DE2452408A1 - Durchflussmengenmesser - Google Patents

Description

Käh, den 4.November 1974 -AvK/Ax/IM

Metco Inc., 11o1 Prospect Avenue, Westbury N.Y./USA Durchflußmengenmesser

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmengenmesser vom Typ der veränderlichen Meßblende, insbesondere einen zur Messung der Durchflußmenge von durchströmenden Stoffen, z.B. (Jasen dienenden verbesserten Mengenmesser, der gekennzeichnet/durch einen kolbenartigen Schwebekörper oder Schwimmer, der eng anliegend in einen Schwimmerführer eingesetzt ist, um unerwünschte Schwankungen auszuschalten und mit einer Stoßdämpfungskammer in Form eines mit dichtem Abschluß eingesetzten Schauglases oberhalb des kolbenartigen Schwimmers zur Kompensation schneller Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Schwimmers zusammenwirkt.

Durchflußmengenmesser vom Meßblendentyp sind allgemein bekannt. Meßgeräte dieses Typs arbeiten nach dem Prinzip der Messung des Druckabfalls an einer in die Rohrleitung eingesetzten verengenden Blende. Bei diesen Meßgeräten kann eine Meßblende von feststehender Größe, z.B. eine Öffnung in einer Platte, verwendet werden. In diesem Fall findet ein Druckabfall des strömenden Stoffs von einer Stelle vor der Scheibe bis zu einer Stelle hinter der Meßblende statt. Dieser Druckabfall ist eine Funktion der Durchströmung.

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Es ist ferner bekannt, Durchflußmengenmesser vom Typ der Meßblende mit veränderlicher Meßblende und konstantem Druckabfall auszubilden. Bei diesen Meßgeräten ist die Größe der Meßblende eine Funktion der Durchströmung. Diese Durchflußmengenmesser vom Typ der veränderlichen Meßblende werden mit einem konischen Rohr ausgebildet, in dem ein "Schwimmer" z.B. eine runde Kugel, von bestimmter Größe angeordnet ist. Der Schwimmer wird im konischen Rohr durch eine vorbestimmte Kraft in eine Richtung entgegen der Strömungsrichtung gedrückt. Der Innendurcnmesser des konischen Rohres verändert sich so, daß er sich in Strömungsrichtung erweitert. Normalerweise werden Meßgeräte vom Typ der veränderlichen Meßblende so ausgebildet, daß sie in senkrechter Stellung arbeiten, wobei das Rohr von unten nach oben durchströmt wird, so daß die Schwerkraft zur Hilfe genommen wird, um den Schwimmer nach unten zu treiben.

Bei einem weiteren Typ von Durchflußmengenmessern mit veränderlicher Meßblende wird ein Rohr mit konstantem Durchmesser und einem senkrechten Schnitt oder einer Reihe von Löchern für den Austritt des Stoffs verwendet. In diesen Durchflußmengenmessern ist ein langgestreckter Schwimmer angeordnet, der im Rohr von konstantem Durchmesser nach oben und unten gleitet. Durchflußmengenmesser dieses allgemeinen Typs werden in den USA-Patentschriften 341 841 (1886) und 1 238 (1917) beschrieben.

Durchflußmengenmesser des vorstehend genannten und in den erwähnten USA-Patentschriften beschriebenen Typs waren in technischer Hinsicht aus mehreren Gründen nicht völlig erfolgreich. Einer der Gründe liegt darin, daß der langgestreckte Schwimmer anfällig für Schwingungen als Folge der Einwirkung eines das Meßgerät -durchströmenden Stoffs, z.B.- eines Gases, ist. Dies

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erschwert eine genaue Ablesung des Meßgerätes und macht sich in Fällen, in denen eine genaue Meßung erforderlich ist, als großer Nachteil bemerkbar. ,

Ein weiteren auftretendes Problem ist die schnelle Aufwärtsbewegung des Anzeigegliedes als Folge einer Stoßwelle des einströmenden Gases. Diese kann eine unkontrollierte schnelle Aufwärtsbewegung des Anzeigers verursachen, die eine Beschädigung des Meßgeräts selbst und den Verlust der Eichung zur Folge hat. Eine unkontrollierte Abwärtsbewegung des Anzeigers beim Aufhören der Gasströmung kann ähnliche unerwünschte Wirkungen haben. ι

Gemäss der Erfindung werden die bei bekannten Durchflußmengenmessern auftretenden Nachteile durch eine verbesserte Konstruktion, durch die Schwingungen verhindert werden, und Stoßdämpfungsmittel zur Aufnahme und Kompensation einer schnellen Aufwärts-^ und Abwärtsbewegung eines Schwimmers ausgeschaltet. ι

Gegenstand der Erfindung ist ein zur Bestimmung der Durchflußmenge von Stoffen, z.B. Gasen, dienender verbesserter Mengenmesser, der gekennzeichnet ist durch

a) ein Gehäuse, das an seinem oberen Ende eine zentrale rohrförmige Führung bildet, die sich in achsialer Richtung über eine solche Länge erstreckt, daß eine gute Gleit- und Abdichtfläche gebildet wird, \

b) eine im Gehäuse zentral angeordnete Kammer, die an ihrem oberen Ende an der rohrförmigen Führung endet und mit dem Gasaustritt in Verbindung steht,

c) ein in der Kammer angeordnetes Gasrohr, das mit einem sich zur Kammer im Gehäuse öffnenden Stoff- oder Gasaustrittsschlitz versehen ist und an seinem unteren Ende mit einem Gaseintritt in Verbindung steht,

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d) einen Schwimmer, der im Gasrohr und in der rohrförmigen Führung des Gehäuses nach oben und unten gleiten kann und

e) ein am oberen Teil des Gehäuses koachsial mit dem •Schwimmer angeordnetes Schauglas, das zur Beobachtung der Bewegung des oberen Teils des Schwimmers darin dient und an seinem oberen Ende dicht verschlossen ist und eine Stoßwellen des strömenden Stoffs dämpfende Kammer bildet, die eine schnelle Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Schwimmers aufnimmt und ausgleicht.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform sind Bauteile vorgesehen, mit denen die achsiale Stellung des Gasrohres in der Gehäusekammer zur Eichung des Durchflußmengenmessers verändert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. :

Fig. 1 zeigt als senkrechter Schnitt, teilweise weggebrochen, einen verbesserten Durchflußmengenmesser gemäss der Erfindung; :

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt afe senkrechten Schnitt teilweise weggebrochen eine andere Ausführungsform des Durchflußmengenmessers gemäss der Erfindung.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte verbesserte Durchflußmengenmesser gemäss der Erfindung weist ein Gehäuse 1o auf, das vorzugsweise allgemein senkrecht angeordnet ist. Das Gehäuse 1o bildet an seinem oberen Ende eine rohrförmige Führung 12. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die rohrfärmige Führung 12 achsial über eine sothe Länge d , daß eine gut gleitende und abdichtende Berührungsfläche gebildet wird. Beispielsweise

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entspricht die Länge d' vorzugsweise wenigstens dem

o,Ifachen Durchmesser d * Im Gehäuse 1o ist eine zentral liegende Kammer 3o vorgesehen, die an ihrem oberen Ende an der rohrförmigen Führung 12 endet und mit einem Gasaustritt 14 in Verbindung steht.

Das Gasrohr 16 ist zentral in der Kammer 3o angeordnet und mit einem senkrechten Gasaustrittsschlitz 18 versehen, der sich zur Kammer 3o öffnet (s. insbesondere Fig. 2).

Das Gasrohr 16 ist zentral in der Gehäusekammer 3o mit Hilfe eines unteren Bundes 11 und eines oberen Bundes 17 befestigt. Die beiden Bunde sind gegen den Durchtritt von Gas mit Hilfe von Dichtringen 9 zwischen dem Gasrohr 16 und dem jeweiligen Bund 11 und 17 und dem eigentlichen Gehäuse 1o abgedichtet. Der untere Bund 11 ist mit einem senkrechten Schlitz/versehen, in den ein Stift 13 zur Ausrichtung des Gasrohres 16 und des Austrittsschlitzes 18 in einer gewünschten Richtung, beispielsweise in Richtung zum Gasaustritt 14, wie in Fig. 1 dargestellt, eingesetzt ist. i

Am "unteren Ende des Gehäuses 1o ist ein Gaseintritt 28 vorgesehen, der mit dem unteren Ende des Gasrohres 16 über einen verstellbaren Bund 26 in Verbindung steht. Der Bund 26, der in den unteren Teil des Gehäuses 1o mit Hilfe des Innengewindes 27 geschraubt ist, ermöglicht die Veränderung der achsialenLage des Gasrohres 16 und damit eine Veränderung und Eichung des Durchflußmengenmessers gemäss der Erfindung. Eine vorgespannte Feder 19 ist zwischen dem Gehäuse und dem oberen Bund 17 so angeordnet, daß sie das Gasrohr 16 zuverlässig in seiner zentralen Lage in der Kammer 3o hält, während sie eine achsiale Verschiebung des Gasrohres 16 zur Eichung des Mengenmessers ermöglicht.

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Im Mengenmesser ist ein allgemein kolbenartig ausgebildeter Schwimmer 2o angeordnet. Der Schwimmer 2o kann einen vergrößerten unteren Teil 22 aufweisen, der eng anliegend im Gasrohr 16 gleitet. Der Teil 24 des Schwimmers oberhalb des vergrößerten Teils 22 kam, wie in Fig. 1 dargestellt, einen gleichbleibenden Durchmesser haben, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Gasrohres 16. Der den gleichbleibenden Durchmesser aufweisende Teil des Schwimmers 2o gleitet eng anliegend in der rohrförmigen Führung 12 im oberen Teil des Gehäuses 1o. Der Schwimmer 2o kann gegebenenfalls gleichmässig sein, d.h. gleichbleibenden Durchmesser über seine gesamte Länge aufweisen, und sich im Rohr 16 und in der Führung 12, die in diesem Fall den gleichen Durchmesser haben würden, aufwärts und abwärts bewegen.

Ein unterer Anschlagring 29 ist so angeordnet, daß er die Abwärtsbewegung des Schwimmers 2o zum Stillstand bringt und gewährleistet, daß er in einer vorbestimmten Höhe stehenbleibt, wenn die Gasströmung aufhört. Der Bund ist vorzugsweise etwas weich und beispielsweise aus Nylon o.dgl. hergestellt, um den Schwimmer 2o abzufedern und zu schützen, wenn er nach unten fällt.

Ein Schauglas 32 ist am oberen Teil des Gehäuses Vo mit Hilfe eins Blocks 36 befestigt, der auf Rahmenteilen 34 aufliegt, die sicn längs der Seiten des Gehäuses 1o nach unten erstrecken. Das Schauglas 32 ist an seinem oberen Ende mit einem Dichtring 9 gegen den Block 36 abgedichtet, und der untere Teil ist über den Dichtring mit dichtem Abschluß in das Gehäuse 1o selbst eingesetzt.

Aufgrund des dichten Gleitsitzes !,wischen dem Teil 24 des Schwimmers 2o und der rohrförmigen Führung 12 im oberen Teil des Gehäuses Io sind Schwingungen und Schwankungen des Schwimmers 2ο während des Gasdurchflusses durch das

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Meßgerät unmöglich.

Das Schauglas 32 bildet aufgrund seiner Abdichtung gegen das Gehäuse 1o in Verbindung mit dem Gleitsitz zwischen dem Schwimmer 2o und der rohrförmigen Führung 12 eine Stoßdämpfungskammer, die ein fluides Polster bildet, das eine schnelle Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Schwimmers 2o ab Eolge eines plötzlicnen Ein&trömens von Gas durch den Eintritt 28 und des Aufhörens der Gasströmung aufnimmt und ausschaltet. Mit anderen Worten, die Gaskammer 32 unterdrückt Schwingungen des·Schwimmers 2o. I

Der obere Teil des Schwimmers 2o kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, hohl ausgebildet sein, um das Gewicht und die Abmessungen des Schwimmers selbst einzustellen, j

Ein Zeiger 38 ist an einem der Rahmenteile 34 mit Hilfe einer Klemmschraube 39 befestigt, um eine vorbestimiute Durchflußmenge anzuzeigen.

Der Durchflußmengenmesser wird unter Verwendung von Bunden 29 von verschiedener Größe und/oder durch Drehen des Eichbundes 26 in einer solchen Richtung, daß die achsiale Lage des Gasrohres 16 erhöht oder gesenkt wird, geeicht. !

Bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, kann der Mengendurchflußmesser gemäss der Erfindung mit Hilfe eines Umgehungskanals 42, der den Gaseintritt 28 und die Gehäusekammer 3o verbindet, geeicht werden. In den Kanal 42 ist ein Ventil, z.B. ein Nadelventil 4o, zur Regulierung und Unterb rechung der Gasströmung durch den Kanal 42 eingesetzt. Es ist zu bemerken, daß in diesem Fall der Gasaustrittsschlitz 18 vom Gasaustritt 14 hinweg ausgerichtet ist.

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Der Schlitz 18 kann in jeder gewünschten Richtung ausgerichtet sein.

In Betrieb wird der Mengendurchflußmesser gemäss der Erfindung mit Hilfe des Eintritts 2 8 mit einer Quelle eines strömenden Gases verbunden, um die Durchflußmenge des Gases zu messen. Dieses Gas strömt nach dem Durchgang durch den Mengenmesser durch den Gasaustritt 14 weiter. Beim Eintritt des Gases in das Meßgerät hebt seine Strömungskraft den Schwimmer 2o nach oben, und während das eintretende Gas durch den durch die Aufwärtsbewegung des Schwimmers 2o freiwerdenden Teil des Schlitzes 18 im Rohr 16 entweicht, stellt sich schnell ein Gleichgewicht ein und der Schwimmer kommt im Gasrohr 16 an einer Stelle zum Stillstand, die von der Strömungskraft des durch den Eintritt und den freigeJegten Teil des Schlitzes 18 und des Rohres 16 abhängt. Die durch das Meßgerät strömende Gasmenge kann mit Hilfe bekannter physikalischer Beziehungen geeicht und berechnet und dann direkt auf eine Skala oder andere Markierungen auf oder in Verbindung mit dem Schauglas 32 übertragen werden.

Da das Schauglas 32 zwischen dem oberen Block 36 und dem Gehäuse 1o dicht eingesetzt ist, wird eine Stoßdämpfungskammer gebildet, die schnelle Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Schwimmers 2o ausschaltet. Das Schauglas 32 und der Schwimmer 2o sind aufgrund des Gleitsitzes zwischen dem Teil 24 des Schwimmers 2o und der rohrförmigen Führung 12 über die Strecke d zu dieser Funktion fähig. Aufgrund dieses Gleitsitzes können Luft oder andere Gase an diesem Pereich des Gleitsitzes vorbeiströmen und die Stellung des Schwimmers 2o kompensieren.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Messung der Durchflußmenge von Flüssigkeiten und Gasen unter Verwendung des vorstehend beschriebenen DurchfluPmengenmessers.

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Der Durchflußruengenmesser gemäss der Erfindung hat gegenüber bekannten Durchflußmengenmessern mehrere; Vorteile, insbesondere vom verfahrensmässigen Standpunkt. Beispielsweise bei Drahtspritzmaschinen, wo grosse Luftmengen von beispielsweise 57 m /Std. verbraucht werden. Die bekannten Mengenmessgeräte, die grosse Luftmengen zu bewältigen vermögen, erwiesen sich ds unhandlich, sperrig und feuer, während kleinere, billigere Geräte, die mit einem Umgehungskanal arbeiten, ungenau sind. Der Durchflußmengenmesser gemäss der Erfindung schaltet die Nachteile der bekannten Geräte aus, da er grosse Mengen an Luft und anderen Gasen oder Flüssigkeiten zu bewältigen vermag, während er gleichzeitig kompakt ist und einen verhältniomässig niedrigen Stückpreis hat.

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Claims (6)

Patentansp rü ehe

1. Durchflußmengenmussar, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse (1o), das an seinem oberen Ende eiiii. zentral liegende rohrförmig Führung (12) bildet,

b) eine im Gehäuse (1o) zentral angeordnete Kammer (3o), die mit ihrem oberen Ende an der rohrförmigen Führung (12) endet und mit einem Gasaustritt (11) in Verbindung steht,

c) ein in der Kammer (Jo) angeordnetes Gasrohr (I Oj ..ii t einem Gasaustrittsschlitz (18), der sich zur Karar.tar (3o) öffnet und an seineu unteren Ende mit einem Caseintritt (28) in Verbindung steht,

d) einen Schwimmer/20), der im Gasrohr (16) und in der rohrförmigen Führung (12) nach oben und unten au aleitei, vermag, und

e) ein am oberen Teil des Gehäuses (1o) koachoia! zuiu Schwimmer (2o) und zur rohrförmigen Führung (12) befestigtes Schauglas (32), das zur Beobachtung der Bewegung des oberen Teils des Schwimmers (2o) darin dient und am oberen Ende abgedichtet ist und hierdurch eine Stoßdämpfungskaiiuner bildet, die die Bewegung des Schwimmers (2o) darin kompensiert.

2. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (2o) einen unteren erweiterten Teil (22) aufweist, der im Gasrohr (16) nach oben und unten zu gleiten vermag , und der Teil (24) des Schwimmers (2o) über dem erweiterten Teil (22) einen gleich bleibenden Durchmesser hat, der kleiner ist als der Innen-

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durchmet.ser des Gasrohres (16), und im Gleitsitz in der rohrförmigen Führung (12) beweglich ist.

3. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (2 9) vorgesehen ist, der die Abwärtsbewegung des Schwimmers (2o) begrenzt.

4. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Bauteil (26) zur Veränderung der axialen Stellung des Gasrohres.

5. Durchflussmengenmesser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umgehungskanal (42) den Gaseintritt (28) und die Kammer (3o) verbindet und mit einem Ventil (4o) zur Regelung und Unterbrechung der Gasströmung im Kanal versehen ist.

6. Verwendung des Durchflußmengenmesser nach Ansprüchen 1 - 5,zur quantitativen Regelung des Durchflusses von Materialien. \

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