DE2712219B2 - Strömungsmesser - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmesser, bei dem ein wirbelerzeugender Widerstandskörper von im wesentlichen langgestreckter Form in einen von einer Flüssigkeit oder einem Gas durchströmten Rohrleitungsabschnitt senkrecht zur Rohrleitung eingebaut ist, so daß an seinen gegenüberliegenden Seiten abwechselnd abreißende Wirbel erzeugt werden, deren Frequenz ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit bzw. den Mediumdurchfluß im Rohr ist, wobei diese Frequenz durch mindestens ein Fühlelement gemessen wird, das in eine außerhalb des Rohrleitungsabschnittes liegende Meßleitung eingebaut ist, deren Enden über zwei auf den beiden Wirbelabrißseiten angeordneten Anbohrungen mit dem Rohrinnern in offener Verbin- so dung stehen.

Ein derartiger Strömungsmesser hat den Vorteil, daß der oder die Fühler sich nicht wie sonst üblich am oder im Widerstandskörper und damit im Hauptstrom befinden, sondern in der außerhalb der Rohrleitung angeordneten Meßleitung untergebracht sind. Die Fühler lassen sich dadurch während des Betriebes jederzeit leicht auswechseln und außerdem sind sie vor mechanischen Beschädigungen durch Fremdteile, die von der Strömung mitgerissen werden, geschützt. w>

Es ist bei derartigen Strömungsmessern bekannt, die beiden gegenüberliegenden Anbohrungen in Strömungsrichtung gesehen im hinteren Bereich des Widerstandskörpers in der Rohrleitung vorzusehen, wobei beide Anbohrungen in einer Ebene quer zur > > Rohrleitung liegen, d. h. beide Anbohrungen sich unmittelbar im Bereich der abgehenden Wirbel befinden. Die sich nach der Karmänschen Wirbelstraße abwechselnd ablösenden Wirbel bewirken an den Anbohrungen sich abwechselnde Druckschwankungen, die in der Meßleitung aufgrund der kurzzeitig entstehenden Druckdifferenz eine wechselnde Strömungsbewegung auslösen, deren Frequenz vom Fühler erfaßt und als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung zur Anzeige gebracht wird.

Aufgrund der Unregelmäßigkeiten der abgehenden Wirbel direkt im Wirbelgebiet werden diese Unregelmäßigkeiten durch die im Wirbelgebiet liegenden Anbohrungen zwangsläufig auch auf die Bewegung in der Meßleitung übertragen, so daß eine brauchbare Signalabgabe nur bei niedrigen Frequenzen, d.h. bei großen Zählernennweiten möglich ist Bei kleinen Nennweiten und den damit verbundenen hohen Wirbelfrequenzen dagegen ist eine sichere Signalaufnahme nicht gewährleistet, da die Unregelmäßigkeiten im zeitlichen Bewegungsablauf in der Meßleitung, die durch das nicht immer gleichzeitige Erscheinen von Plus- und Minusimpulsen auftreten, zu Überlagerungen und damit zu Bewegungsstörungen in der Meßleitung führen. Außerdem kann sich in der Meßleitung, da das Medium nur in der Meßleitung pendelt, bei der Gasmessung Kondensat und bei der Flüssigkeitsmessung mitgeführtes Gas in der Meßleitung festsetzen, wodurch das Signal verfälscht oder ganz zum Erlöschen gebracht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungsmesser nach dem Wirbelprinzip so auszubilden, daß bei allen, d. h. auch bei hohen Wirbelfrequenzen eine einwandfreie Anzeige gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß die Anbohrung auf der einen Wirbelabrißseite in Strömungsrichtung gesehen kurz vor der Stirnseite des Widerstandskörpers im Durchströmbereich zwischen Widerstandskörper und Rohrwand vorgesehen ist und die Anbohrung auf der anderen Wirbelabrißseite hinter der Stirnseite am Rande der Wirbelzone etwa im ersten Drittel des Widerstandskörpers liegt.

Die in Strömungsrichtung gesehen vor dem Widerstandskörper liegende Anbohrung empfängt sehr gleichmäßige und glatte Druckwechsel, die durch die Karmänsche Wirbelstraße ausgelöst werden und bis dorthin zurückreichen. Die zweite Anbohrung im Bereich des Widerstandskörpers empfängt durch ihre Nähe zur Wirbelzone sehr starke, jedoch mit nieder- und hochfrequenten Störschwingungen überlagerte Druckwechsel, da die Kärmänsche Wirbelstraße in sich eine hydrodynamische Instabilität darstellt und somit zwangsläufig Zusatz- und Nebenwirbel vorhanden sind.

Durch das Zusammenspiel der beiden versetzt liegenden Anbohrungen werden die recht unterschiedlichen Erscheinungsformen der Druckschwankungen, d. h. vorn glättend und gleichmäßig jedoch relativ schwach und hinten leicht schwankend aber sehr stark zu einem regelmäßigen Signal zusammengeführt. Die unterschiedlichen Impulsabgriffe unterstützen sich in der Meßleitung, wie Versuche gezeigt haben, in überraschender Weise gegenseitig so günstig, daß ein eindeutiges und auch bei hohen Frequenzen sehr starkes und vor allen Dingen auch schwebungsfreies, gleichmäßiges Signal erzeugt wird. Durch den statischen Druckunterschied, der zwischen der ersten und der zweiten Anbohrung durch die unterschiedlichen Einschnürungsverhältnisse der Strömung ständig vorhanden ist, entsteht eine fortschreitende Impulswelle, die von der hinteren Anbohrung eingeleitet und von der

vorderen Anbohrung geformt wird Dadurch werden die bislang störenden Zusatzschwingungen geglättet bzw. herausgefiltert

Durch den statischen Druckunterschied zwischen den beiden Anbohrungen wird die Meßleitung auch selbständig entlüftet, wenn eine Flüssigkeit als Durchflußmedium benutzt wird oder ent .-.assert, wenn Gas gemessen wird.

Zweckmäßigerweise sind zwei Paar Anbohrungen spiegelbildlich zueinander im Rohrleitungsabschnitt angeordnet, die jeweils mit einer besonderen Meßleitung mit eingebautem Fühlelement verbunden sind. Dadurch werden um 180° phasenverschobene Signale erzeugt, die über eine einfache Schaltung zu einer Signalüberwachung ausgenutzt werden können, so daß sofort eine Funktionsstörung angezeigt wird. Auch kann durch diese beiden um 180° phasenverschoben abgegebenen Signale über eine Differenzschaltung eine außergewöhnlich hohe Signalamplitude erzeugt werden, so daß auch oberhalb normaler Frequenzbereiche noch eine gesicherte Signalerfassung gewährleistet ist

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Strömungsmesser gemäß der Erfindung im Querschnitt in Ebene der Anbohrungen,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie H-II der F ig. 1,

Fig.3 ein anderes Ausführungsbeispiel des Strömungsmessers gemäß der Erfindung im Querschnitt mit zwei Paar Anbohrungen,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3 und

F i g. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der F i g. 3.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Strömungsmesser ist ein wirbelerzeugender Widerstandskörper 1 in den von einer Flüssigkeit oder einem Gas durchströmten Rohrleitungsabschnitt 2 eingebaut.

Durch diesen Widerstandskörper 1 werden an den gegenüberliegenden Seiten 3 und 4 abwechselnd abreißende Wirbel erzeugt, deren Frequenz ein Maß für den Mediumdurchfluß in der Rohrleitung 2 ist Diese Frequenz wird über die beiden Anbohrungen 5 und 6 un4 die außerhalb des Rohrleitungsabschnittes 2 liegende Meßleitung 7 vom Fühlelement 8 erfaßt Die Meßleitung 7 und das Fühlelement 8 sind in einem Sensorkopf 9 untergebracht Das Fühlelement 8 sitzt in

iü einem Halterohr 10, das dichtend in uen Sensorkopf 9 eingeschoben und durch die Verschraubung 11 gehalten

ist. Die Impulsabgabe erfolgt über die elektrischen Anschlußdrähte 12.

Erfindungsgemäß ist die Anbohrung 6 auf der Wirbelabrißseite 4 in Strömungsrichtung gesehen kurz -vor der Stirnseite 13 des Widerstandskörpers 1 im Durchströmbereich zwischen dem Widerstandskörper und der Wand des Rohrleitungsabschnittes 2 angeordnet Die Anbohrung 5 auf der gegenüberliegenden Wirbelabrißseite 3 dagegen befindet sich in Strömungsrichtung gesehen hinter der Stirnseite 13 am Rand der Wirbelzone etwa im ersten Drittel des Widerstandskörpers 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5

2-, sind zwei Paar Anbohrungen 5, 6 und 14, 15 spiegelbildlich zueinander im Rohrleitungsabschnitt 2 angeordnet Die Anbohrungen 5, 6 sind über die Meßleitung 7 mit dem eingebauten Fühlelement 8 verbunden, während die Anbohrungen 14, 15 über die

jo Meßleitung 16 auf das Fühlelement 17 einwirken. Das Fühlelement 17 sitzt in dem Halterohr 18, das durch die Verschraubung 19 gehalten wird. Beide Halterohre 10 und 18 lassen sich auch während des Betriebes leicht ein- und ausbauen, wodurch die Fühlelemente 8 oder 17 jederzeit ausgewechselt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Strömungsmesser, bei dem ein wirbelerzeugender Widerstandskörper von im wesentlichen langgestreckter Form in einen von einer Flüssigkeit oder einem Gas durchströmten Rohrleitungsabschnitt senkrecht zur Rohrleitung eingebaut ist, so daß an seinen gegenüberliegenden Seiten abwechselnd abreißende Wirbel erzeugt werden, deren Frequenz ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit bzw. den Mediumdurchfluß im Rohr ist, wobei diese Frequenz durch mindestens ein Fühlelement gemessen wird, das in eine außerhalb des Rohrleitungsabschnittes liegende Meßleitung eingebaut ist, deren Enden über zwei auf den beiden Wirbelabrißseiten angeordneten Anbohrungen mit dem Rohrinneren in offener Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbohrung (6) auf der einen Wirbelabrißseite (4) in Strömungsrichtung gesehen kurz vor der Stirnseite (13) des Widerstandskörpers (1) im Durchströmbereich zwischen Widerstandskörper (1) und Rohrwand (2) vorgesehen ist und die Anbohrung (5) auf der anderen Wirbelabrißseite (3) hinter der Stirnseite (13) am Rande der Wirbelzone etwa im ersten Drittel des Widerstandskörpers (1) liegt.

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paar Anbohrungen (5,6 u. 14,15) spiegelbildlich zueinander im Rohrleitungsabschnitt (2) angeordnet sind, die jeweils mit einer besonderen Meßleitung (7 u. 16) mit eingebautem Fühlelement (8 u. 17) verbunden sind.