DE2815664A1 - Float flowmeter with tapered tube - has calculator delivering nonlinear intermediate signal converted into linear rate of flow output signal - Google Patents
Float flowmeter with tapered tube - has calculator delivering nonlinear intermediate signal converted into linear rate of flow output signalInfo
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Abstract
Description
Schwebekörper-DurchflußmesserVariable area flow meter
Die Erfindung betrifft einen Schwebekörper-Durchflußmesser, bei dem in eimem sich nach oben erweiternden, im wesentlichen vertikal angeordneten Meßrohr ein entlang der Neßrohrachse beweglicher Schwebekörper von einem das Meßrohr von unten nach oben durchströmenden Meßstoff auf eine Höhe anhebbar ist, auf der sich zwischen der nach unten gerichteten Schwerkraft einerseits und der nach oben angreifenden Resultierenden aus der Auftriebskraft und der Widerstandskraft im strömenden Meßrohr andererseits ein Gleichgewicht einstellt, wobei die Höhe des Schwebekörpers erfaßt und in ein sich linear mit dem Durchfluß änderndes Signal umgesetzt wird.The invention relates to a variable area flow meter in which in an upwardly widening, essentially vertically arranged measuring tube a float movable along the Neßrohrachse of one of the measuring tube of can be raised to a height at which the fluid flowing through the bottom upwards between the downward gravity on the one hand and the upward acting Resulting from the buoyancy force and the drag force in the flowing measuring tube on the other hand, an equilibrium is established, the height of the float being detected and is converted into a signal that changes linearly with the flow rate.
Ein derartiger Schwebekörper-Durchflußmesser ist aus der DE-PS 2 236 588 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung wird zwar grundsätzlich eine Linearisierung der Anzeige erreicht, jedoch mit dem Nachteil, daß einerseits die hierzu erforderliche gerätetechnische Ausrüstung verhältnismäßig kompliziert ist und andererseits diese bekannte Linearisierungseinrichtung jeweils entsprechend der sich aus den Geräteeigenschaften des jeweiligen Schwebekörper-Durchflußmessers gerade ergebenden Nichtlinearität angepaßt und eingestellt werden muß.Such a variable area flow meter is disclosed in DE-PS 2,236 588 known. In this known device, linearization is basically used achieved the display, but with the disadvantage that on the one hand the required technical equipment is relatively complicated and on the other hand this known linearization device in each case according to the device properties of the respective variable area flow meter just resulting non-linearity must be adjusted and adjusted.
Weiterhin ist es aus der Zeitschrift "Regelungstechnik", 1959, Heft 10, Seiten 355 bis 360 grundsätzlich bekannt, da;'di )yqn einem Schwebekörper-Durchflußmesser ermittelte Durc'iiß in starken Maße auch von der Dichte und der Viskosität des Meßtoffes abhängt. Deshalb mußte nicht nur der angezeigte Meßwert nachträglich durch die Berücksichtigung der jeweiligen Dichte und/oder Viskosität korrigiert werden, sondern es mußte auch die Linearisierungseinrichtung nachjuatiert werden. Aus der oben genannten Zeitschrift "Regelungstechnik" sind zwar zur Vereinfachung solcher Korrekturen Kalibrierfaktortafeln bekannt, dennoch können die notwendigen Korrekturmaßnahmen nur von qualifiziertem und meßtechnisch geschultem Fachpersonal ausgeführt werden. Ebenso erfordert die Nachjustierung der Linearisierungs einrichtung neben detaillierten Bachkenntnissen ein großes Geschick und einen erheblichen Zeitaufwand. Wie die praktische Erfahrung gezeigt hat, ist daher in der Regel sowohl die Berücksichtigung von Dichte und Viskosität ebenso unterblieben wie die an sich gebotene Nachjustierung der Linearisierungseinrichtung in Abhängigkeit von der jeweiligen Dichte und Viskosität. Dies bedeutet aber, daß in vielen Fällen mit mangelhaften Meßergebnissen gearbeitet wurde.It is also from the magazine "Regelstechnik", 1959, issue 10, pages 355 to 360 basically known because; 'di) yqn a variable area flow meter determined the pressure to a large extent also from the density and viscosity of the substance to be measured depends. Therefore not only the displayed measured value had to be taken into account afterwards the respective density and / or viscosity must be corrected, but it also had to be corrected the linearization device can be re-adjusted. From the magazine mentioned above "Control engineering" are calibration factor tables to simplify such corrections known, however, the necessary corrective action can only be taken by qualified personnel trained in measurement technology. as well Requires readjustment of the linearization device in addition to detailed Knowledge of the Bach language requires great skill and a considerable investment of time. Like the practical Experience has shown, therefore, is usually both the consideration of density and viscosity as well as the necessary readjustment of the linearization device depending on the respective density and viscosity. But this means that in many cases the measurement results were unsatisfactory.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, einen Schwebekörper-Durchflußmesser der eingangs naher genannten Art zu scha!En, bei welchem mit einer gleichbleibend guten linearen Anzeige-Charakteristik der Durchfluß-Meßwert für einen praktisch beliebig vorgebbaren Meßtoff auch bei wechselnder Dichte und/oder Viskosität mit besonders hoher Genauigkeit direkt angezeigt wird.The invention is based on the A u f g a b e, a variable area flow meter to create the type mentioned at the beginning, in which with one constant good linear display characteristic of the flow rate reading for a practical arbitrarily predeterminable measuring substance also with changing density and / or viscosity particularly high accuracy is displayed directly.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine eßwert-Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, über welche einer Recheneinrichtung die Dichte und die Viskosität des Neßstoffes zuführbar sind, so daß die Recheneinrichtung aus den Geräteeigenschaiten einerseits und den von der eßwert-Erfassungseinrichtung erfaßten fleßstoff eigens chaften andererseits nach der hierzu an sich bekannten Methode zu der jeweiligen Höhe des Schwebekörpers ein des Durchflußwert entsprechendes Zwischensignal berechnet und daß ein Funktionswandler vorhanden ist, der das Zwischensignal unter Ausgleich der dei Schwebekörper-Durchflußmesser eigenen nichtlinearen Abhängigkeit der Höhe des Schwebekörpers vom Durchfluß in das jit dem Durchfluß sich linear ändernde Signal umwandelt, welches als Ausgangssignal auf einer Anzeigeeinrichtung darstellbar ist.To solve this problem, the invention provides that a measured value detection device is provided, via which a computing device the density and viscosity of the wet substance can be supplied, so that the computing device from the device properties on the one hand and the bonded material detected by the measured value detection device on the other hand, according to the method known per se for the respective Height of the float, an intermediate signal corresponding to the flow rate is calculated and that a function converter is present which compensates for the intermediate signal the variable area flow meter's own non-linear dependence of the height of the float from the flow into the jit the flow changing linearly signal converts which can be displayed as an output signal on a display device.
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unt eransprüchen.Advantageous developments and preferred embodiments of the Subject of the invention result from the subclaims.
Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß die Meßgenauigkeit dadurch erheblich gesteigert werden kann, daß die Störeinflüsse durch schwankende Dichte und/ oder Viskosität ausgeschaltet werden. Zugleich wird durch den erfindungsgemäßen Schwebekörper-Durchflußmesser die Anwendungsmöglichkeit eines einzelnen Gerätes erheblich vergrößert, weil aufgrund der verbesserten Meßgenauigkeit ein erfindungsgemäßer Schwebekörper-Durchflußmesser beispielsweise auch in einem Regelkreis eingesetzt werden kann, in welchem die Notwendigkeit besteht, daß ein Durchfluß-Meßwert direkt weiterverarbeitet wird, und zwar unter der Voraussetzung, daß an die Genauigkeit des Meßwertes außerordentlich hohe Anforderungen gestellt werden.According to the invention, the main advantage can be achieved that the Measurement accuracy can be increased considerably by the fact that the interference is caused by fluctuating density and / or viscosity can be eliminated. At the same time is through the variable area flow meter according to the invention the application of a individual device considerably enlarged because of the improved measurement accuracy a variable area flow meter according to the invention, for example, also in one Control loop can be used in which there is a need that a The measured flow value is further processed directly, provided that that placed extremely high demands on the accuracy of the measured value will.
Weiterhin bedient sich die Erfindung der Erkenntnis, daß sich erhebliche Vorteile dadurch erreichen lassen, daß zunächst ein Zwischensignal gebildet wird, welches zu der Höhe des Schwebekörpers proportional ist und welches erst dann einer Linearisierung in einem Funktionswandler unterzogen wird, wenn entsprechende Korrekturen zur Berücksichtigung der Dichte und der Viskosität bereits ausgeführt sind.Furthermore, the invention makes use of the knowledge that considerable Allow advantages to be achieved by first generating an intermediate signal, which is proportional to the height of the float and which is only then one Linearization in a function converter is subjected to appropriate corrections have already been carried out to take account of density and viscosity.
Bei dieser Arbeitsweise ergibt sich der Vorteil, daß das linearisierte Signal nicht nachträglich nochmals korrigiert werden muß, wodurch nach der bisherigen Arbeitsweise der Aufwand für eine Linearisierung zumindest teilweise wieder in Frage gestellt wurde.With this method of operation there is the advantage that the linearized Signal does not have to be corrected again afterwards, which means after the previous one Working method, the effort for a linearization is at least partially in question again was asked.
In vielen Fällen sind die Dichte und/oder die Viskosität des Meßstoffes hinreichend genau bekannt, so daß eine zufriedenstellende Genauigkeit erreicht werden kann, wenn die bekannten Werte an der Meßwert-Erfassungeinrichtung von Hand eingestellt werden.In many cases this is the density and / or the viscosity of the medium to be measured known with sufficient accuracy so that a satisfactory accuracy can be achieved can, if the known values are set manually on the measured value acquisition device will.
Wenn jedoch die Dichte und die Viskosität bei stärkeren Schwankungen und verschiedenen Meßstoffen nicht mit der notwendigen Genauigkeit und Sicherheit bekannt sind, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes vor, daß diese Einflußgrößen über eine entsprechende Meßeinrichtung am Meßstoff selbst ermittelt und dem erfindungsgemäßen Schwebekörper-Durchflußmesser zugeführt werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform eignet sich der erfindungsgemäße Schwebekörper-Durchflußmesser besonders gut für einen weitgehend automatisierten Meßbetrieb und auch zur Anwendung in Regelkreisen.However, if the density and viscosity with greater fluctuations and various measuring materials not with the necessary accuracy and safety are known, provides a particularly preferred embodiment of the subject matter of the invention before that these influencing variables via a corresponding measuring device on the material to be measured determined itself and fed to the variable area flow meter according to the invention will. In this preferred embodiment, the variable area flow meter according to the invention is suitable particularly good for a largely automated measuring operation and also for use in control loops.
Weiterhin erweist sich der erfindungsgemäße Schwebekörper-Durchflußmesser dadurch als besonders vorteilhaft, 4aß je nach Anwendungsfall ein pneumatisches, elektrisches oder grundsätzlich auch ein anderes Meßsignal geliefert werden kann, um den jeweiligen Erfordernissen der Weiterverarbeitung Rechnung zu tragen.Furthermore, the variable area flow meter according to the invention has proven itself therefore particularly advantageous, depending on the application, a pneumatic, electrical or, in principle, another measuring signal can be supplied, in order to take into account the respective requirements of further processing.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig.1 eine schematische Prinzipdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und Fig.2 eine entsprechende Darstellung wie in der Fig. 1, wobei jedoch eine alternative Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht ist.The invention is explained below, for example, with reference to the drawing described; these show: FIG. 1 a schematic representation of the principle of a preferred embodiment of the subject matter of the invention and FIG. 2 a corresponding one Representation as in FIG. 1, but with an alternative embodiment of the Subject of the invention is illustrated.
In der Fig. 1 ist in dem Meßrohr 10 der Schwebekörper 11 auf einer Höhe h gegenüber einem Bezugsniveau hg dargestellt.In Fig. 1, the float 11 is in the measuring tube 10 on a Height h shown against a reference level hg.
Der Schwebekörper 11, welcher konzentrisch zu der Meßrohrachse 12 im Meßrohr 10 angeordnet ist, wird von dem (nicht dargestellten) Meßstoff in der schematisch dargestellten Leitung 20 auf eine solche Höhe h angehoben, daß sich zwischen der Schwerkraft einerseits und der Auftriebskraft und der Widerstandskraft im strömenden Meßstoff andererseits ein Gleichgewicht einstellt. Die Sinkgeschwindigkeit des Schwebekörpers und die Strömungsgeschwindigkeit des Meßstoff es sind nur auf einer bestimmten Höhe h einander gleich, und zwar bei einem bestimmten Durchfluß Q. Die Höhe h ist auf den oberen Rand des Schwebekörpers bezogen, welcher als Ablesekante bezeichnet werden kann.The float 11, which is concentric to the measuring tube axis 12 is arranged in the measuring tube 10, is of the (not shown) medium in the line 20 shown schematically raised to such a height h that between gravity on the one hand and buoyancy and drag on the other hand, an equilibrium is established in the flowing medium. The rate of descent of the float and the flow rate of the medium are only up a certain height h equal to each other, at a certain flow rate Q. The height h is related to the upper edge of the float, which is used as the reading edge can be designated.
Die Recheneinrichtung 14 arbeitet nach der aus der oben genannten Zeitschrift "Regelungstechnik" bekannten Methode, um die Abhängigkeit des Durchflusses Q von der Höhe h, der Dichte 9 und der Viskosität % zu berücksichtigen. Die Dichte 3 und die Viskosität fl werden in einer Meßwert-Erfassungseinrichtung 15 ermittelt, welche entsprechende bekannte Meßeinrichtungen für diese Größen aufweist, die an die Leitung 20 angeschlossen sind. Die Meßwert-Erfassungseinrichtungl5 liefert ihre Ausgangssignale zur weiteren Berücksichtigung nach der an sich bekannten Methode an die Recheneinrichtung 14. Am Ausgang der Recheneinrichtung 14 steht ein Zwischensignal zur Verfügung, welches der Höhe h direkt proportional ist. Dieses Zwischensignal wird dem Funktionswandler 17 zugeführt, welcher die im Schwebekörper-Durchflußmesser grundsätzlich eigene nichtlineare Charakteristik ausgleicht.The computing device 14 works according to that from the above Journal "control engineering" well-known method to the dependence of the flow Q of the height h, the density 9 and the viscosity% must be taken into account. The concentration 3 and the viscosity fl are determined in a measured value acquisition device 15, which has corresponding known measuring devices for these sizes, which at the line 20 are connected. The measured value acquisition device 15 delivers its Output signals for further consideration according to the method known per se to the computing device 14. At the output of the computing device 14 there is an intermediate signal available, which is directly proportional to the height h. This intermediate signal is fed to the function converter 17, which contains the variable area flow meter basically compensates for its own non-linear characteristic.
Da es in den meisten Fällen zweckmäßig ist, diesen Ausgleich in der Weise durchzuführen, daß am Ausgang des Funktionswandlers 17 ein linearisiertes Signal zur Verfügung steht, könnte gegebenenfalls auch eine quadratische Abhängigkeit oder eine andere gewünschte Charakteristik bereitgestellt werden, falls dies für eine entsprechende Weiterverarbeitung zweckmäßig sein sollte.Since it is useful in most cases to include this compensation in the Way to carry out that at the output of the function converter 17 a linearized Signal is available, could possibly also be a quadratic dependency or any other desired characteristic is provided will, if this should be appropriate for further processing.
Insbesondere für eine direkte Anzeige wird die Ubersicht stark erhöht, wenn das Ausgangssignal des Funktionswandlers 17, welches den gewünschten Durchfluß-Meßwert darstellt, auf einer analogen Anzeigeeinrichtung 18 zur Anzeige gebracht werden kann, welche eine linear geteilte Skala aufweist.The overview is greatly increased, especially for a direct display, when the output signal of the function converter 17, which the desired flow measurement value represents, are brought to display on an analog display device 18 can, which has a linearly divided scale.
Gemäß Fig. 2 ist in einer alternativen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, daß im Unterschied zu der Anordnung nach der Fig. 1 die Dichte Z und die Viskosität X an einer Meßwert-Erfassungseinrichtung 16 von Hand eingestellt werden können. Für viele Anwendungsfälle wird eine derartige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwebekörper-Durchflußmessers den Anforderungen gerecht, und diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß sie besonders einfach und preiswert ist. Im übrigen erfolgt auch bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 die Bildung eines Zwischensignals, bei welchem zur Steigerung der Meßgenauigkeit die Einflüsse der Dichte und der Viskosität berücksichtigt sind. Dieses Zwischensignal wird anschließend in einem Funktionswandler 17 einer Linearisierung unterzogen oder derart umgeformt, daß eine vorgegebene Abhängigkeit des Durchfluß-Meßwertes von der Höhe h gegeben ist.According to Fig. 2 is in an alternative embodiment of the subject matter of the invention provided that, in contrast to the arrangement according to FIG. 1, the density Z and the viscosity X is set by hand on a measured value acquisition device 16 can be. For many applications, such an embodiment of the invention Variable area flow meter meet the requirements, and this embodiment is characterized by the fact that it is particularly simple and inexpensive. Furthermore also takes place in the embodiment according to FIG. 2, the formation of an intermediate signal, in which to increase the measurement accuracy, the influences of density and viscosity are taken into account. This intermediate signal is then used in a function converter 17 subjected to a linearization or transformed in such a way that a predetermined dependency of the measured flow value is given by the height h.
Bei der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist an den Funktionswandler 17 eine digitale Anzeigeeinrichtung 19 angeschlossen. Natürlich könnte das Ausgangssignal des Funktionswandlers 17 auch direkt weiterverarbeitet werden, anstatt in der Anzeigeeinrichtung 19 dargestellt zu werden.In the alternative embodiment according to FIG. 2, the function converter is connected 17 a digital display device 19 is connected. Of course the output signal could of the function converter 17 can also be further processed directly instead of in the display device 19 to be shown.
Grundsätzlich könnte natürlich auch sowohl eine visuelle Anzeige als auch zugleich eine Weiterverarbeitung des Ausgangssignals vom Funktionswandler 17 durchgeführt werden.In principle, of course, both a visual display and also at the same time further processing of the output signal from function converter 17 be performed.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1978
- 1978-04-11 DE DE19782815664 patent/DE2815664A1/en not_active Withdrawn
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