DE2551672A1 - Liquid flow rate measuring instrument - with annular housings containing turbine wheels driving pick:up units producing electric signal outputs - Google Patents

Liquid flow rate measuring instrument - with annular housings containing turbine wheels driving pick:up units producing electric signal outputs

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DE2551672A1 DE19752551672 DE2551672A DE2551672A1 DE 2551672 A1 DE2551672 A1 DE 2551672A1 DE 19752551672 DE19752551672 DE 19752551672 DE 2551672 A DE2551672 A DE 2551672A DE 2551672 A1 DE2551672 A1 DE 2551672A1
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Abstract

The fluid flowmeter consists of two annular housings (12, 14) fitted with ribs (16, 18) which supports a turbine chamber ring (20). The latter has O-ring seals (22, 24). The fluid to be measured flows through the central region past two turbine wheels (46, 50). The wheels operate detectors, typically magnetic units, which form electrical signals (f1, f2) brought out by leads to an electronic circuit. The latter includes an anticoincidence circuit, frequency-analogue converter and a speed indicator. An alarm unit may also be included. The separate signals may be used to assist calibration of the instruments for both turbulent and laminar flow regimes.

Description

Meßgerät zum Messen von Strömungsgeschwindigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät zum Messen von Strömungsgeschwindigkeiten in Form eines Durchflußmeßgerätes, wobei dessen Gebermechanismus unabhängig voneinander gegenläufige Turbinenräder beinhaltet. Measuring device for measuring flow velocities The invention refers to a meter for measuring flow velocities in the form of a flow meter, the transmitter mechanism of which is independent of one another Contrasting turbine wheels includes.

Eine Anzahl von Durchflußmeßgeräten mit rotierenden Turbinenrädern ist bereits bekannt. Bei diesen Geräten wird das Meßgerät in dem zu messenden Strom angebracht und es wird die Winkelgeschwindigkeit der durch die Strömung angetriebenen Turbine gemessen und mit der Durchflußmenge in Beziehung gebracht.A number of flowmeters with rotating turbine wheels is already known. In these devices, the measuring device is in the current to be measured attached and it is the angular velocity of the driven by the flow Turbine measured and related to the flow rate.

Bei den bekannten Durchflußmeßgeräten dieser Art erzeugten stromaufwärtige Strömungsstörungen eine Nicht-Linearität zwischen Winkelgeschwindigkeit und tatsächlicher Durchflußmenge. Diese Nicht-Linearität verringerte die Zuverlässigkeit und Nützlichk,t dieser Meßgeräte oder erforderte zusätzliche elektronische Kompensation, um brauchbare Genauigkeit und Meßbereiche zu erhalten.In the known flowmeters of this type generated upstream Flow disturbances are a non-linearity between angular velocity and actual Flow rate. This non-linearity decreased the reliability and usefulness these gauges or required additional electronic compensation in order to be usable To maintain accuracy and measuring ranges.

Zum Stand der Technik gehören auch verschiedene Konstruktionen, bei denen ein zusätzliches Turbinenrad oder ein turbinenförmiges Leitrad innerhalb des Meßgeräts im Strom liegt.The state of the art also includes various constructions which an additional turbine wheel or a turbine-shaped stator inside the Measuring device is in the stream.

Bei einem solchen Meßgerät, beschrieben im US-Patent Nr.In one such meter, described in U.S. Patent No.

3,241,366, wird stromaufwärts vom Merad ein zusätzliches gegenläufiges Rad oder ein Rotor angebracht. Dieser stromaufwärtige Rotor hat nur die Aufgabe, die Strömung auf die Schaufeln des Haupt- oder Meßrotors zu lenken. Dieser als "Ausgleichs-Rotor" bezeichnete stromaufwärtige Rotor benötigt einen Magnet und Nadeln, um auf den Ausgleichsrotor eine magnetische Bremskraft ausüben zu können, die zur Verbesserung der Anzeigegenauigkeit des Meßrotors über einen erweiterten Durchfluß-Meßbereich verändert werden kann.3,241,366, upstream of the Merad there is an additional counter-rotating Wheel or rotor attached. This upstream rotor only has the task of to direct the flow onto the blades of the main or measuring rotor. This as a "compensating rotor" called upstream rotor required a magnet and needles to get onto the balance rotor to be able to exert a magnetic braking force to improve the display accuracy of the measuring rotor can be changed over an extended flow measuring range.

in dieser Ausführungsform ist nur der stromabwärtige Rotor ein Meßrotor und seine Leistungskurven werden im wesentlichen mit denen übereinstimmen, die im folgenden für einen stromabwärtigen Rotor oder Rad offengelegt und erläutert werden.in this embodiment only the downstream rotor is a measuring rotor and its performance curves will be substantially the same as those presented in the The following are disclosed and explained for a downstream rotor or wheel.

Der Ausgleichsrotor erweitert einfach den Meßbereich für langsame Durchflußgeschwindigkeiten. Die Ausführung nach der vorliegenden Erfindung, in der beide Räder Meßräder sind, liefert dagegen eine einfachere Konstruktion, die mindestens ebenso zuverlässige Messungen erreicht und weiterhin Mittel zur Selbst-Dioagnose zum frühzeitigen Entdecken einer Störung.The compensating rotor simply extends the measuring range for slow ones Flow rates. The embodiment of the present invention in which Both wheels are measuring wheels, however, provides a simpler construction that at least equally reliable measurements achieved and further means for self-diagnosis for early detection of a disorder.

Das US-Patent 3,135,116 beschreibt die Konstruktion einer Doppel-Turbine, in der beide Rotoren in derselben Richtung laufen, wobei einer nach "Huckepack"-Art auf der drehenden Wt: 1 le des anderen angebracht ist. Ein Durchflußgleichricher ist zwischen die beiden Turbinen zwischengeschaltet, der, im Gegensatz zur vorl.egenden Erfindung, die beiden Rotoren strömungsdynjiiiisch trennt.US Patent 3,135,116 describes the construction of a twin turbine, in which both rotors run in the same direction, with one "piggyback" type on the rotating Wt: 1 le of the other is attached. A flow equalizer is interposed between the two turbines, which, in contrast to the previous Invention that separates the two rotors dynamically.

Das US-Patent 138,657 beschreibt ein Meßgerät, das eine bohrerförmige Schraube bestitzt, wobei die stromaufwärtige Schraube fest steht und die vordere oder stromabwärtige Schraube sich durch den Durchfluß durch das Meßgerät dreht.US Patent 138,657 describes a measuring device which is a drill-shaped The upstream screw is fixed and the front screw is fixed or downstream screw rotates through flow through the meter.

Das US-Patent 470,814 zeigt eine ähnliche Anordnung mit einem feststehenden und einem sich drehenden Gerät in Form einer Turbine, bei dem die jeweiligen Schaufeln der Turbinen mit entgegengesetzter Steigung angebracht sind.U.S. Patent 470,814 shows a similar arrangement with a stationary one and a rotating device in the form of a turbine in which the respective blades of the turbines are mounted with opposite pitch.

Das US-Pater 3,710,622 beschreibt ein Meßgerät mit doppeltem Rotor, bei dem die Rotoren verschiedene Eigenkonstanten haben, sich in derselben Richtung drehen und nicht strömungsdynamisch gekoppelt sind.US Pat. No. 3,710,622 describes a measuring device with a double rotor, in which the rotors have different natural constants, moving in the same direction rotate and are not fluidly coupled.

Man wird erkennen, dß das hier beschriebene Gerät sich in Grundkonzept und Funktion von den oben genannten oder anderen dem Erfinder augenblicklich bekannten Geräten wesentlich unterscheidet.It will be seen that the device described here is in basic concept and function of those mentioned above or others currently known to the inventor Devices differ significantly.

Die Erfindung hetrifft ein Durchfluß-Mengen-Meßgerät, das zwei unabhängig voneinander gegenläufige Turbinenräder, von denen jedes ei Meßrad ist, benutzt, um die Nicht-Linearität der Ausführungen mit nur einem Rad, die von stromaufwärtigen Strömungsstörungen herrühren, zu beseitigen. Solche Störungen werden unterschiedlich als turbulente Strömung, viskoses Fließen, Profilverzerrung der Geschwindigkeit, positiver oder negativer stromatlfwärtiger Wirbel und Strömungs-Viskosität beschrieben oder klassifiziert.The invention relates to a flow rate meter which is two independent turbine wheels rotating in opposite directions, each of which is a measuring wheel, is used, to the non-linearity of the single wheel designs coming from upstream Eliminate flow disturbances. Such disturbances will different than turbulent flow, viscous flow, profile distortion of the Velocity, positive or negative downstream vortex and flow viscosity described or classified.

Die Ausgestaltung des gemäß der Erfindung ausgebildeten Meßgerätes zum Messen von Strömungsgeschwindigkeiten sowie vorteilhafte Weiterbildungen sind im einzelnen in den Ansprüchen angegeben.The embodiment of the measuring device designed according to the invention for measuring flow velocities as well as advantageous developments specified in detail in the claims.

Die Geschwindigkeitsprofilverzerrung beeinflußt die Funktion von Turbinenmeßgeräten und kann, bezogen auf die durchschnittliche lineare Strömungsgeschwindigkeit, die Winkelgeschwindigkeit von Turbinenrädern beschleunigen oder verlangsamen. Auf diese Weise beeinflut sie die Eichung des Meßgeräts und kann zu ungenauen Meßwerten führen. Bei der erfindungsgemäßen KOnstruktion ergibt jede Änderung der Winkelgeschwindigkeit des ersten Rades eine entgegengesetzt gleichgroße Änderung der Winkelgeschwindigkeit des zweiten Rades. Wenn also die Winkelgeschwindigkeit beider Räder gemittelt wird, werden Ungenauigkeiten, die von Geschwindigkeits-Profil-Verzerrungen herrühren, kompensiert und es werden innerhalb vorher festgesetzter Abweichungen ziemlich genaue Meßwerte erhalten.The velocity profile distortion affects the operation of turbine gauges and can, based on the average linear flow velocity, the Accelerate or decelerate the angular velocity of turbine wheels. To this It influences the calibration of the measuring device and can lead to inaccurate readings. With the construction according to the invention, there is any change in the angular velocity of the first wheel an oppositely equal change in angular velocity of the second wheel. So if the angular speed of both wheels is averaged, inaccuracies resulting from speed profile distortions become compensated and it becomes fairly accurate within predetermined deviations Get readings.

Ebenso erzeugt eine Erhöhung der Viskosität entgegengesetzte Kräfte auf Turbinenräder, eine, di. wie oben beschrieben, die Winkelgeschwindigkeit beschleunizt, und eine, die sie durch Flüssigkeitsreibung an den Turbinenschaufeln verzögert.Likewise, an increase in viscosity creates opposing forces on turbine wheels, one, di. as described above, the angular velocity accelerates, and one that decelerates it by fluid friction on the turbine blades.

Flüssigkeitsreibung verzögert, unabhängig von der Drehrichtung, jedes Turbinenrad.Fluid friction delays each, regardless of the direction of rotation Turbine wheel.

bei der Erfindung verläßt jedoch die Flüssigkeit durch die reibungsbedingte Verzögerung des ersten Rades die Turbinenschaufeln des ersten Rades mit einer Winkelgeschwindigkeitskomponente, die eine Beschleunigung des zweiten Rades bewirkt.in the invention, however, leaves the liquid due to the friction Deceleration of the first wheel the turbine blades of the first wheel with an angular velocity component, which causes an acceleration of the second wheel.

Die Bildung eines Mittelwerts aus den Winkelgeschwindigkeiten beider Räder wird somit die Auswirkung von ViskosiLätserhöhungen beeinflussen und dadurch bedingte Eichfehler verringern.The formation of an average value from the angular velocities of both Wheels will thus influence the effect of increases in viscosity and thereby reduce conditional calibration errors.

VorteilhafteL-weise werden vorschlagsgemäß die Turbinenräder gleich groß mit entgegengesetzter Steigung ausgeführt, die Schaufeln des einen sind so angeordnet, daß sie eine Drehung im Uhrzeigersinn, die Schaufeln des anderen, daß sie eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn hervorrufen. Die Laufräder werden nahe beieinander in einem Kanal so angeordnet, daß eine durch stromaufwärtige Störungen hervorgerufene Änderung der Winkelgeschwindigkeit des ersten eine entgegengesetzte Anderung beim zweiten verursacht. Wenn die Absolutwerte der zwei Winkelgeschwindigkeiten addiert und die Summe als Maßstab genommen wird, so erhält man eine setlr hohe Meßgenauigkeit des Durchflusses unabhängig von stromaufwärtigen Störung gen.Advantageously, according to the proposal, the turbine wheels are the same large with opposite pitch, the blades of one are like this arranged that they make a clockwise rotation, the blades of the other that they cause a counterclockwise rotation. The wheels are getting close placed together in a channel so that one by upstream disturbances induced change in angular velocity of the first an opposite one Caused change in the second. When the absolute values of the two angular velocities added and the sum is taken as a measure, one obtains a very high measurement accuracy of the flow regardless of the upstream disturbance.

Die Winkelgeschwindigkeitssignale können auch miteinander verglichen werden, um einen Schaden durch Lagerreibung, VersLopfung oder eine tndere Störung am einen oder anderen Laufrad und dem elektronischen Geber und Obertragungssystem anzuzeigen. Wenn ein Ausgangssignal das andere um einen bestimmten Betrag während des laufenden Vergleichs übersteigt, wird eine Störung angezeigt. Es können Alarm- oder Warnsysteme in die Vergleichsschaltung eingebaut werden, um das ueber wachungspersonal auf die Wahrscheinlichkeit von durch mechanische Schäden der Turbine .- oder elektronische Schäden verursachten ungenauen Meßwerten aufmerksam zu machen.The angular velocity signals can also be compared with one another damage caused by bearing friction, clogging or some other malfunction on one or the other impeller and the electronic encoder and transmission system to display. When one output signal during the other by a certain amount of the current comparison, a fault is displayed. Alarm or warning systems in the comparison circuit can be built in to the security personnel on the likelihood of mechanical damage the turbine - or electronic damage caused inaccurate readings carefully close.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät sollen W1 und W2 die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Turbinenräder sein, Wt = W1 + W2, K die Geberkonstante, V die Durchflußmenge.In the measuring device according to the invention, W1 and W2 should be the angular velocities of the two turbine wheels, Wt = W1 + W2, K the encoder constant, V the flow rate.

Dann gilt: Das Ergebnis wird extrem zuverlässig sein, da ein Verlust der Eichgenauigkeit leicht entdeckt werden kann und leicht eine Selbstschutz-Schaltung einzubauen ist. Zusätzlich wird das Meßgerät auf Änderungen von Viskosität, von Strömungswirbeln und Geschwindigkeitsprofil relativ unempfindlich sein.Then the following applies: The result will be extremely reliable since a loss of calibration accuracy can easily be detected and a self-protection circuit can easily be incorporated. In addition, the meter will be relatively insensitive to changes in viscosity, flow vortices and velocity profile.

Zusätzlich hängt die Funktion des Meßgeräts in kritischer Weise von verschiedenen Faktoren wie Lagerreibung, Schaufelwinkel und innerer Gleichförmigkeit ab. Ein Meßgerät wird vor dem Einbau geeicht und seine Geberkonstante K festgestellt.In addition, the functioning of the meter is critically dependent on various factors such as bearing friction, blade angle and internal uniformity away. A measuring device is calibrated before installation and its encoder constant K is determined.

Damit das Meßgerät im Einsatz brauchbar ist, muß es innerhalb gewisser vorherbestimmter Grenzwerte funktionieren. Diese Schwierigkeiten werden durch die Verwendung von doppelten, unabhängig voneinander gegenläufigen Turbinenrädern überwunden, von denen jedes ein Meßrad ist und die nahe beieinander angeordnet sind, um strömungsdynamische gegenseitige Beeinflussung zu gestatten. Ein Langsamerwerden des ersten Turbinenrades wegen Reibung oder verbogenen Raderschaufeln wird eine Vergrößerung der Winkelgeschwindigkeit des zweiten Rades bewirken. Ein Langsamerwerden des zweiten Rades aus denselben Gründen würde Fehler klein halten, da nur die halbe Abweichung im geeichten Gesamtstrom bemerkt würde.In order for the measuring device to be useful in use, it must be within a certain range predetermined limit values work. These difficulties are caused by the Use of double, independently counter-rotating turbine wheels overcome, each of which is a measuring wheel and which are arranged close to each other to provide fluid dynamics to allow mutual influence. The first turbine wheel slows down because Friction or bent wheel blades will increase the angular velocity of the second wheel. A slowing down of the second wheel out of them Reasons would keep errors small, since only half the deviation in the calibrated total current would be noticed.

Ebenso wird das Problem der Fehlfunktion mit der Erfindung besser festgestellt. Während der Eichung wird ein Unterschied zwischen W1 und W2 festgestellt. Alle weiteren Abweichungen können durch Überwachung der Geber entdeckt werden und, falls notwendig, kann die Feststellung einer über einen bestimmten Grenzwert hinausgehenden Abweichung elektronisch mit einem Alttrm und/oder Regelsystem verbunden werden.Also, the problem of malfunction becomes better with the invention established. A difference between W1 and W2 is determined during the calibration. All other deviations can be discovered by monitoring the encoder and, if necessary, the determination of any exceeding a certain limit can be made Deviations can be electronically linked to an old tower and / or control system.

Die im System liegenden Eigenschaften der Erfindung tragen wesentlich zur Zuverlässigkeit von im Strömungskanal liegenden Meßgeräten bei, verbessern zugleich das komplizierte Abgleichen, das bei Meßgeräten nach dem Stand der Technik notwendig ist, so daß ein befriedigenderes Gerät mit geringeren Kosten geschaffen wird. Diese und andere Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der vorzugsweisen Ausführung und die Zeiciinungen weiter verdeutlicht werden.The properties of the invention that lie in the system are essential improve the reliability of measuring devices located in the flow channel at the same time the complicated balancing that is necessary with prior art measuring devices so that a more satisfactory device can be provided at a lower cost. These and other features of the invention will be apparent from the following description of US Pat preferred execution and the drawings are further clarified.

Hierbei zeigt: Fig. 1 das Durchflußmeßgerät in einem Schnitt nach der Linie A - A der Fig. 2, Fig. 2 eine Längsansicht des Meßgerätes nach Fig. 1 Fig. 3 ein Schema der elektrischen Schaltung, die in Verbindung mit dem Meßgerät verwendet wird, Fig. 4 eine graphische Darstellung der Durchflußmenge des turbulenter Strömung ausgesetzten Meßgerätes, Fig. 5 eine graphi he Darstellung der Durchflußmenge des einer viskosen Strömung ausgesetzten Meßgerätes, Fig. 6 eine graphische Darstellung der Durchflußmenge ds einem positiven stromaufwärtigen Wirbel ausgesetzten Meßgerätes und Fig. 7 eine graphische Darstellung eines zusammengesetzLen Durchschnittswerts einer Durchflußmenge, die mit zwei gegenläufigen Turbinenrädern gemessen wurde.Here: Fig. 1 shows the flow meter in a section the line A - A of FIG. 2, FIG. 2 shows a longitudinal view of the measuring device according to FIG. 1 Fig. 3 is a schematic of the electrical circuit used in connection with the measuring device is used, Fig. 4 is a graph of the flow rate the measuring device exposed to turbulent flow, Fig. 5 is a graphi he representation the flow rate of the measuring device exposed to a viscous flow, FIG. 6 a graph of the flow rate ds a positive upstream vortex exposed meter; and Fig. 7 is a graphical representation of a composite Average value of a flow rate obtained with two counter-rotating turbine wheels was measured.

Fig. 1 zeigt in einem vertikalen Schnitt ein Durchflußmeßgerät 10, bei dem das Prinzip der Erfindung verwirklicht ist.Fig. 1 shows in a vertical section a flow meter 10, in which the principle of the invention is realized.

Aus den beiden ringförmigen Wellenhaltern 12 und 14, die mit Speichern 16 und 18 ausgestattet sind, sowie aus dem Turbinenkammer-Ring 20, der durch 0-Ringe 22 und 24 gegen die Wellenhalter 12 und 14 abgedichtet ist, ist ein Kanal gebildet, durch den die zu messende Flüssigkeit strömt. Die Wellenhalter 12 und 14 und der Turbinenkammer-Ring 20 sind gegeneinander fixiert durch einen äußeren Ring 26 und Flansche 28 und 30, die mit Schrauben 32 und 34 mit den Wellenhaltern 12 und 14 verbunden sind. Die Flansche 28 und 30 dienen auch dazu, das Meßgerät ifl auf bekannte Art mit stromaufwärtigen und stromabwärtigen Teilen der Flüssigkeitsleitung, die nicht dargestellt sind, zu verbinden. Zu diesem Zweck haben die Wellenhalter 12 und 14 Nuten 36 und 38 zur Aufnahme von 0-Ringen, die gegen die Stirnseite von Flanschen von stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Flüssigkeitsleitungen abdichten Die Speichen 16 und 18 der Wellenhalter-Lager 40 und 42 und die Wellenhalter-Lager sind verjüngL ausgebildet7 um Strömungsturbulenz im Kanal zu vermeiden. Die Welle 44 kann entweder sich in den Lagern drehen oder kann fest in den Lagerkörpern eingespannt sein oder kann aus zwei separaten Wellen, je eine pro Turbinenrad, bestehen. Wenn nur eine Welle verwendet wird7 kann diese beidseitig oder einseitig gelagert sein und wenn einseitig gelagert wird, kann die Lagerung stromaufwärts oder stromabwärts sein. Wenn zwei Wellen verwendet werden, kann jede beidseitig oder einseitig gelagert sein und, wenn einseitig gelagert wird, kann jede entweder stromaufartig oder stromabwärtig gelagert sein.From the two ring-shaped shaft holders 12 and 14 with memories 16 and 18 are equipped, as well as from the turbine chamber ring 20, which is through O-rings 22 and 24 is sealed against the shaft holder 12 and 14, a channel is formed, through which the liquid to be measured flows. The shaft holder 12 and 14 and the Turbine chamber ring 20 are fixed to one another by an outer ring 26 and Flanges 28 and 30 that connect with bolts 32 and 34 to shaft holders 12 and 14 are connected. The flanges 28 and 30 also serve to connect the measuring device to known ones Kind with upstream and downstream parts of the liquid line that are not shown to connect. For this purpose, the shaft holders have 12 and 14 grooves 36 and 38 for receiving O-rings which are against the face of flanges from upstream or downstream fluid lines seal the spokes 16 and 18 of the shaft holder bearings 40 and 42 and the shaft holder bearings are tapered7 to avoid flow turbulence in the channel. The wave 44 can either rotate in the bearings or can be firmly clamped in the bearing bodies or can consist of two separate shafts, one for each turbine wheel. if Only one shaft is used7, it can be supported on both sides or on one side and if unilateral storage can be upstream or downstream storage be. If two shafts are used, each can be supported on both sides or on one side and, if unilaterally stored, each can be either upstream or downstream be stored.

Ein erstes Turbinenrad 46, das Schaufeln 48 besitzt, ist auf die Welle 44 montiert und ist so angebracht, daß es bei Strömung durch das Meßgerät rotiert. Ein zweites Turbinenrad 50, das Schaufeln 52 besitzt, die den Schaufeln 48 entgegengesetzte Steigung haben, ist auf der Welle 44 montiert und so angebracht, daB es entgegen der Drehrichtung von dem Turbinenrad 46 dreht.A first turbine wheel 46 having blades 48 is on the shaft 44 and is mounted so that it rotates when there is flow through the meter. A second turbine wheel 50 having blades 52 opposite blades 48 Slope is mounted on the shaft 44 and mounted so that it opposes it the direction of rotation of the turbine wheel 46 rotates.

Das eine oder das andere Turbinenrad kann mit der Welle fest verbunden sein, wenn die Welle sich frei in den Lagern 40 und 42 drehen kann und dasandere Turbinenrad kann drehbar auf der Welle sein. Wahlweise können beide Turbinenräder auf den Lagern 54 und 56 auf der Welle drehbar angeordnet werden, wie in der Dein. @@@ angedeutet.One or the other turbine wheel can be firmly connected to the shaft when the shaft is free to rotate in bearings 40 and 42 and the other The turbine wheel can be rotatable on the shaft. Optionally, both turbine wheels be rotatably mounted on the bearings 54 and 56 on the shaft, as in the Dein. @@@ indicated.

Durch ihre Nähe im Kanal können die Turbinenräder 46 und 50 sich gegenseitig strömungsdynamisch beeinflussen. Durch diese Anordnung, so hat sich herausgestellt, reagieren sie entgegengesetzt auf stromaufwärtige Störungen, ias heißt, wenn ein Turbinenrad unter die Sollgeschwindigkeit abfällt, die einer ungestörten Strömung entspricht, dann beschleunigt das andere über diese Geschwindigkeit. Die Geber 58 und 60, z.B.Due to their proximity in the channel, the turbine wheels 46 and 50 can mutually affect flow dynamics. This arrangement, it has been found, do they react in the opposite direction to upstream disturbances, i.e. if a Turbine wheel drops below the target speed, which is an undisturbed flow then the other accelerates beyond this speed. Donors 58 and 60, e.g.

magnetische Geber, zählen die Anzahl der am Geber vorbeilaufenden Turbinenschaufeln, wenn die Turbinenräder sich drehen und senden pulsierende Signale aus. Die Signale fl und f2 werden über die Leitungen 62 und 64, wie es Fig. 3 entnommen werden kann, aLif elektronische Schaltkreise gegeben, wo sie analysiert werden.magnetic encoders, count the number of those passing the encoder Turbine blades when the turbine wheels turn and send pulsating signals the end. The signals fl and f2 are taken via the lines 62 and 64, as can be seen from FIG can be given aLif electronic circuits where they can be analyzed.

Fig. 2 stellt eine Ansicht des Meßgeräts von stromaufwärts dar und enthält Referenz-Zahlen und Bauteile wie bereits beschrieben.Fig. 2 is an upstream view of the meter and contains reference numbers and components as already described.

Fig. 3 zeigt in einem Blockdiagramm die beispielhaften elektronischen Schaltkreise, die zur Bestimmung der gesamten durch flußmenge, der Fließgeschwindigkeit und zur Anzeige von Fehlarn im Meßgerät l0 dienen können. Die sroautfwärtige Leitung 66 führt zum Meßgerät 10 und die stromabwärtige Leitung 68 vom Meßgerät 10 weg. Die Geber 58 und 60 erzeugen pulsierende Signale fl und f2, die ein Maß für die Winkelgeschwindigkeiten der Turbinenräder sind. Die Pulse werden von der Anti-Koinzidenz-Schaltung 70 addiert und von der Meßschaltung 72 ausgemessen.3 shows the exemplary electronic in a block diagram Circuits used to determine the total flow rate, the flow rate and can be used to display errors in the measuring device 10. The company management 66 leads to meter 10 and the downstream line 68 leads away from meter 10. The transmitters 58 and 60 generate pulsating signals fl and f2, which are a measure of the Are angular speeds of the turbine wheels. The pulses are generated by the anti-coincidence circuit 70 are added and measured by the measuring circuit 72.

Der Ausgang der Meßschaltung 72 wird sowohl auf das Gesamtwertanz igegerät 82 als auch zum Durchflußgeschwindigkeits anzeiger über den irequenz-Analogwandler 84 gegeben. Das Gesamtwertanzeigugerät 82 und das Durchflußgeschwindigkeitsanzeigegerät 86 sollten genaue Meßwerte des wirklichen Durchflusses durch das Meßgerät, wie in Fig. 7 dargestellt, geben.The output of the measurement circuit 72 is based on both the total value iggerät 82 as well as the flow rate indicator via the frequency analog converter 84 given. The total value display device 82 and the flow rate display device 86 should provide accurate readings of actual flow through the meter, as in Fig. 7, give.

Alternativ können die Signale fl und f2 auf die Frequenz/ AnalogwandlUL 74 und 76 gegeben werden, wo die Frequenzen von den Gebern 58 und 60 in entsprechende Analogwerte umgewandelt werden. Diese entsprechenden Werte werden auf den Alarm-Vergleicher 78 gegeben. Der Vergleicher 78 kann so eingestellt werden, daß ein Störungsanzeiger 80 aktiviert wird, wenn ein Signal wesentlich von anderen abweicht.Alternatively, the signals fl and f2 can be set to the frequency / analog converter UL 74 and 76 are given where the frequencies from the encoders 58 and 60 in corresponding Analog values are converted. These corresponding values are sent to the alarm comparator 78 given. The comparator 78 can be set to act as a fault indicator 80 is activated when a signal differs significantly from others.

Wie oben beschrieben, weichen die Winkelgeschwindigkeiten der Turbinenräder 46 und 50 voneinander auf +/- -Weise ab zum Ausgleich von Strömungsstörungen, aber keine sollte über einen bestimmten Betrag hinaus abweichen, der vom Alarmvergleicher 78 erfaßt wird. Wenn solch eine Abweichung über die festgesetzten Grenzen auftritt, dann wird angezeigt, daß eine der Turbinen oder einer der elektronischen tbertragungsschaltkreise falsch auf den Durchfluß reagiert, beispielsweise durch Verstopfung, Lagerreibung oder andere Unregelmäßigkeiten, und daß die Wahrscheinlichkeit von bevorstehenden ungenauen Meßwerten vorhanden ist.As described above, the angular speeds of the turbine wheels give way 46 and 50 from each other in a +/- manner to compensate for flow disturbances, but none should deviate beyond a certain amount determined by the alarm comparator 78 is detected. If such a deviation occurs beyond the established limits, then it is indicated that one of the turbines or one of the electronic transmission circuits reacts incorrectly to the flow, for example due to clogging, bearing friction or other irregularities, and that the likelihood of imminent inaccurate readings are present.

In Fig. 1 sind auch zwei Geschwindigkeitsprofil-Linien, eine für viskose Strömung 90 und eine für turbulente Strömung 92, dargestellt.Also in Fig. 1 are two velocity profile lines, one for viscous Flow 90 and one for turbulent flow 92 are shown.

In den Fig 4, 5, 6 und 7 ist die Reaktion der Turbinenräder und des Meßgeräts auf verschiedene stromaufwärtige Störungen dargestellt.In Figures 4, 5, 6 and 7 the response of the turbine wheels and the Meter shown for various upstream disturbances.

In jeder Kurve ist offensichtlich, da8 die unaLLtängig voneinander und gegenläufig rotierenden Turbinenräder so wirken, daß sie einander gegenseitig kompensieren, wenn sie einer stromaufwärtigen Störung ausgesetzt sind. Wenn einesbeschleunigt, verzöert das andere und ergibt so den Durchschnitts-Meßwert für die Strömung, der in den Kurven angedeutet ist.In every curve it is obvious that they are independent of one another and counter-rotating turbine wheels act so that they are mutually exclusive compensate when exposed to upstream disturbance. When one accelerates delays the other and thus gives the average measured value for the flow, the is indicated in the curves.

Abwandlungen des beschriebenen Gerätes sind für den Fachmann offenkundig.Modifications of the device described are obvious to a person skilled in the art.

Claims (16)

Patentansprüche: Meßgerät zum Messen von Strömungsgeschwindigkeiten, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: einem Strömungs- oder Flüssigkeitskanal, in diesen Kanal montierten Wellenhaltern (12, 14), einer Welle (44), die axial in de Wellenhaltern (12, 14) montiert ist, einem ersten Turbinenrad (46) mit einer Mehrzahl von Schaufeln (48), drehbar in dem Kanal auf der Welle (44) montiert, einem zweiten Turbinenrad (50) mit einer Mehrzahl von Schaufeln (52), das drehbar in dem Kanal auf der Welle (44) moiitiert ist, wobei das zweite Turbinenrad (50) in der Nähe und stromabwärts von dem ersten Turbinenrad (46) angeordnet ist und das zweite Turbinenrad (50) frei auf irgendwelche strömungsdynamische Ablenkung, die durch das erste Turbinenrad (46) entwickelt wird, reagieren kann, und daß das zweite Turbinenrad (50) derart angebracht ist, daß es sich in entgegengesetzten Richtung zum ersten Turbinenrad (46) dreht, einem ersten Geber (58) zu m Abgriff der Winkelgeschwindigkeit des ersten Turbinenrades (46) und einem zweiten Geber (60) zum Abgriff der Winkelgeschwindigkeit des zweiten Turbinenrades (so). Claims: measuring device for measuring flow velocities, characterized by the combination of the following features: a flow or liquid channel, shaft holders (12, 14) mounted in this channel, a shaft (44) axially in de shaft holders (12, 14) is mounted, a first turbine wheel (46) with a A plurality of blades (48) rotatably mounted in the channel on the shaft (44), one second turbine wheel (50) having a plurality of blades (52) rotatable in the Channel on the shaft (44) is moiitiert, the second turbine wheel (50) in the Located near and downstream of the first turbine wheel (46) and the second Turbine wheel (50) free on any flow dynamic deflection caused by the first turbine wheel (46) is developed, can react, and that the second turbine wheel (50) is attached so that it is in the opposite direction to the first Turbine wheel (46) rotates, a first encoder (58) to m pick up the angular velocity the first turbine wheel (46) and a second encoder (60) for picking up the angular velocity of the second turbine wheel (see above). 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Turbinenrad (46) fest auf der Welle (44) sitzt und die Welle (44) sich in uen Wellenhaltern (12, 14) dreht und das zweite Turbinenrad (so) sich auf der Welle (44) dreht. 2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the first The turbine wheel (46) is firmly seated on the shaft (44) and the shaft (44) is in uen shaft holders (12, 14) rotates and the second turbine wheel (see above) rotates on the shaft (44). 3. Meßgerät nach Anspruch 1 daduch gekennzeichnet, daß das zweite Turbinenrad (50) test auf der Welle (44) sitzt und die Welle (44) sich in den Wellenhaltern (12, 14) dreht und daß das erste Turbinenrad (46) auf der Welle (44) dreht.3. Measuring device according to claim 1 characterized in that the second The turbine wheel (50) test sits on the shaft (44) and the shaft (44) is in the shaft holders (12, 14) rotates and that the first turbine wheel (46) rotates on the shaft (44). 4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Geber (58, 60) elektrische Signale (fl, f2) erzeugen und daß das Gerät zusätzlich Mittel beinhaltet, um die Signale (fl, f2) zu sumilieren, um einen Meßwert der Durchflußgeschwindigkeit durch das Meßgerät zu ergeben.4. Measuring device according to claim 1, characterized in that the first and second transmitters (58, 60) generate electrical signals (fl, f2) and that the device additionally contains means to sum the signals (fl, f2) to form a measured value the flow rate through the meter. 5. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Geber (58, 60) elektrische Signale (f1, f2) erzeugen und daß das Gerät weiterhin Mittel zum Vergleich dieser Signale beinhaltet, um eine Fehleranzeige zu erzeugen.5. Measuring device according to claim 1, characterized in that the first and second transmitters (58, 60) generate electrical signals (f1, f2) and that the device furthermore includes means for comparing these signals in order to display an error to create. 6. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel zum Vergleich der Signale (f1, f2) vorgesehen sind, um eine Fehleranzeige zu erzeugen.6. Measuring device according to claim 4, characterized in that additional Means for comparing the signals (f1, f2) are provided to indicate an error to create. 7. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmanlage vorgesehen ist, die mit den Mitteln zum Vergleich der Signale (fels f2) verbunden ist, um eine Warnung bei Störung zu erzeugen.7. Measuring device according to claim 5, characterized in that an alarm system is provided, which is connected to the means for comparing the signals (rock f2) is to generate a warning in the event of a fault. 8. Meßgerat nach A. pruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmanlage vorgesehen ist, die mit den Mitteln zum Vergleich der Signale (flX f2) verbunden ist, um eine Warnung bei Störung zu erzeugen.8. measuring device according to A. pruch 6, characterized in that an alarm system is provided, which is connected to the means for comparing the signals (flX f2) is to generate a warning in the event of a fault. 9. Meßgerät zum Messen von Strömungsgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merlmlale: einem Strömulgs- oder Flüssigkeitskanal, einem ersten Wellenhalter (12), der in dem Kanal angebracht ist, einem zweiten l..-llenhalter (14), der in dem Kanal angebracht ist, einer ersten Welle, uie in dem ersten ellenhalter (12) angebracht ist, einer zweiten Welle, die in dem zweiten Wellenhalter (14) .angebracht ist, einem ersten Turbinenrad (46) mit einer heiirzahl von Schaulfen (48), das drehbar in dem Kanal auf der ersten Welle angebracht ist, einem zweiten Turbinenrad (50) mit einer Mehrzahl von Schaufeln (52), das drehbar in dem Kanal auf der zweiten Welle angebracht ist, wobei das zweite Turbinenrad (50) in der Niihe und stromabwärts von dem ersten Turbinenrad (46) angebracht ist, das zweite Turbinenrad (50) frei auf irgendwelche strömungsdynamische Ablentungen, die vom ersten Turbinenrad (46) erzeugt werden, reagieren kann und das zweite Turbinenrad (50) so angebracht ist, daß es sich in entgegengesetzter Drehrichtung zum ersten Turbinenrad (46) dreht, einem ersten Geber (58) zum Abgriff ( r Winkelgeschwindigkeit des ersten Turbinenrads (46) und einem zweiten Geber (60) zum Abgriff der Winkelgeschwindigkeit des zweiten Turbinenrads (50).9. Measuring device for measuring flow velocity, marked by combining the following merlals: a flow or liquid channel, a first shaft holder (12) which is mounted in the channel, a second shaft holder (14), which is mounted in the channel, a first shaft, uie in the first shaft holder (12) is mounted, a second shaft, which is mounted in the second shaft holder (14) is, a first turbine wheel (46) with a hot number of Schaulfen (48), which is rotatable mounted in the channel on the first shaft, a second turbine wheel (50) with a plurality of blades (52) rotatable in the channel on the second Shaft is attached, with the second turbine wheel (50) nearby and downstream attached to the first turbine wheel (46), the second turbine wheel (50) is free on any fluid dynamics diverting from the first turbine wheel (46) can be generated, react and the second turbine wheel (50) is attached so that that it rotates in the opposite direction of rotation to the first turbine wheel (46), a first encoder (58) for tapping (r angular speed of the first turbine wheel (46) and a second encoder (60) for picking up the angular velocity of the second Turbine wheel (50). 10. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Turbinenrad (46) fest mit der ersten Welle verbunden ist, die sich in dem ersten Wellenhalter (12) dreht, und daß das zweite Turbinenrad (50) sich auf der zweiten Welle dreht.10. Measuring device according to claim 9, characterized in that the first Turbine wheel (46) is firmly connected to the first shaft, which is in the first Shaft holder (12) rotates, and that the second turbine wheel (50) is on the second Shaft rotates. 11. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Turbinenrad (50) fest auf der zweiten Welle sitzt und sich die zweite Welle auf der ersten Welle dreht.11. Measuring device according to claim 9, characterized in that the second Turbine wheel (50) is firmly seated on the second shaft and the second shaft is on the first shaft turns. 12. Meßgerät nach Aspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Geber (58, 59) elektrische Signale (f1, f2) erzeugt uLld daß das Gerät zusätzlich Mittel zur Sumierung der Signale beinhaltet, um einen Meßwert der Durchflußgeschwindigkeit durch das Meßgerät zu erzeugen.12. Measuring device according to claim 9, characterized in that the first and second transmitter (58, 59) electrical signals (f1, f2) generated uLld that the device additionally includes means for summing the signals in order to obtain a measured value of the flow rate to be generated by the measuring device. 13. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Geber (58, 60) elektrische Signale (f1, f erzeugt und daß das Gerät zusätzlich Mittel zum Vergleich dieser Signale enthält, um eine Fehleranzeige zu erzeugen.13. Measuring device according to claim 9, characterized in that the first and second transmitter (58, 60) generates electrical signals (f1, f and that the device in addition Includes means for comparing these signals to produce an error indication. 14. Meßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel zum Vergleich der Signale (f1, f2) vorgesehen sind, um eine Fehleranzeige zu erzeugen.14. Measuring device according to claim 12, characterized in that additional Means for comparing the signals (f1, f2) are provided to indicate an error to create. 15. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmanlage vorgesehen ist, die mit den Mitteln zum Vergleich der Signale verbunden ist, um eine Warnung bei einer Störung zu erzeugen.15. Measuring device according to claim 9, characterized in that an alarm system is provided, which is connected to the means for comparing the signals to generate a warning in the event of a fault. 16. Meßgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmanlage vorgesehen ist, die mit den Mitteln zum Vergleich der Signale verbunden ist, um eine Warnung bei Störung zu erzeugen. j16. Measuring device according to claim 14, characterized in that an alarm system is provided, which is connected to the means for comparing the signals to generate a warning in the event of a fault. j
DE19752551672 1975-11-18 1975-11-18 Liquid flow rate measuring instrument - with annular housings containing turbine wheels driving pick:up units producing electric signal outputs Pending DE2551672A1 (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3021237A1 (en) * 1979-06-04 1980-12-11 Rockwell International Corp SELF-CORRECTING AND SELF-TESTING WINGER WHEEL MEASURING DEVICE
DE3021177A1 (en) * 1979-06-04 1980-12-11 Rockwell International Corp FLYER WHEEL FLOW METER WITH CONSTANT ACCURACY
DE3931960A1 (en) * 1989-09-25 1991-04-04 Bopp & Reuther Ag LIQUID METER
EP1245934A1 (en) * 2001-03-31 2002-10-02 Actaris Gaszählerbau GmbH Turbine gas meter

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