann das in an sich bekannter Weise ausgebildete Meßrohr in seinem freien Meßrohrquerschnitt eine gesondert eingesetzte und arretierte Ringschulter aus härterem Werkstoff als das Meßrohr, z. B. aus gehärtetem Stahl, enthalten, wodurch die Standfestigkeit der vorragenden Ringschulter gegen Verschleißerscheinungen wesentlich erhöht wird.For manufacturing reasons, the measuring tube, which is designed in a manner known per se, can be inserted in his free measuring tube cross-section a separately inserted and locked ring shoulder made of harder material than the measuring tube, e.g. B. made of hardened steel, which increases the stability of the protruding ring shoulder against signs of wear is increased significantly.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt jeweils im LängsschnittTwo embodiments of the invention are given below explained with reference to the drawing. It shows in longitudinal section

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Dralldurchflußmesser mit zylindrischem Meßquerschnitt zwischen konischem Zu- und Ablauf undF i g. 1 shows a schematic representation of a swirl flow meter with a cylindrical measuring cross section between conical inlet and outlet and

F i g. 2 ein vergrößertes Detail eines schmalen, auf die Breite der Ringschultei begrenzten Querschnittes.F i g. 2 shows an enlarged detail of a narrow cross section limited to the width of the ring shoulder.

Der Dralldurchflußmesser nach F i g. 1 besteht aus einem in Pfeilrichtung von einem Medium durchströmten Meßrohr 1 mit konischem Zulauf 2, einem anschließenden zylindrischen Meßquerschnitt 3 und einem konischen Ablauf 4 sowie endseitigen Flanschen 5 und 6 zum Verbinden mit einer nicht dargestellten Rohrleitung für das Medium. Im Zulauf 2 des Meßrohres 1 ist eine mit mehreren Leitflügeln 7 versehene Drallvorrichtung 8 und im Ablauf 4 eine Entwirbelungsvorrichtung 9 angeorndet. An dem dem Ablauf 4The swirl flow meter according to FIG. 1 consists of a medium through which a medium flows in the direction of the arrow Measuring tube 1 with a conical inlet 2, a subsequent cylindrical measuring cross section 3 and a conical drain 4 and end flanges 5 and 6 for connecting to a not shown Pipeline for the medium. In the inlet 2 of the measuring tube 1 is provided with a plurality of guide vanes 7 Twist device 8 and a de-swirling device 9 arranged in the outlet 4. On the sequence 4

zugekehrten Ende des zylindrischen Meßquerschnittes 3 befindet sich eine aus der Innenwand nach innen ragende Ringschulter 10, die einen spitzwinkligen Querschnitt besitzt in der Nähe der Ringschulter 10 ist stromaufwärts im Meßrohr 1 ein Meßfühler 11 angeordnet Es hat sich gezeigt, daß abweichend davon die Ringschulter 10 bei gleicher Lage des Meßfühlers 11 im Meßrohr 1, in Richtung zum Zulauf 2 hin im zylindrischen Meßquerschnitt 3 in einem empirisch ermittelbaren Abstand a vor dem Meßfühler angeordnet sein kann (gestrichelt dargestellt). Hierbei ist jedoch zu beachten, daß bei zu großem Abstand a sich wieder eine störende, da veränderbare Grenzschicht bilden kann.facing end of the cylindrical measuring cross-section 3 is an inwardly protruding from the inner wall annular shoulder 10, which has an acute-angled cross-section the same position of the measuring sensor 11 in the measuring tube 1, in the direction of the inlet 2 in the cylindrical measuring cross section 3 at an empirically determinable distance a in front of the measuring sensor (shown in dashed lines). It should be noted here, however, that if the distance a is too great, an interfering, since changeable, boundary layer can form again.

In Fig. 2 ist der Meßquersch.nitt auf eine schmale Ringfläche zwischen dem konischen Zulauf 2 und dem konischen Ablauf 4 begrenzt, an der sich die Ringschulter 10 befindet, die den Meßquerschnitt bestimmt. Der Meßfühler ti ist entweder unmittelbar stromaufwärts vor der Ringschulter oder wie gestrichelt angedeutet im Abstand a stromabwärts hinter der Ringschulter 10 angeordnet.In Fig. 2 the Messquerschnitt is on a narrow one Annular area between the conical inlet 2 and the conical outlet 4 is limited, on which the Annular shoulder 10 is located, which determines the measurement cross-section. The sensor ti is either direct upstream in front of the annular shoulder or, as indicated by dashed lines, at a distance a downstream behind the Ring shoulder 10 arranged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Tubular swirl flow meter with at least one that detects the secondary rotation of the vortex core of the flowing medium Sensor and one inside the measuring tube in the direction of flow upstream of the measuring cooler arranged twist device for generating the secondary rotation and on the inner wall of the Measuring tube arranged adjacent to the sensor annular means for maintaining the boundary layer thickness of the medium largely independent of the Reynolds number, characterized in that that in a region extending on both sides of the sensor one is the free Ring shoulder (10) narrowing the measuring tube cross-section is arranged on the inner wall of the measuring tube (1), its height to that resulting from a medium to be measured with the smallest Reynolds number Boundary layer thickness is adapted.

2. Swirl flow meter according to claim 1, characterized in that the annular shoulder in one between a conical inlet (2) and a conical outlet (4) lying cylindrical measuring cross-section (3) is arranged.

3. swirl flow meter according to claim 1, characterized in that the annular shoulder (10) arranged directly between the conical inlet (2) and the conical outlet (4) in the measuring tube (1) is.

4. swirl flow meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Ring shoulder (10) has an acute-angled cross-section.

5. Swirl flow meter according to one of the preceding Claims, characterized in that the ring shoulder (10) consists of an inserted ring more wear-resistant material than the measuring tube (1).