DE2438091A1

DE2438091A1 - Durchflussmessgeraet nach dem schwebekoerperprinzip

Info

Publication number: DE2438091A1
Application number: DE2438091A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Dr Gemperlein; Franz Hoffmann; Fritz Dipl Ing Koerber; Helge Wolter
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1976-08-12
Also published as: DE2438091B2; DE2438091C3

Description

Durchflußmeßgerät nach dem Schwebekörperprinzip Die Erfindung betrifft ein Durchflußmeßgerät nach dem Schwebekörperprinzip mit elektrischer Meßwertabnahme durch Einbringen des Schwebekörpers als Tauchanker in ein Magnetfeld Das Gerät dient zur Messung des Durchsatzes von Flüssigkeiten und Gasen. Es weist eine analoge und/oder digitale elektrische Meßwertabnahme auf.
Es ist bekannt, daß zur Durchflußmessung verschiedene physikalische Effekte herangezogen werden können. Neben Blenden, hydraulischen Brücken, Meßturbinen und Staukörpern sind Meßgeräte nach dem Schwebekörperprinzip in Gebrauch (in einem senkrecht stehenden konischen Rohr stellt sich ein Schwebekörper je nach der Größe des von unten zum erweiterten oberen Ende des Rohrs fließenden Massenstroms mehr oder minder hoch ein). Blenden und hydraulische Brücken arbeiten nicht linear. Staukörper und Meßturbinen sind bei kleinen Durchsätzen nicht verwendbar. Die Umwandlung des mechanischen Signals in elektrische Meßgrößen ist bei Meßgeräten nach dem Schwebekörperprinzip umständlich und aufwendig. Die elektrische Messung des Schwebekörperhubs geschieht bisher oftmals durch Einbau eines kleinen Permanentmagneten in den Schwebekörper, der eine außerhalb des konischen Rohrs parallel zu diesem angebrachte magnetische Wendel je nach Hubhöhe um einen bestimmten Winkel dreht. Die Größe dieses Winkels wird in ein analoges elektrisches Signal verwandelt.
Es ist weiter bekannt, den in den Schwebekörper eingebauten Permanentmagneten auf einen sogenannten Magnetstern wirken zu lassen. hierbei bewirkt eine Höhenänderung des Schwebekörpers eine Drehung des Magnetsternes, die dann direkt oder indirekt zur Anzeige gebracht wird. Wird eine elektrische Fernanzeige gewünscht, so sind bei den genannten GeräXtetypen die mechanischen Meßgrößen in relativ aufwendiger Weise in elektrische Werte umzusetzen. Es ist zwar ein Meßgerät nach dem Schwebekörperprinzip bekannt, bei dem ein induktiver Längengeber die Höhenänderung des Schwebekörpers direkt in ein elektrisches Signal umwandelt, doch weist dieses Gerät gewisse konstruktionsbedingte Mängel auf, die seine Einsatzmöglichkeiten einengen gnd zwar ist zunächst anzuführen, daß das Meßrohr relativ lang ist, wodurch das Gerät recht unhandlich wird. Es ist aber keineswegs so, daß im Bedarfsfalle durch einfache bauliche Maßnahmen eine Verkleinerung möglich wäre. Die Konstruktion des bekannten Gerätes ist vielmehr so ausgeführt, daß die Induktionsspule vom Massenstrom durchflossen wird und deshalb der Spulenkern nur einen Bruchteil des offenen Spulenquerschnitts einnehmen kann, 60daß um ausreichende Anzeigegenauigkeit zu erreichen, ein relativ großer Hub des Schwebekörpers und damit große Baulänge nötig ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, einen Durchflußmesser zu konstruieren, der bei ausreichender Anzeigegenauigkeit klein und handlich ist sowie auch bei kleinen Durchsatzmeßbereichen funktioniert und so auch dort verwendet bezw.
eingebaut werden kann, wo die Platzverhältnisse beschränkt sind (z.B. in einem Fahrzeug) und/oder geringe Massenströme gemessen werden sollen. Außerdem soll die erfindungsgemäae Konstruktion eine billige und rationelle Serienproduktion erlauben. Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, wie es sich im Versuchsbetrieb bereits bestens bewährt hat. Die beigefügte Zeichnung soll zum besseren Verständnis dienen.
Ein aus Teller 1 und ferromagnetischem Stab 2 bestehender Schwebekörper bewegt sich bei Bestehen eines Durchflusses in dem konisch sich erweiternden Rohrstück 3, an das sich ein Hohlzylinder 4 aus nicht ferromagnetischem Material anschließt.
Nach dem bekannten Prinzip erfolgt die Bewegung des Schwebekörpers so weit in Richtung größerer Rohrdurchmesser, bis die an ihm angreifenden Kräfte im Gleichgewicht sind. Der Schwebekörperhub ist ein Maß fürden Durchsatz. Je nach der Hubhöhe taucht der ferromagnetische Stab 2 mehr oder weniger tief in eine von Wechselstrom durchflossene Spule 5 ein und verändert deren Induktivität. Dabei ist die Wand des Hohlzylinders 4 möglichst dünn gewählt und die Spule 5 umschließt ihn möglichst eng, sodaß eine -Änderung der Hubhöhe des Stabes 2 eine möglichst große Änderung der Induktivität bewirkt. Diese Induktivitätsänderung wird in an sich bekannter Weise in ein elektrisches Signal umgewandelt, in einem Verstärker 6 auf ein gewünschtes Niveau verstärkt und durch das Instrument 7 zur Anzeige gebracht. Die Kennlinie des Verstärkers 6 kann -so gewählt werden, daß zwischen Durchfluß und Anzeige ein linearer Zusammenhang besteht. Der Innendurchmesser des Hohlzylinders 4, der den als Tauchanker ausgebildeten ferromagnetischen Stab 2 aufnimmt, soll nur wenig größer als der Durchmesser des Stabes 2 sein. So wirkt das System Bohrung -Stab als Führung und bei schnell wechselnden Durchflüssen als Dämpfung des Schwebekörpers. Es ist ein seitlicher Eintritt des Massenstromes vorgesehen. Zur Ausbildung einer Parallelströmung dient eine Lochscheibe 8. Außer der geringen Baulänge bei relativ guter Anzeigegenauigkeit sind folgende mit der Erfindung erzielten Vorteile zu erwähnen: 1. die komplizierte Umsetzung mechanischer Meßgrößen in elektrische Werte bei Durchsatzmeßgeräten nach dem Schwebekörperprinzip wird durch eine einfache Anordnung ersetzt, 2. der Einsatzmeßbereich elektro-mechanischer Durchflußmesser nach dem Schwebekörperprinzip wird in Richtung kleinerer Durchsätze erweitert, 3. die Anzeige kann durch geeignete Ausbildung der Durchmesser von ferromagnetischem Stab und umgebendern, nicht ferromagnetischem Hohlzylinder gedämpft werden, 4. die Anzeige ist weitgehend (und zwar bis ca. 200) neigungsunabhängig und unempfindlich gegen mechanische Erschütterung (z.B. beim Einbau in mobilem Gerät), da der Hohlzylinder eine Führung für den Stab des Schwebekörpers darstellt.

Claims

Patentansprüche.

Durchflußmesser nach dem Schwebekörperprinzip mit analoger und/oder digitaler elektrischer Meßwertabgabe, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper aus einem Teller (1) und einem ferromagnetischen Stab (2) zusammengesetzt ist, daß der Massenstrom seitlich zugeführt wird, wobei eine Parallelströmung dadurch erreicht wird, daß am Anfang des konisch erweiterten Rohrstückes (3), in dem sich der aus Teller (1) und ferromagnetischem Stab (2) gefertigte Schwebekörper bewegt, eine Lochscheibe (8) oder ein anderer Strömungsgleichrichter angebracht wird, daß an das Rohrstück (3) ein nichtdurchströmter, aus nicht ferromagnetischem Material gefertigter Hohlzylinder (4) angesetzt wird, durch den der ferromagnetische Stab (2) geführt und zentriert wird, daß der Hohlzylinder (4) von einer von Wechselstrom durchflossenen Spule (5) eng umschlossen wird, sodaß der ferromagnetische Stab (2) je nach der Hubhöhe mehr oder weniger tief in diese Spule (5) eintaucht und deren Induktivität verändert, daß diese Induktivitätsänderung in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das nach Verstärkung im Verstärker (6) durch min Instrument (7) angezeigt wird.
2) Durchflußesser nach dem Schwebekörperprinzip gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Ausbildung des ferromagnetischen Stabes (2) und des Hohlzylinders (4) aus nicht ferromagnetischem Material eine Dämpfung des Ausschlags erreicht wird.
3) Durchflußmesser nach dem Schwebekörperprinzip gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie des Verstärkers (6) so gewählt wird, daß zwischen Durchflußmenge und Skalenwert des Instruments (7) der gewünschte, bevorzugt lineare, Zusammenhang entsteht,