DE2517533B2 - Stroemungsmesser mit einem wirbel erzeugenden element - Google Patents

Stroemungsmesser mit einem wirbel erzeugenden element

Info

Publication number
DE2517533B2
DE2517533B2 DE19752517533 DE2517533A DE2517533B2 DE 2517533 B2 DE2517533 B2 DE 2517533B2 DE 19752517533 DE19752517533 DE 19752517533 DE 2517533 A DE2517533 A DE 2517533A DE 2517533 B2 DE2517533 B2 DE 2517533B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow meter
vortex
generating element
flow
meter according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752517533
Other languages
English (en)
Other versions
DE2517533C3 (de
DE2517533A1 (de
Inventor
Hiroo Tokio; Ito Ichizo Musashino; Shibata Yukitake Mitaka Tokio; Yamasaki (Japan)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Works Ltd filed Critical Yokogawa Electric Works Ltd
Publication of DE2517533A1 publication Critical patent/DE2517533A1/de
Publication of DE2517533B2 publication Critical patent/DE2517533B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2517533C3 publication Critical patent/DE2517533C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/3209Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/325Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3282Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting variations in infrasonic, sonic or ultrasonic waves, due to modulation by passing through the swirling fluid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmesser mit
ij einem Wirbel erzeugenden Element von allgemein länglicher Gestalt, welches quer zur Strömung eines Fluids angeordnet ist und mit einer Einrichtung zur Messung der Wirbelerzeugung, wobei das die Wirbel erzeugende Element auf sich gegenüberliegenden
2u Seiten mit öffnungen versehen ist, die über Durchgänge im Inneren des Elements miteinander verbunden sind, um in diesen eine dem abwechselnden Abreißen der Wirbel entsprechende wechselnde Strömung des Fluids zu erzeugen.
Ein derartiger Strömungsmesser ist aus der DT-AS 20 37 198 bekannt. Zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchflußmengen über einen weiten Bereich hinweg, einschließlich eines Bereichs niediiger Geschwindigkeiten ist das die Wirbel erzeu-
jo gende Element auf sich gegenüberliegenden Seiten mit öffnungen versehen, die über Durchgänge im Inneren des Elements miteinander verbunden sind, um in diesen eine dem abwechselnden Abreißen der Wirbel entsprechende Strömung des Fluids zu erzeugen. Die Strömung
J5 wird hier jedoch durch einen im Durchgang angeordneten Fühler erfaßt.
Aus der US-PS 36 80 375 ist ein Verfahren und ein Gerät zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit eines strömenden Fluids bekannt, wobei auch bei diesem bekannten Gerät mit Hilfe eines länglichen Elements Wirbel in der Strömung des Fluids erzeugt werden, die jedoch stromabwärts von dem Element mit Hilfe einer Ultraschallmeßeinrichtung erfaßt werden. Gemäß diesem bekannten Verfahren werden die Wirbel direkt von dem Ultraschallstrahl beaufschlagt, und es werden die dabei entstehenden Modulationen des L'ltraschallstrahls gezählt.
Aus der US-PS 37 56 078 ist ein Strömungsmesser mit einem Wirbel erzeugenden Element von allgemein länglicher Gestalt bekannt, welches quer zur Strömung eines Fluids angeordnet ist, um auf gegenüberliegenden Seiten des Elements Wirbel zu erzeugen. Diese Wirbel werden stromab von dem Element ebenfalls mit Hilfe einer Ultraschallmeßeinrichtung gemessen, wobei auch hier die Wirbel direkt von dem ausgesendeten Ultraschallstrahl beaufschlagt werden bzw. diesen Ultraschallstrahl modulieren. Gemäß einer Ausführungsform dieses bekannten Strömungsmessers ist das Wirbel erzeugende Element mit Durchgangskanälen
W) ausgestattet, die dem Zweck dienen, die Strömungsbedingungen und damit die Bildung der Wirbel zu begünstigen.
Aus der US-PS 37 88 Hi ist ein Verfahren und ein Gerät zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines Fluids
b5 mit Hilfe eines Prallelements bekannt, gegen welches das Strömungsmittel prallt und sich dann in zwei Strömungen aufteilt. Vor dem Pnillelcment entstehen Schwingungen in dem Strömungsmittel, und zwar durch
das Aufeinandertreffen zwischen dem Strömungsmittel und der Aufprallfläche des Prallelements, wobei diese Schwingungen dazu verwendet werden, ein akustisches Signal zu modulieren. Gemäß diesem bekannten Verfahren werden also nicht die hinter dem Prallelement entstehenden Wirbel gezählt, sondern es werden die Schwingungen vor dem Prallelement mit Hilfe einer akustischen Meßeinrichtung gemessen.
Schließlich ist es aus der US-PS 36 93 438 bekannt, einen Strömungsmesser mit einem Wirbel erzeugenden :u Element auszustatten, welches eine allgemein längliche zylindrische Gestalt aufweist und welches an den sich gegenüberliegenden Seitenflächen in das Element zurückspringende Flächenabschnitte besitzt. Durch diese zurückspringenden Flächenabschnitte soll ein schnelleres Ablösen der Strömung von dem Wirbel erzeugenden Element erreicht werden. Auch hier erfolgt jedoch die eigentliche Messung der Wirbelentstehung stromabwärts von dem Wirbel erzeugenden Element. Gemäß einer Ausführungsform dieses bekannten Strömungsmessers ist das Wirbel erzeugende Element mit Durchgängen ausgestattet, die in die zurückspringenden Flächenabschnitte einmünden und ebenfalls zu dem Zweck vorgesehen sind, einen Druckausgleich der sich bildenden zwei Strömungskomponenten über die Durchgänge zu bewirken, um dadurch ein besseres Ablösen der Grenzschichten von der Fläche des Wirbel erzeugenden Elements zu bewirken.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe jo besteht darin, einen Strömungsmesser der eingangs definierten Art zu schaffen, welcher nicht nur Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchflußmengen über einen weiten Bereich hinweg, einschließlich eines Bereichs niedriger Geschwindigkeit, zu messen vermag, sondern auch eine sehr hohe Meßgenauigkeit gewährleistet, wobei die Meßergebnisse bzw. das gewonnene Meßsignal frei ist von dem Einfluß störender Turbulenzen und Schwankungen in dem zu messenden strömenden Fluid und gleichzeitig ein verbesserter Rauschabstand erzieh: wird.
Ausgehend von dem Strömungsmesser der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Messung der Frequenz aus einem Ultraschallgenerator und einem Ultraschallempfänger besteht, die auf sich gegenüberliegenden Seiten des Elements so angeordnet sind, daß ein Ultraschallsignal des Generators durch die Durchgänge hindurch zum Ultraschallempfänger derart laufen kann, daß er durch die Wechselströmung des Fluids in den Durchgängen moduliert wird.
Bei der Erfindung liegt durch die Abfühlung der Wechselströmung in den Durchgängen der Abfühlort in Strömungsrichtung gesehen so weit vorne, daß eine Beeinflussung durch unerwünschte Turbulenzen ausgeschaltet wird. Außerdem ergibt sich bei dem Strömungsmesser mit den Merkmalen nach der Erfindung auch der Vorteil, daß kein Strömungsfühler direkt der Strömung ausgesetzt werden muß, was insbesondere bei der Messung von aggressiven Medien vorteilhaft ist.
Dadurch, daß der Ultraschallstrahl des Ultraschallgenerators innerhalb der Durchgänge moduliert wird, wird auch ein stark verbesserter Rauschabstand erzielt.
Der Strömungsmesser nach der Erfindung nützt die Erscheinung aus, daß das vom Ultraschallgenerator ausgesendete Ultraschallsignal einer Phasen- oder Frequenzmodulation aufgrund einer Fluidverdrängung unterworfen wird, die in dem im Wirbel erzeugenden Element vorgesehenen Durchgang weitgehend störungsfrei stattfindet.
Der Strömungsmesser mit den Merkmalen nach der Erfindung weist gegenüber den bekannten derartigen Einrichtungen auch noch folgende Vorteile auf:
1. Die Meßansprechempfindlichkeit wird erhöht, weil die Verdrängung des Fluids im Durchgang mit Ausnahme der Wirbel von Turbulenz und Schwankungen in der Strömung frei ist und mit der Bahn der übertragenen Ultraschallsignale zusammenfällt;
2. der Strömungsmesser kann auch so ausgelegt werden, daß der Ultraschallgenerator und -empfänger mit dem zu messenden Fluid nicht in unmittelbare Berührung gelangen;
3. der bei dem Strömungsmesser verwendete elektronische Schaltkreis ist unbeeinflußbar durch Rauschoder Störsignale, und er kann sehr einfach aufgebaut sein, da er lediglich die Zahl der Phasenoder Frequenzmodulationen des vom Ultraschallempfänger empfangenen Signals zu zählen braucht.
Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß das wirbelerzeugende Element einen rechteckigen Querschnitt besitzt, daß die Durchgänge eine öffnung mit einem Öffnungsquerschnitt A in der Fläche des Elements bilden, der auf die Fläche Ao der die öffnung enthaltenden Seite des Elements so bezogen ist, daß das Verhältnis AZA0 zwischen ca. 0,3 und 1,0 liegt, und daß das Verhältnis zwischen der Tiefe des Rechtecks längs der Strömungsrichtung des Fluids und der Höhe Λ quer zur Strömungsrichtung des Fluids im Bereich von etwa 0,5-0,9 liegt.
Durch die besondere Bemessung des Öffnungsquerschnitts der Durchgänge des Elements wird die Ansprechempfindlichkeit über einen großen Bereich der Strömungsgeschwindigkeit hinweg weiter verbessert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis 11.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. IA eine Längsschnittansicht und ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform,
Fig. IB eine Schnittdarstellung längs der Linie Iß-IßinFig. IA,
Fig. IC eine Schnittdarstellung längs der Linie IC-ICinFig. IB,
F i g. 2A einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform,
Fig.2B eine Schnittdarstellung längs der Linie llß-IIßinFig.2A,
F i g. 3A einen Längsschnitt durch eine noch weitere abgewandelte Ausführungsform,
Fig.3B eine Schnittdarstellung längs der Linie IIIß-IIIßinFig.3A,
Fig.4 einen Längsschnitt durch eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform,
Fig.5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für eile Haltung des Ultraschallgenerators und des Ultraschallempfängers an einer Rohrleitung,
Fig. 6A und 6B graphische Darstellungen von Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise und der Wirkungen der Ausführungsform gemäß F i g. 5,
Fig. 7 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht zur Veranschaulichung einer anderen Halterungsart des Ultraschallgenerators und des Ultraschallempfängers an einer Rohrleitung,
Fig.8 und 9 Blockschaltbilder von Oszillatoren zur Ansteuerung des Ultraschallgenerators und
Fig. 10 ein detailliertes Schaltbild des Oszillators gemäß F i g. 9.
Die Fig. IA bis IC veranschaulichen schematisch eine Ausführungsform des Strömungsmessers, die eine das zu messende Fluid führende Rohrleitung to und ein in das Meßfluid eingeschaltetes, säulenförmiges, wirbelerzeugendes Element 11 aufweist. Bei dieser Ausführungsform besitzt das wirbelerzeugende Element einen rechteckigen Querschnitt, bei dem das Verhältnis d/h der Seiten 0,67 bzw. 2 :3 beträgt, da bei diesem Verhältnis eine optimale Verstärkung der Wirbel auftritt. Das wirbelerzeugende Element wird von einem Durchgang 12 durchsetzt, den das Fluid zu durchströmen vermag. Das Verhältnis zwischen der Fläche A der Durchgangsöffnung und der Fläche A0 der diese öffnung enthaltenden Rechteckseite ist auf einen Bereich von 0,3 bis 1,0 festgelegt. Ein Ultraschallgenerator 21 und ein Ultraschallempfänger 22 sind jeweils in getrennten Gehäusen 23 angeordnet, wobei diese Gehäuse derart an der Wand der Rohrleitung 10 montiert sind, daß sich das vom Generator 21 abgegebene Ultraschallsignal durch den Durchgang des wirbelerzeugenden Elements 11 hindurch ausbreitet. Weiterhin sind eine Oszillatorschaltung 30 zur Ansteuerung des Ultraschallgenerators, ein elektronischer Schaltkreis 40 mit einem Verstärker zur Verstärkung des Signals vom Ultraschallempfänger 22, eine Demodulatorschaltung 50 zum Demodulieren des modulierten Signals und ein Zähler 60 vorgesehen.
Der Ultraschallgenerator 21 wird durch das Signal vom Oszillator 30 angesteuert und erzeugt dabei aufeinanderfolgende Ultraschallsignale, welche sich durch das zu messende Fluid hindurch ausbreiten. Diese Signale werden nahezu senkrecht zur Strömung des Meßfluids gerichtet, wobei sie durch den Durchgang 12 hindurchtreten und sodann vom Ultraschallempfänger 22 aufgenommen werden.
Wenn an der stromabseitigen Fläche des wirbelerzeugenden Elements Karmansche Wirbel erzeugt werden, ändert sich der Druck zu beiden Seiten dieses Elements entsprechend der Wirbelerzeugung, so daß das Fluid im Durchgang 12 verdrängt wird. Mit anderen Worten: Die Frequenz der Verdrängung des Fluids im Durchgang entspricht genau der Zahl der erzeugten Wirbel. Wenn beispielsweise die Geschwindigkeit des bei der Wirbelerzeugung in der mit a bezeichneten Richtung verdrängten Fluids gleich +u und in der Richtung b gleich — u ist, läßt sich die Zeit To, während welcher sich das Ultraschallsignal ausbreitet, durch folgende Glei- « chung ausdrücken:
D-Ii
C ± U
uh
(D
hl)
D den Durchmesser der Rohrleitung,
c die Schallgeschwindigkeit im Fluid und
Λ die Breite des wirbclcrzeugcnden Elements
bedeutet.
Das vom Ultraschallempfänger 22 empfangene Ultraschallsignal ER läßt sich daher durch die nachstehende Gleichung (2) ausdrücken, während sein Phasennachlnuf ΔΦ der nachstehenden Gleichung (3) entspricht:
10 =
uh
Die Gleichungen (2) und (3) zeigen, daß das vom Ultraschallempfänger 22 empfangene Signal ER durch die Verdrängung des Fluids im Durchgang 12 phasen- oder frequenzmoduliert wird. Durch Bestimmung der Zahl der Phasen- oder Frequenzmodulationen des Signals ER kann mithin die Zahl der Wirbel bestimmt und folglich die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge des Fluids gemessen werden.
Bei dem Strömungsmesser gemäß Fig. 1 wird das vom Ultraschallempfänger 22 empfangene Signal durch den elektronischen Schaltkreis 40 verstärkt und durch einen Phasenkomparator oder Frequenzsignal-Demodulator 50 demoduliert, worauf die Zahl der Phasenmodulationen des Ultraschallsignals durch den Zähler 60 bestimmt wird.
Die Fig.2A und 2B veranschaulichen eine andere Ausführungsform des Strömungsmessers, bei welcher das verwendete wirbelerzeugende Element einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und wobei Ultraschallgenerator und -empfänger unmittelbar an der Wand der das zu messende Fluid führenden Rohrleitung montiert sind. Es sind dabei an der Innenwand der Rohrleitung an einer in Strömungsrichtung hinter dem wirbelerzeugenden Element gelegenen Stelle Vorsprünge 71 und 72 in einem Abstand entsprechend 0,1 D bis 5 D(D = Innendurchmesser der Rohrleitung) von der Mittellinie des wirbelerzeugenden Elements angeordnet. Bei dieser Ausführungsform besitzen die Vorsprünge 71 und 72 eine Höhe entsprechend 0,1 D.
Die Vorsprünge 71 und 72 tragen zur Verstärkung und Stabilisierung der durch das wirbelerzeugende Element erzeugten Wirbel sowie zur Verbesserung des Rauschabstandes im erzeugten Signal bei. Genauer gesagt: Die vom wirbelerzeugcnden Element abreißenden Strömungen werden durch die Vorsprünge 71, 72 aufgefangen bzw. unterbrochen und danach erheblich eingeengt, so daß das Fluid längs der durch die ausgezogenen Linien al und /j2 angedeuteten Bahnen und nicht längs der Bahnen al und 61 strömt, auf denen es bei NichtVorhandensein der Vorsprünge 71, 72 strömen würde. Durch diese Vorsprünge wird mithin der Abstand m zwischen den Wirbeln verkleinert, so daß sich die Wirbelerzeugungsfrequenz /"erhöht und die Vorrichtung somit ein größeres Signal/Rausch-Verhältnis (Rauschabstand) erhält.
In den F i g. 3A und 3B ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher das wirbelerzeugendc Element 11 einen rechteckigen Querschnitt besitzt, ein Ultraschallgenerator 21 an der Oberseite dieses Elements und ein Ultraschallempfängcr an der Unterseite des Elements 1) montiert ist. Das erzeugte Ultraschallsignal breitet sich durch den Durchgang 12 längs einer in F i g. 3B gestrichelt eingezeichneten Bahn aus. Diese Ausführungsfo.rm der Erfindung ist insofern vorteilhaft, als das wirbelerzeugendc Element, der
Ultraschallgenerator und der -empfänger gleichzeitig in die Rohrleitung eingebaut oder aus ihr ausgebaut werden können.
Fig.4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, bei welcher das wirbelerzeugende Element einen dreieckigen Querschnitt besitzt und wobei Ultraschallgenerator 21 und -empfänger 22 jeweils in getrennten Gehäusen 23 untergebracht sind, die mittels eines Flansches an der Rohrleitung montiert sind, so daß die Länge des Ultraschallsignal-Übertragungspfads verkürzt werden kann. Die Oberfläche des Gehäuses 23 ist in dem mit dem zu messenden Fluid in Berührung stehenden Bereich mit einer Schicht 24 überzogen.
F i g. 5 zeigt eine weitere Abwandlung bezüglich der Montage der Gehäuse von Ultraschallgenerator und -empfänger an der Rohrleitung. Das Gehäuse 23 ist dabei in einer seinem Schwingungsknotenpunkt entsprechenden Position an der Rohrleitung angebracht. An dieser Stelle (in F i g. 6A und 6B durch den Punkt P bezeichnet) ist ein Montage-Flansch 230 angebracht, mit dessen Hilfe das Gehäuse 23 unter Zwischenfügung einer Dichtungspackung 231 mittels Schrauben 232 an der Rohrleitung angeordnet und befestigt werden kann. Bei dieser Konstruktion ist der Schwingungsausschlag des Gehäuses 23 in der Nähe seines Knotenpunktes P, wie aus den F i g. 6A und 6B hervorgeht, gleich Null. Mit anderen Worten: Die Schwingung des Ultraschallgenerators wird über die Fläche, an welcher das Gehäuse 23 gehaltert ist, nicht auf die Rohrleitung 10 übertragen, so daß der Ultraschallgenerator wirksam zu arbeiten vermag. Außerdem ist es dabei unwahrscheinlich, daß der Ultraschallgenerator irgendwelche Störsignale von der Rohrleitung abgreift.
F i g. 7 veranschaulicht noch eine andere Art der Halterung der Gehäuse von Ultraschallgenerator und -empfänger an der Rohrleitung. In diesem Fall wird das Gehäuse 23 von einem rohrförmigen Tragglied bzw. Stutzen 101 über O-Ringe 235 aus einem elastischen Material, wie Gummi, getragen, wobei der Stutzen selbst an der Rohrleitung angebracht ist. Eine Verschlußkappe 233 dient zur Festlegung des Gehäuses in seiner Einbaulage. Da das Gehäuse 23 bei dieser Konstruktion von den elastischen O-Ringen getragen wird, steht es nur über sehr kleine Flächen mit dem Stutzen in Berührung, so daß die Schwingung des Gehäuses nicht auf die Rohrleitung übertragen und eine höchst vorteilhafte akustische Abschirmcharakteristik gewährleistet wird.
Die F i g. 8 und 9 sind Blockschaltbilder von Rechteckwellenoszillatoren zur Ansteuerung des Ultraschallgenerators. Gemäß F i g. 8 ist der Ultraschallgenerator 21 an die Ausgangsklemme eines Verstärkers 31 angeschlossen, und eine über den Ultraschallgenerator 21 erzeugte Spannung wird positiv (Mitkopplung) an die Eingangsseite des Verstärkers 31 rückgekoppelt, wodurch eine selbstschwingende Schaltung gebildet wird.
Gemäß Fig. 9 ist ein Element 32 mit dem Ultraschallgenerator 21 in Reihe geschaltet. Der durch den Generator 21 fließende Strom wird vom Element 32 abgegriffen und positiv an die Eingangsseite des Verstärkers 31 rückgekoppelt, so daß eine selbstschwingende Schaltung gebildet wird. Bei dieser Schaltung nimmt der über den Ultraschallgenerator 21 fließende Strom in der Nähe der Resonanzfrequenz zu. Dieser Resonanzpunkt wird sicher erfaßt, auch wenn die Resonanzfrequenz des Ultraschallgenerators aufgrund von äußeren Ursachen, wie Temperaturschwankungen, variiert. Die Schaltung kann daher selbsttätig auf einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Frequenz schwingen bzw. den Ultraschallgenerator mit hohem Wirkungsgrad ansteuern.
Wie durch die gestrichelten Linien in Fig.9 angedeutet, kann eine Frequenzwählschaltung 33, welche den Frequenzbereich der Schwingungsart des Ultraschallgenerators durchzulassen vermag, in den Rückkopplungskreis eingefügt werden.
Fig. 10 ist ein detailliertes Schaltbild einer Schaltkreisanordnung in Ableitung von der in Fig. 9 in Blockschaltbildform dargestellten Grundanordnung. Gemäß F i g. 10 ist der Ultraschallgenerator 21 an einen Emitterkreis von Transistoren Q3 und Q4 in einer Gegentaktschaltung mit einem Ausgang angeschlossen, in welcher diese Transistoren abwechselnd durchschalten und sperren, um eine Verringerung ihrer Kollektorverluste zu ermöglichen. Diese Transistoren können daher eine geringe Leistung bei guten Hochfrequenzeigenschaften besitzen, so daß der Schaltkreis einen größeren Ausgang bietet. Ein Widerstandselement Rf dient zur Messung bzw. zum Abgreifen des über den Ultraschallgenerator fließenden Stroms. Die an diesem Widerstandselement erzeugte Spannung wird über die Frequenzwählschaltung 33 an die Eingangsseite eines Transistors Q\ mit an Masse liegender Basis im Sinne einer Mitkopplung rückgekoppelt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Strömungsmesser mit einem Wirbel erzeugenden Element von allgemein länglicher Gestalt, welches quer zur Strömung eines Fluids angeordnet ist und mit einer Einrichtung zur Messung der Wirbelerzeugung, wobei das die Wirbel erzeugende Element auf sich gegenüberliegenden Seiten mit öffnungen versehen ist, die über Durchgänge im Inneren des Elements miteinander verbunden sind, um in diesen eine dem abwechselnden Abreißen der Wirbel entsprechende wechselnde Strömung des Fluids zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung der Frequenz (21,22,23,30,40,50,60) aus einem Ultraschallgenerator (21, 30) und einem Ultraschallempfänger (22) besteht, die auf sich gegenüberliegenden Seiten des Elements (11) so angeordnet sind, daß ein Ultraschallsignal des Generators (23) durch die Durchgänge (12) hindurch zum Ultraschallempfänger (22) derart laufen kann, daß er durch die Wechselströmung des Fluids in den Durchgängen (12) moduliert wird.
2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbel erzeugende Element (11) einen rechteckigen Querschnitt besitzt, daß die Durchgänge (12) eine Öffnung mit einem Öffnungsquerschnitt A in der Fläche des Elements (11) bilden, der auf die Fläche A0 der die öffnung enthaltenden Seite des Elements (11) so bezogen ist, daß das Verhältnis A/Aa zwischen ca. 0,3 und 1,0 liegt, und daß das Verhältnis zwischen der Tiefe des Rechtecks längs der Strömungsrichtung des Fluids und der Höhe h quer zur Strömungsrichtung des Fluids im Bereich von etwa 0,5—0,9 liegt.
3. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbel erzeugende Element (11) einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.
4. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbel erzeugende Element (11) einen dreieckigen Querschnitt besitzt.
5. Strömungsmesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Rohrleitung (10) in einem Bereich stromab vom Wirbel erzeugenden Element an in einem Abstand von 0,1 D bis 5 D (mit D = Innendurchmesser der Rohrleitung) von der Mittellinie des Wirbel erzeugenden Elements (11) liegenden Stellen Vorsprünge (71, 72) vorgesehen sind, durch welche die Wirbelerzeugungsbedingungen steuerbar sind.
6. Strömungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Vorsprünge (71, 72) von der Innenwand der Rohrleitung (10) aus etwa 0,1 Dbeträgt.
7. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgenerator (21) und der Ultraschallempfänger (22) am Wirbel erzeugenden Elemer.t (11) montiert sind.
8. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschallgenerator (21) und -empfänger (22) in getrennten Gehäusen (23) untergebracht sind, die an der Rohrleitung (10) montiert sind.
9. Strömungsmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen, an denen die Gehäuse (23) an der Rohrleitung (10) montiert sind, in der Höhe des Schwingungsknotenpunkts festgelegt sind.
10. Strömungsmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (23) an der Rohrleitung (10) über O-Ringe (235) aus einem elastischen Werkstoff gehaltert sind.
11. Strömungsmesser nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgenerator (30) aus einem Rechteckwellenoszillator besteht.
DE2517533A 1974-04-30 1975-04-21 Strömungsmesser mit einem Wirbel erzeugenden Element Expired DE2517533C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP49049111A JPS50142069A (de) 1974-04-30 1974-04-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2517533A1 DE2517533A1 (de) 1975-11-20
DE2517533B2 true DE2517533B2 (de) 1978-01-12
DE2517533C3 DE2517533C3 (de) 1980-10-30

Family

ID=12821946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2517533A Expired DE2517533C3 (de) 1974-04-30 1975-04-21 Strömungsmesser mit einem Wirbel erzeugenden Element

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3940986A (de)
JP (1) JPS50142069A (de)
CA (1) CA1015445A (de)
DE (1) DE2517533C3 (de)
GB (1) GB1478279A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3904224A1 (de) * 1988-05-16 1989-11-23 Fischer & Porter Gmbh Dralldurchflussmessgeraet

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4031757A (en) * 1975-12-08 1977-06-28 J-Tec Associates, Incorporated Sonic transducer surfaces
US4297898A (en) * 1979-02-21 1981-11-03 Fischer & Porter Co. Stabilized vortex-shedding flowmeter
US4896541A (en) * 1979-05-21 1990-01-30 Vortran Corporation Vortex generating mass flowmeter
US4418579A (en) * 1979-12-21 1983-12-06 Coal Industry (Patents) Limited Fluid flow monitors
JPS6361604B2 (de) * 1979-12-28 1988-11-29
US4312237A (en) * 1979-12-28 1982-01-26 J-Tec Associates, Inc. Vortex generating device
GB2088555B (en) * 1980-11-27 1984-09-19 Itt Ind Ltd Vortex flowmeter
US4730500A (en) * 1980-12-08 1988-03-15 Vortran Corporation Vortex generating mass flowmeter
WO1982003911A1 (en) * 1981-04-30 1982-11-11 Johnson Archie G Vortex generating device
US4457181A (en) * 1982-04-05 1984-07-03 The Foxboro Company Narrow profile vortex shedding body
US4567776A (en) * 1982-06-30 1986-02-04 Kubota Trane Ltd. Fluid flowmeter of Karman vortex detecting type
US4683760A (en) * 1983-08-15 1987-08-04 Oval Engineering Co., Ltd. Vortex flow meter
GB8403145D0 (en) * 1984-02-07 1984-03-14 Bestobell Meterflow Ltd Monitoring fluid flow
GB2218518A (en) * 1988-05-10 1989-11-15 Scheme Engineering Ltd Ultrasonic flow meter with welded transducer mountings
DE20309788U1 (de) * 2003-06-24 2004-11-04 Bürkert Werke GmbH & Co. KG Durchflussmesser nach dem Vortex-Prinzip
WO2011088273A2 (en) * 2010-01-13 2011-07-21 Dohrmann Daniel R Ultra-low flow agricultural pump with unobstructed flow path and electronic flow control, tank refill indication, and detection of loss of flow
US9032815B2 (en) 2011-10-05 2015-05-19 Saudi Arabian Oil Company Pulsating flow meter having a bluff body and an orifice plate to produce a pulsating flow
US9599493B2 (en) * 2014-10-31 2017-03-21 Invensys Systems, Inc. Split flow vortex flowmeter
DE102018101278A1 (de) * 2018-01-22 2019-07-25 SIKA Dr. Siebert & Kühn GmbH & Co. KG Strömungsmesser

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756078A (en) * 1970-06-29 1973-09-04 Yokogawa Electric Works Ltd Current meter or flow meter
JPS4826302A (de) * 1971-08-07 1973-04-06
BE787873A (fr) * 1971-08-27 1973-02-23 Westinghouse Electric Corp Debitmetre

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3904224A1 (de) * 1988-05-16 1989-11-23 Fischer & Porter Gmbh Dralldurchflussmessgeraet

Also Published As

Publication number Publication date
DE2517533C3 (de) 1980-10-30
GB1478279A (en) 1977-06-29
US3940986A (en) 1976-03-02
JPS50142069A (de) 1975-11-15
DE2517533A1 (de) 1975-11-20
CA1015445A (en) 1977-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2517533B2 (de) Stroemungsmesser mit einem wirbel erzeugenden element
DE68913819T2 (de) Geschwindigkeitsmessvorrichtung.
DE1926798C3 (de) Durchflußmeßgerät
EP3529567A1 (de) Clamp-on-ultraschallsensor zur verwendung bei einem ultraschall-durchflussmessgerät und ein ultraschall-durchflussmessgerät
EP0698783A1 (de) Auswerte-Elektronik eines Coriolis-Massedurchflussaufnehmers
DE2133393A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Stroemungsgeschwindigkeit eines Stroemungsmittels
DE3940065C2 (de)
EP1537386A1 (de) Wirbelstrassen-massendurchflussmesser
DE2757286A1 (de) Messanordnung fuer ein stroemungsmessgeraet
DE2841356A1 (de) Senderanordnung zur uebertragung von stroemungsmesser-signalen
DE3036186A1 (de) Stabilisierter wirbelabloesender stroemungsmesser
EP1096237A2 (de) Ultraschall-Durchflussmessgerät
DE4335394C2 (de) Ultraschalldurchflußmesser
DE2610336A1 (de) Anordnung und verfahren zur verarbeitung eines zusammengesetzten eingangssignals
DE3750965T2 (de) Wirbeldurchflussmesser.
EP0601475A1 (de) Durchflussmessvorrichtung
DE1907037B2 (de) Stroemungsmessgeraet zum messen der geschwindigkeit einer stroemung
DE2249546A1 (de) Strombeheizte temperaturempfindliche fuehlereinrichtung fuer stroemungsmesser
DE3141943A1 (de) Durchflussmesser
DE4118809C2 (de) Vorrichtung zur Messung kleiner Flüssigkeits- und Partikelströme
DE19633558A1 (de) Ultraschall-Durchflußmeßverfahren
DE3146477C2 (de) Schaltungsanordnung zur Messung der Geschwindigkeit von strömenden Medien
DE9007497U1 (de) Einrichtung zur Dosierüberwachung eines Cyanoacrylat-Klebstoffes oder anaeroben Klebstoffes
EP0162237A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von Fluiden mittels Ultraschall
EP0081663B1 (de) Messwertgeber zur Bestimmung der Durchflussmenge einer strömenden Flüssigkeit

Legal Events

Date Code Title Description
BF Willingness to grant licences
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZEL, W., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: YOKOGAWA HOKUSHIN ELECTRIC CORP., MUSASHINO, TOKYO

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: YOKOGAWA ELECTRIC CORP., MUSASHINO, TOKIO/TOKYO, J