DE2830964C2

DE2830964C2 - Strömungsmitteldurchflußmesser mit Widerstandsmeßbrücke

Info

Publication number: DE2830964C2
Application number: DE2830964A
Authority: DE
Inventors: James Miller Hampton Va. Benson
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: TDY Industries LLC
Priority date: 1977-07-20
Filing date: 1978-07-14
Publication date: 1982-09-30
Also published as: US4107991A; CA1106205A; JPS5422861A; DE2830964A1

Description

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der Brücke darstellen, deren Widerstandswert sich als ist der Wert von el ohne Einfluß und es ergibt sich
Funktion ihrer jeweiligen Temperatur verändert. _{/( f|}

Wettere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand ~y ⁼ ~ ■

der Unteransprüche, ' ²

Mit einem derartigen StrömungsmitteldurchfluQmes- 5 Wenn Strömungsmittel durch die Leitung fließt, wird ser ist eine sehr exakte Messung geringer Widerstands- r, und /'unterschiedlich beeinflußt. Infolgedessen ist die werte gewährleistet Da die Brücke mit im Abstand Brücke nicht abgeglichen, und es ergibt sich eine versetzten Stellen auf der Rohrleitung verbunden ist, ist geeichte Ablesung am Galvanometer G, die dem es ferner möglich, den Widerstand eines Leitungsab- Strömungsmitteldurchfluß entspricht
schnittes zu mersen. Deshalb kann der Abschnitt, der io Obgleich die Anordnung nach Fig. 1 als Durchflußgemessen werden soll, gewählt werden, um eine messer arbeitet, wird eine bevorzugte Ausführungsform maximale Widerstandsänderung pro Strömungseinheit der Erfindung in Fig.2 dargestellt. Eine einzige zu erzielen oder einen anderen Parameter, z.B. die Rohrleitung 20, deren Enden durch eine Wärmesenke 22 Linearität zu optimieren. geführt sind, wird mit Wechselstrom aus einem

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit 15 Ringkera 24 gespeist der einen Teil der Rohrleitung 20 der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen umschließt, welcher als kurzgeschlossene Sekundärerläutert Es zeigt wicklung eines Transformators dient Eine Kelvin-Brük-

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Brückenan- ke 26 ist mit der Rohrleitung 20 an im Abstand Ordnung nach vorliegender Erfindung, versetzten Punkten (A, B, C, D) längs der Leitung 20

F i g. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit 20 verbunden. Die Beziehung des Brückenwiderstandes ist der Brückenanordnung nach F i g. l.und die gleiche wie in Verbindung mit F^;/,. 1 beschrieben.

Fig.3 eine zweite Ausföhrungsform der Erfindung Wenn ein StrömungsmittcldurchfluB in der Rohrleitung mit der Brückenanordnung nach F i g. 1. stattfindet, kann der Widerstandswert r und r_x sich um

Mit vorliegender Erfindung wird der Widerstands- unterschiedliche Beträge ändern. Wird ein Wechselwert eines Abschnittes der beheizten Rohrleitung 25 Stromanzeigegerät M in die Brücke eingeschaltet gemessen, indem eine Doppelbrücke verwendet wird, vorzugsweise ein phasenempfindliches Gerät, werden z. B. die bekannte Kelvin-Brücke. Eine derartige Brücke Größe und Richtungssinn des Strömungsmitteldurchist besonders geeignet, geringe Widerstandsänderungen flusses gemessen.

einer beheizten Rohrleitung exakt zu messen, die sich F i g. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der

aus Änderungen in dem durch die Leitung durchfließen- 30 Erfindung, bei der die Leitung 40 in Forrc einer Schleife den Strömungsmittel ergeben. mit einer Kontaktkreuzungsstelle 42 ausgebildet ist,

F i g. 1 zeigt eine Kelvin-Brücke, die an eine beheizte wobei die Schleife als eine kurzgeschlossene Sekundär-Rohrleitung angeschaltet ist. Wenn kein strömendes wicklung dient so daß die Leitung in der gleichen Weise Medium durch die Rohrleitung fließt und die Brücke wie im Falle der Anordnung nach Fig.2 aufgeheizt abgeglichen ist gilt folgende Beziehung: 35 wird. Sind die Werte n, r₂ <x und β gleich und ist die

Kelvin-Brücke 44 an im Abstand versetzte Stellen A-D längs der Schleife angeschlossen, wobei /■«»/> in einer

JL = Ü + _ $ JL - £.. Nichtdurchflußbedingung ist haben die Stellen //und F

r r₂ r a+ß+d r₇ β das gleiche Potential. Ein StrömungsmitHdurchfluß

40 durch die Schleife beeinflußt r, und r in unterschiedlicher Weise, wodurch die Brücke außer Abgleich gerät

Wenn und -in Ausschlag am Meßgerät M erzielt wird. Wenn

das Meßgerät phasenempfindlich ist, ergibt dieser Ausschlag ein Maß sowohl für die Größe des Strömt ₌ £. 45 mungsmitteldurchflusses als auch für die Richtung des T₁ β ' Durchflusses.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Spannungen, die sich aus dem Durchfluß ergeben, Patentansprüche: festgestellt werden.

Ferner sind Thermoelementschaltungen zum Fest-

t. Strömungsmitteldurchflußmesser mit einer stellen der Temperaturänderungen in einer beheizten elektrisch und thermisch leitenden Rohrleitung, die s Leitung für die Messung thermoelektrischer Spannuneinen sich in Abhängigkeit von der Temperatur gen aus der US 32 29 522 bekannt ändernden elektrischen Widerstand hat, wobei Bei diesen bekannten Anordnungen sind die thermoelektrischer Strom durch die Rohrleitung zu deren elektrischen Verbindungen durch Drähte aus einem Aufheizung geschickt wird, mit einer Widerstands- Material gebildet, die mit einer Leitung aus einem meßbrücke, die an die Leitung an im Abstand io anderen Material verbunden sind, das so gewähl; ist, daß versetzten Punkten längs der Leitung derart an der Verbindungsstelle eine nutzbare thermoelektriangeschlossen ist, daß zwei Leitungsabschnitte sehe EMK erzeugt wird. Durchflußmesser dieser Art festgelegt werden, die Widerstandselemente der sind jedoch auf solche Materialien beschränkt die Brücke bilden, deren Widerstand sich in Abhängig- brauchbare thermoelektrische Eigenschaften haben. Ein keit von der entsprechenden Temperatur ändert, is zusätzlicher Nachteil besteht darin, daß solche Durchwobei Strömungsmittel durch die Leitung geführt flußmesser einen thermoelektrischen Gleichstromauswird, um Temperatur und Widerstand der Leitung zu gang erzeugen, der wesentlich schwieriger zu verstärverändern, so daß der Abgleich der Brücke erreicht ken ist als ein Wechselstromausgang, wird, und mit einem Meßgerät, das mit der Brücke so Aus der US 38 18 758 ist eine weitere Methode zur

verbunden ist daß der Abgleichzustand der Bracke 20 Bestimmung des Strömungsmitteldurchflusses in einer angezeigt w'vd, dadurch gekennzeichnet, beheizten Rohrleitung zur Messung des Widerstandes daß die Brücke (26,44) elektrisch an vier Punkten (A, der Leitung selbst bekannt Hierbei wird die Änderung B, C, D) längs der von dem Strömungsmittel des Widerstandes einer beheizten Leitung, der sich aus durchflossenen Leitung angeschlossen ist, derart, dem Strömungsmitteldurchfluß durch die Leitung daß die Punkte zwei im Abstand versetzte 25 ergibt, mit Hilfe einer Wheatstone'schen Brückenschal-Leitungsabschnitte (r, /-,^bilden, welche Widerstands- tung angezeigt die mit einer Stelle auf der Rohrleitung elemente der Brücke darstellen, deren Widerstands- verbunden ist Die Widerstandsänderungen sind dabei wert sich als Funktion ihrer jeweiligen Temperatur eine Funktion der Dujchflußgeschwindigkeit, so daß das verändert Ansprechen der Brücke auf Widerstandsänderungen
2. Strömungsmitteldurchflußmesser nach An- 30 zur Messung des Durchflusses verwendet wird, spruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Brücke Die Änderungen des Widerstandes einer beheizten (26,44) eine Doppelbrücke ist Rohrleitung, die sich aus dem Strömungsmitteldurchfluß
3. Strömungsmitteldurchflußmesser nach An- durch die Leitung ergeben, sind jedoch gering und über spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die die Leitungslänge nicht gleichförmig. Infolgedessen Rohrleitung (20) zn ihrei. Enden mit einer elektrisch 35 mißt eine Wheatstone'sche Brücke, die an eine einzige und thermisch leitenden Wärni senke (22) verbun- Stelle längs der Rohrleitung gelegt ist, die gesamte den ist Widerstandsänderung der Rohrleitung, wodurch eine
4. Strömungsmitteldurchflußmesser nach einem Messung der mittleren Widerstandsänderung pro der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet daß Durchflußeinheit anstelle der maximalen Änderung das Meßgerät (A/^ phasenempfindlich ausgebildet ist ⁴⁰ erhalten wird. Somit ist die Wheaftone'sche Brückenum die Richtung des Strömungsmittelflusses in der messung ungenau.

Rohrleitung (20,40) anzuzeigen. Schließlich ist aus der DE-AS 19 26 509 ein Durch

flußmesser der gattungsgemäßen Art bekannt bei dem zwei Leitungsabschnitte in bifilarer Ausführung vorge-

45 sehen sind, die Widerstandselement der Brücke sind.

Hierbei ist die bifilare Meßkapillare mit ihrem Eingang und ihrem Ausgang auf gleiches Potential gelegt; dies

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmit- stellt einen Brückendiagonalpunkt dar. Am Umlenkteldurchflußmesser mit einer elektrisch und thermisch punkt der beiden bifilaren Teilstücke der Meßkapillare leitenden Rohrleitung, die einen sich in Abhängigkeit 50 ist eine Vergleichskapillare angeschlossen. Der Diagovon der Temperatur ändernden elektrischen Wider- nalpunkt der Brückenschaltung stellt einen weiteren stand hat, wobei elektrischer Strom durch die Anschluß dar und ein dritter Diagonalpunkt ist das Rohrleitung zu deren Aufheizung geschickt wird, mit blinde Ende der Vergleichskapillare. Die beiden einer Widerstandsmeßbrücke, die an die Leitung an im Leitungsabschnitte sind hierbei unmittelbar aneinander Abstand versetzten Punkten längs der Leitung derart 55 anschließend und ineinander übergehend ausgebildet angeschlossen ist, daß zwei Leitungsabschnitte festge- Eine derartige Anordnung ergibt eine nichtausreichend legt werden, die Widerstandselemente der Brücke genaue Messung für geringe Widerstandswerte, bilden, deren Widerstand sich in Abhängigkeit von der Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen entsprechenden Temperatur ändert, wobei Strömungs- Durchfluß*messer in der Weise zu verbessern, daß sehr mittel durch die Leitung geführt wird, um Temperatur so geringe Widerstandswerte mit hoher Genauigkeit und Widerstand der Leitung zu verändern, so daß der gemessen werden können und daß ferner gewährleistet Abgleich der Brücke erreicht wird, und mit einem ist, den Widerstand eines Leitungsabschnittes zu Meßgerät, das mit der Brücke so verbunden ist daß der messen.

Abgleichzustand der Brücke angezeigt wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß

Aus der US 31 81 357 ist es bekannt ein Thermoele- 65 die Brücke elektrisch an vier Punkten längs der von dem ment mit einer beheizten Leitung zu verbinden, um den Strömungsmittel durchflossenen Leitung angeschlossen Durchfluß des Strömungsmittels durch die Leitung zu ist, derart, daß die Punkte zwei im Abstand versetzte messen, indem Änderungen der thermoelektrischen Leitungsabschnitte bilden, welche Widerstandselemente