DE2447261A1

DE2447261A1 - Flowmeter determining volumetric flow of liquids by pressure chamber - is used especially to measure milk flow in dairy installations

Info

Publication number: DE2447261A1
Application number: DE19742447261
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Reuschenbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1974-10-03
Publication date: 1976-04-08

Abstract

The pressure chamber has fitted on it several outlet openings and vertical slits, so that by the number, vertical position and size of these openings a linear or other relation is approximated between the head of liquid and the volumetric flow. The outlet openings can be arranged in a vertical outlet pipe in such a way that the relation between head of liquid and volumetric flow can easily be varied by exchanging the outlet pipe. The head of liquid can be converted into a measuring signal by measuring the gravity of the liquid dammed up in the pressure chamber. The buoyancy can be measured.

Description

Durchflußmeßgerät Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Bestimmung des momentanen Volumenstroms von Flüssigkeiten, insbesondere für die Milchflußmessung an Melkanlagen. Derartige Geräte können u.a. benutzt werden für die optische Kontrolle des Melkvorgangs, vor allem aber für milchflußgesteuerte Anlagen, bei denen Durchflußsensoren erforderlich sind, die entsprechend dem jeweiligen Milchfluß ein Steuersignal abgeben für die Veränderung von Unterdruck und Pulsfrequenz. Dabei sollen kurzzeitige Schwankungen des Durchflusses ausgeglichen werden. Weiterhin soll das Gerät so beschaffen sein, daß es leicht zu reinigen ist und den hygienischen Anforderungen der Milchwirtschaft genügt.Flowmeter The invention relates to a device for Determination of the instantaneous volume flow of liquids, especially for the Milk flow measurement on milking systems. Such devices can be used for, among other things the visual control of the milking process, but above all for milk flow controlled Systems in which flow sensors are required, which correspond to the respective Milk flow emit a control signal for changing the negative pressure and pulse rate. Short-term fluctuations in the flow should be compensated for. Farther the device should be designed so that it is easy to clean and hygienic The requirements of the dairy industry are sufficient.

Es ist bekannt, für diese Durchflußmessung Staugefäße oder Staukammern zu benutzen, die auf dem folgenden Prinzip beruhen: Die Flüssigkeit staut sich in einem Gefäß vor einer kleinen Abflußöffnung so hoch auf, daß die zu- und abfließenden Volumenströme gleich sind; die jeweilige Stauhöhe ist dann ein Maß für den Durchfluß und muß in ein geeignetes Signal umgeformt werden. Bei einigen in der Melktechnik bekannten Geräten geschieht das durch elektrische Kontakte oder mit Hilfe eines Schwimmern, der einen Schalter oder ein Ventil betätigt. Damit wird aber nur ein bestimmter Durchfluß-Grenzwert oder das Ende des Milchflusses angezeigt. Für eine kontinuierliche Durchflußmessung hat das Staukammer-Verfahren außerdem den Nachteil, daß die Stauhöhe sich mit dem Quadrat des Volumenstroms verändert. Dadurch wird das Ausgangssignal also nicht-linear und zudem nur in einem beschränkten Meßbereich genügend genau.It is known to use storage vessels or storage chambers for this flow measurement which are based on the following principle: The liquid accumulates in a vessel in front of a small drainage opening so high that the inflowing and outflowing Volume flows are the same; the respective water level is then a measure of the flow and must be converted into a suitable signal. For some in milking technology known devices this is done by electrical contacts or with the help of a Float operating a switch or valve. But this only becomes one certain flow limit value or the end of the milk flow is displayed. For one Continuous flow measurement, the storage chamber method also has the disadvantage that the water level changes with the square of the volume flow. This will the output signal is therefore non-linear and only in a limited measuring range sufficiently accurate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Beziehung zwischen Stauhöhe und Durchfluß zu linearisieren und die Stauhöhe in ein analoges Ausgangssignal umzuformen.The invention is based on the object of the relationship between To linearize the water level and flow and convert the water level into an analog output signal to reshape.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum ersten Teil dadurch gelöst, daß an der Staukammer mehrere Abflußöffnungen, hilfsweise auch senkrechte Schlitze, so angebracht sind, daß durch die Zahl, die Höhenlage und die Größe dieser öffnungen ein linearer oder auch andersartiger Zusammenhang zwischen Stauhöhe und Volumenstrom angenähert wird. Der zweite Teil der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß a) das Gewicht der in der Staukammer aufgestauten Flüssigkeit oder b) die Auftriebskraft auf einen in die aufgestaute Flüssigkeit eintauchenden Körper oder c) die Druckdifferenz zwischen Oberfläche und dem tiefsten Punkt der aufgestauten Flüssigkeit gemessen wird.According to the invention, this object is achieved in the first part by that there are several drainage openings in the storage chamber, or alternatively also vertical slots, are attached in such a way that by the number, the altitude and the size of these openings a linear or some other type of relationship between the water level and the volume flow is approximated. The second part of the object is achieved according to the invention by that a) the weight of the liquid accumulated in the storage chamber or b) the buoyancy force on a body immersed in the pent-up liquid or c) the pressure difference measured between the surface and the deepest point of the pent-up liquid will.

Der Zusammenhang zwischen Volumenstrom und Gewicht oder Auftriebskraft kann zusätzlich noch durch eine nach oben zu- oder abnehmende Querschnittsfläche der Staukammer bzw. des in die aufgestaute Flüssigkeit eintauchenden Körpers beeinflußt werden.The relationship between volume flow and weight or buoyancy can also be achieved by an upward increasing or decreasing cross-sectional area influences the storage chamber or the body immersed in the pent-up liquid will.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Ab flußöffnungen in einem senkrechten Abflußrohr so angebracht, daß der Zusammenhang zwischen Stauhöhe und Durchfluß durch Austauschen des Abflußrohres leicht verändert werden kann.According to a further embodiment of the invention, the flow openings are from mounted in a vertical drainpipe so that the relationship between the water level and the flow rate can be easily changed by replacing the drain pipe.

Diese Verfahren bieten den Vorteil, daß sich das Ausgangssignal der Meßvorrichtung linear oder nach einer anderen gewünschten Funktion abhängig vom Durchfluß verändert und dadurch der ganze erforderliche Meßbereich überdeckt werden kann. Weiterhin lassen sich damit die hygienischen Erfordernisse gut erfüllen, da die Flüssigkeit nicht mit mechanisch bewegten Teilen der Apparatur in Berührung kommt. Durch die Art der Umformung der Stauhöhe ist gewährleistet, daß ein veränderliches Unterdruck-Niveau in der Staukammer keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat.These methods offer the advantage that the output signal of the Measuring device linear or according to another desired function depending on The flow rate is changed, thereby covering the entire required measuring range can. Furthermore, the hygienic requirements can thus be met well because the liquid does not come into contact with mechanically moving parts of the apparatus comes. The type of reshaping of the water level ensures that a variable The negative pressure level in the storage chamber has no influence on the measurement result.

Jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.In each case one embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Staukammer Fig. 2 bis Fig. 4 drei Anordnungen zur Bestimmung der Stauhöhe> und zwar Fig. 2 durch Gewichtsmessung Fig. 3 durch Messung der Auftriebskraft Fig. 4 durch Differenzdruckmessung Die Staukammer in Fig. 1 besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 1, dem Abflußrohr 2 und der Zulaufleitung 3 für die Flüssigkeit.-Am Abflußrohr 2 sind in unterschiedlicher Höhe mehrere Abflußöffnungen 4 mit dem jeweiligen Durchmesser d und den Lochabständen "l" angebracht. Der Flüssigkeitsstrom "Q" tritt über die Zulaufleitung 3 in das Gehäuse 1 ein und staut sich bis zu einer Stauhöhe "h" auf, bei der die Summe der einzelnen Teilströme "Qi" gleich ist dem Gesamtstrom "Q".The figures show: FIG. 1 an exemplary embodiment of the storage chamber, FIGS. 2 to FIG. 4 shows three arrangements for determining the damming height> namely FIG. 2 by means of weight measurement FIG. 3 by measuring the buoyancy force; FIG. 4 by measuring the differential pressure the Storage chamber in FIG. 1 essentially consists of the housing 1, the drain pipe 2 and the inlet line 3 for the liquid.-On the drain pipe 2 are in different Height several drainage openings 4 with the respective diameter d and the hole spacing "l" attached. The liquid flow "Q" enters the feed line 3 Housing 1 and accumulates up to a water level "h" at which the sum of the individual partial flows "Qi" is equal to the total flow "Q".

Dabei ist die Stauhöhe "h" dann ein Maß für den Durchfluß.The water level "h" is then a measure of the flow.

Eine näherungsweise lineare Beziehung zwischen Durchfluß und Stauhöhe kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Lochabstände 1 bei gleichbleibendem Durchmesser ??ddt von unten nach oben in der Reihenfolge 10-12-14-16-18 mm usw. zunehmen.An approximately linear relationship between flow and water level can be achieved, for example, that the hole spacing 1 with constant Diameter ?? ddt from bottom to top in the order 10-12-14-16-18 mm etc. gain weight.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Bestimmung der Stauhöhe mittels einer Gewichtsmessung. Das Gehäuse 1 ist an einer Gewichtsmeßeinrichtung 5 aufgehängt, für die elektronische Kraftaufnehmer, mechanische Zugkraftmesser, pneumatische Meßumformer oder ähnliche Vorrichtungen dienen können. Zusätzlich sind zwei Längsführungen 6 angebracht. Der Zu- und Abfluß der Flüssigkeit erfolgt über die biegsamen Schlauchleitungen 7. Mit Hilfe der Druckfeder 8 und der Stellschraube 9 kann das Leergewicht des Gehäuses 1 sowie das anteilige Gewicht und die Kraftwirkung der Schlauchleitungen 7 ausgeglichen werden. Dadurch wird an der Gewichtsmeßeinrichtung 5 nur die Menge der im Gehäuse enthaltenen Flüssigkeit und somit -bei gleichbleibender Querschnittsfläche des Gehäuses - die Stauhöhe "h" registriert.Fig. 2 shows an arrangement for determining the storage height by means of a Weight measurement. The housing 1 is suspended from a weight measuring device 5, for electronic force transducers, mechanical tensile force meters, pneumatic transducers or similar devices can serve. In addition, there are two longitudinal guides 6 appropriate. The inflow and outflow of the liquid takes place via the flexible hose lines 7. With the help of the compression spring 8 and the adjusting screw 9, the empty weight of the housing 1 and the proportional weight and the force of the hose lines 7 balanced will. As a result, on the weight measuring device 5, only the amount in the housing contained liquid and thus -with constant cross-sectional area of the housing - the water level "h" is registered.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Stauhöhe tth't mit Hilfe der Auftriebskraft gemessen wird. Im Gehäuse 1 der Staukammer ist ein Körper 10 aufgehängt, der in die Flüssigkeit hineintaucht und je nach Stauhöhe einen gewissen Auftrieb erfährt. Diese Kraft wird über die Membran 11 reibungsfrei nach außen auf einen Hebel 12 und die Kraftmeßeinrichtung 13 übertragen. Eine zweite Membran 14 und die Verbindungsbohrung 15 sind erforderlich, um die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Gehäuses 1 und der Umgebung auszugleichen. Mittels der Feder 16 wird das Eigengewicht des Körpers 10 kompensiert. Dadurch. ist an der Meßeinrichtung 13 allein die Auftriebskraft wirksam, die ein Maß für die Stauhöhe 'hZ' ist.Fig. 3 shows an embodiment in which the storage height tth't with With the help of the buoyancy force is measured. A body is located in the housing 1 of the storage chamber 10 suspended, which is immersed in the liquid and depending on the storage height a certain amount Experienced buoyancy. This force is applied to the outside via the membrane 11 without friction a lever 12 and the force measuring device 13 transmitted. A second membrane 14 and the connection hole 15 are required to the pressure difference between balance the interior of the housing 1 and the environment. By means of the spring 16 the weight of the body 10 is compensated. Through this. is at the measuring device 13 only the buoyancy force is effective, the a measure of the water level 'hZ' is.

Fig . 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel fur die Umformung der Staunohe íni-iJeels einer Differenzdruckmessung. Der Druck am Boden des Gehäuses 1 ist gegenüber der Oberfläche der Flüssigkeit um einen Betrag höher, der sich aus dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und der Höhendifferenz ergibt. In der dargestellten Ausführung wird der Druck am Boden des Gehäuses dadurch gemessen, daß über eine Drossel 17 und ein Tauchrohr 18 Umgebungsluft in das unter Unterdruck stehende Gehäuse 1 eingeleitet wird. Dabei muß sich im Tauchrohr 18 gegenüber der Flüssigkeitsoberfläche ein Druck aufbauen, der mindestens der Eintauchtiefe, also annähernd der Stauhöhe "h" entspricht". Die Differenz der Drücke im Tauchrohr und dem Innenraum des Gehäuses über der Flüssigkeitsoberfläche ist somit unabhängig vom Druckniveau ein Maß für die Stauhöhe h" und steht an den beiden Schlauchleitungen 19 zur Verfügung, was z.B. wie hier an einem Differenzdruckmanometer 20 angezeigt wird.Fig. 4 shows an exemplary embodiment for the reshaping of the stagnation level íni-iJeels of a differential pressure measurement. The pressure at the bottom of the housing 1 is opposite the surface of the liquid is higher by an amount that can be derived from the specific Weight of the liquid and the difference in height results. In the illustrated embodiment the pressure at the bottom of the housing is measured by a throttle 17 and a dip tube 18, ambient air is introduced into the housing 1 which is under negative pressure will. There must be a pressure in the immersion tube 18 against the surface of the liquid build up which at least corresponds to the immersion depth, that is to say approximately to the water level "h". The difference between the pressures in the immersion tube and the interior of the housing above the surface of the liquid is therefore a measure of the water level h ", regardless of the pressure level, and is attached to the two hose lines 19 are available, for example, as shown here on a differential pressure manometer 20 is displayed.

Claims

Patent claims:

1. Device for determining the volume flow of liquids by means of a storage chamber, preferably for measuring milk flow in milking systems, thereby characterized that on the storage chamber several drainage openings, alternatively also vertical ones Slots are placed so that by the number, the altitude and the size of these openings a linear or some other type of relationship between the water level and Volume flow is approximated.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the drain openings are installed in a vertical drainpipe in such a way that the relationship between The water level and volume flow can be easily changed by replacing the drain pipe can (Fig. 1).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the storage height is thereby converted into a measurement signal that the weight of the accumulated in the storage chamber Liquid is measured (Fig 2).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the storage height is thereby converted into a measurement signal that the buoyancy force on one in the pent-up liquid immersing body is measured (Fig. 3).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the storage height is thereby converted into a measurement signal that the pressure difference between the surface and the lowest point of the pent-up liquid is measured.

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the relationship between volume flow and weight through an upward increasing or decreasing cross-sectional area the storage chamber is affected.

7. Apparatus according to claim 4, characterized in that the relationship between volume flow and buoyancy by an increasing or decreasing upward movement Affected cross-sectional area of the body immersed in the pent-up liquid will.