DE2558935A1

DE2558935A1 - Stroemungsmesser

Info

Publication number: DE2558935A1
Application number: DE19752558935
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Phys Dr Franetzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1975-12-29
Publication date: 1977-07-07
Also published as: DE2558935C3; DE2558935B2

Description

Strömungsmesser
Das Hauptpatent bezieht sich auf einen Strömungsmesser mit einem Strömungsrohr und Einrichtungen zur Abnahme der durch eine eingebaute Blende erzeugten Druckdifferenz, wobei als Blendenkörper eine Membran dient, die aus einzelnen, an den Innenwandungen des Strömungsrohres befestigten Lamellen besteht.
Die Lamellen sind in verschiedenen Ausführungsformen von unterschiedlicher Größe und/oder Steifigkeit; sie können auch unterschiedliche Breite, insbesondere im Bereich der Einspannstelle im Strömungsrohr, haben. Damit wird erreicht, daß das abgenommene Druckdifferenzsignal dem Durchfluß im Strömungsrohr direkt proportional ist.
Um einen ncch größeren Einsatzbereich auch bei hEheren Reynolds-Zahlen zu ermöglichen, wird in Weiterführung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, daß im Einsatzbereich der Lamellen im Strömungsrohr zum Zwecke der Verringerung der wirksamen Länge derausschwingenden Lamellen bei steigendem Strömungsdruck letzteren wenigstens einseitig eine Abrollfläche zugeordnet ist. Dadurch wird die Schnittführung des elastischen Blendenkörpers gegenüber der Hauptanmeldung so vereinfacht, daß im einfachsten Fall der wirksame Teil des Blendenkörpers aus einer einzigen Lamelle zusammen mit einer Abrollfläche gebildet werden kann.
Die Abrollflächen werden durch formstabile, für strömende Fluide durchlässige Gerüste, z.B. Drahtnetze, im Innern des Strömungsrohres oder auch durch geeignete Auswölbungen der Rohrwandung des Strömungsrohres im Einsetzbereich der Lamellen realisiert.
Durch solche Weiterbirdz gen aer Erfindung läßt sich die mit dem Strömungsdruck veränderliche Auslenkung einer Membranlamelle in weiten Grenzen derart beherrschen, daß eine lineare Abhängigkeit des Differenzdruckes von der Strömung auch bei hohen Strömungswerten erreichbar ist. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen in einer Vereinfachung der Blendenmembran, die beispielsweise in einem Strömungsmesser mit rechteckigem Querschnitt aus zwei rechteckigen Lamellen besteht, von denen eine ausschwingbar ist.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt des Strömungsmessers im Bereich der Einspannstelle, Fig. 2 und 3 die Längsschnitte zweier verschiedener Ausbildungen des Strömungsmessers.
In den Figuren tragen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.
In Fig. 1 ist mit 1 das im Schnitt gezeigte Strömungsrohr mit rechteckigem Querschnitt bezeichnet. Die darin eingebaute Blende besteht aus zwei Lamellen 2 und 3, die ebenfalls von rechteckiger Form sind und sich mit zwei einander gegenüberliegenden freien Kanten 4 und 4' berühren. Die zur Kante 4 parallele Kante 5 der Lamelle 2 ist an dem oberen Teil der Innenwand des Strömungsrohrs 1 derart befestigt, daß die freie Kante 4 in der senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Strömungsrichtung ausschwingen kann. Mit 6 bzw. 6' sind die Druckabnahmestutzen bezeichnet, von denen die Druckgrößen über nicht eingezeichnete Leitungen auf ein Differenzdruckmeßgerät gegeben werden.
Aus der Fig. 2 wird die Wirkung der Erfindungsmerkmale deutlich.
Die in das Strömungsrohr 1 mit rechteckigem Querschnitt eingebaute Blende weist die obere Lamelle 2 auf, die bei ansteigendem Strömungsdruck ausgelenkt wird. Dabei bewirkt das formstabile, kontinuierlich gekrümmte Gerüst 7 bzw. 7', daß sich die wirksame -Länge der Membranlamelle 2 verringert tuid damit die Steifigkeit der als einseitig eingespannten Feder wirkenden Lamelle 2 erhöht wird. Dadurch wird die entstehende Blendenöffnung kontinuierlich mit dem Strömungsdruck derart verändert, daß die an den Stutzen 6 und 6' vor und hinter der Blende abgenommene Druckdifferenz dem Durchfluß direkt proportional ist. Die J p-V-Kennlinie einer Blende gemäß Fig. 1 ohne das die Abrollfläche bildende formstabile Gerüst7 hätte bezüglich der V-Achse einen konkaven Verlauf.
Für den Fall, daß nur in eine Richtung verlaufende Strömungen gemessen werden sollen, genügt eine einseitige Ausbildung des formstabilen Gerüstes 7. Das Gerüst 7 kann als Drahtnetz ausgebildet sein oder aus mehreren entsprechend gebogenen Stangen bestehen, an die sich die Membranlamelle 2 anlegen kann. Die gleiche Wirkung wird auch durch von außen durch in den Ströinungskanal von der Biegekantenseite 5 her eingeführte Stifte bewirkt.
Zwar wird dabei auf eine kontinuierliche Abrollfläche verzichtet, was aber wegen der Eigensteifigkeit der Membranlamelle 2 ohne Bedeutung ist. Diese Stifte können gegebenenfalls von außen justiert werden. Derartige als formstabile Gerüste ausgebi.].dete Drahtnetze, gebogene Stangen oder von außen eingeführte Stifte können in einfacher Weise auch in Strömungsrohren mit rundem Querschnitt angeordnet werden.
Das in der Fig. 3 dargestellte Strömungsrohr mit rechteckigem Querschnitt 1 ist im Einsetzbereich der Lamelle 2 ausgewölbt.
Durch die Auswölbungen 8 bzw. 8' wird der Strömungsquerschnitt an der Stelle der Lamellenkante 5 von einem über dem Normalwert liegenden Querschnitt auf den Normalquerschnitt verringert. Die Druckstutzen 6 bzw. 6' sind dabei im Abfallbereich der Wandung angeordnet. Damit die Druckabnahmestellen nicht an ihrer Innenseite durch die ausschwingende Lamelle 2 verschlossen wird, sind die Innenseiten des Strömungsrohres 1 im Bereich der Auswölbungen 8 und 8' mit Rillen versehen.
Die in den Ausführungsbeispielen durch das formstabile Gerüst bzw. durch die Auswölbungen des Strömungsquerschnittes gebildeten Abrollflächen weisen in ihren Projektionen einen vorzugsweise hyperbolischen Verlauf auf. Der genaue Verlauf des Profils hängt von der Art und dem Reynolds-Zahlenbereich des ströme-nden Fluides ab. Mit den in den Ausführungsbeispielen dargestellten, beidseitig der schwingenden Membranlamelle 2 syrnmetrisch ausgebildeten Abrollflächen können Strömungsmessungen in beiden Richtungen durchgeführt werden.

Claims

Paluc-ntanspr.iche Strömungsmesser mit einem Strömungsrohr und Einrichtungen zur Abnahme der durch eine eingebaute Blende erzeugten Druckdifferenz, wobei als Blendenkörper eine Membran dient, die aus an den Innenwandungen des Strömungsrohres befestigten Lamellen besteht nach Patent ... (Patentanmeldung P 20 30 775.9-52), d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß im Einsetzbereich der Lamellen (2, 3) im Strömungsrohr (1) zum Zwecke der Verriilge,ung der wirksamen Lauge der ausschwingenden Lamellen (2) bei steigendem Ström.ungsdruck letzteren wenigstens einseitig eine Abrollfläche (7, 8) zugeordnet ist.
2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichniet, daß eine einzige Lamelle (2) zusammen mit einer Abrollfläche (7, 8) den wirksamen Teil des Blendenkörpers bildet
3. Strömungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekannzeichnet, daß zum Zwecke der Strömungsmessung in beiden Richtungen beidseitig der ausschwingenden Lamelle (2) je eine Abrollfläche (7, 7t, 8; 8') vorhanden ist.
4. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrollfläche durch ein im Innern des Strömungsrohres angeordnetes formstabiles, für strömende Fluide durchlässiges Gerüst (7, 7')gebildet ist.
5. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Lage und Form der Abrollflächen (7,8) in einzelnen Punkten durch Stifte oder ähnliches vorgebbar sind.
6. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrolliläche durch Auswölbungen (8, 8') des Querschnittes des Strömungsrohres (1) gebildet ist in dem Simple, daß er von einem über dem Norrnalwert liegenden Querschnitt auf den Normalquerschnitt abfällt.
7. Strömungsmesser nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionen der Abrollflächen (7, 8) einen gekrümmten, vorzugsweise hyperbolisch gekrümmten Verlauf haben.
8. Strömungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekenzichnet, daß das formstabile Gerüst (7) durch ein Drahtgeflecht gebildet ist.
9. Strömungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das formstabile Gerüst (7) durch mehrere gebogene St augen gebildet ist.