DE2840993A1 - Vorrichtung zum messen fluessigen stoffes - Google Patents

Vorrichtung zum messen fluessigen stoffes

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Description

Vorrichtung zum Messen flüssigen Stoffes
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen flüssigen Stoffes und dabei im besonderen auf die Art von Vorrichtungen, die sich eines Fluidistors bedienen, der als selbstschwingender Oszillator angeschlossen ist. Dieser Anschluss, welcher bewirkt, dass der Fluidistor als ein selbstschwingender Oszillator reagiert, besteht entweder aus einer Querverbindung zwischen den Kontroll- oder Steuerungskammern des Fluidistors, oder aus einer querverbindung zwischen dem Auslaufkanal und der Kontrollkammer. Die Frequenz in einem solchen selbstschwingenden Oszillator ist abhängig von der Geschwindigkeit des flüssigen Stoffes und es entsteht daraus der ausdrückliche Wunsch, den Fluidistor so zu konstruieren, dass die Frequenz direkt abhängig von der Geschwindigkeit des flüssigen Stoffes ist, und in direktem Verhältnis zu diesem in einem möglichst grossem Bereich steht. Vor allem ist es wünschenswert, diesen Bereich nach unten zu erweitern, d.h. auch für geringe Geschwindigkeiten des Stoffes.
Auch wenn die vorliegende Erfindung für sowohl Gase als auch Flüssigkeiten angewandt werden kann, soll die nachstehende Beschreibung mit flüssigem Stoff (Fluidium) verdeutlicht werden.
Ein diesem Wunsch entsprechender Fluidistor, in den Kontrollkammern stromaufwärts mit einem Mundstück versehen, gewöhnlicherweise einer Verengung, bildet stromabwärts der Kontrollkammern einen ersten Bereich, in welchem die Strömung entweder in die eine oder andere Richtung fliesst, abhängig von Druck- oder Strömungsverhältnissen, die im Oszillatorkreis auftreten. Dieser Bereich wird oft als Abflusskanäle bezeichnet, nachdem sich stromabwärts der Kontrollkammern im Fluidistor gewöhnlicherweise ein Keil oder Strahlteiler befindet, der diese
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Ablaufkanäle definiert. Jeder Fluidistor weist stromabwärts, dieses ersten Bereiches einen weiteren zweiten Bereich auf. Ohne Keil im Fluidistor geschieht in diesem Bereich eine Auflösung des Strahls an der von der Landpartie abgewandten Seite. Mit Keil im Fluidistor entsteht in diesem Bereich, im Augenblick des Umschaltens vom einen Auslaufkanal zum anderen, eine Mischung aus beiden Strömen, die von beiden Seiten des Strahlteilers kommen, in einen gemeinsamen Strahl. Es ist an und für sich bereits durch die schwedische Patentschrift 7014349 ein Durchflussmesser für Flüssigkeiten bekannt. Der genannte, früher bekannte Fluidistor enthält organe, die eine Schwingung des Fluidistors wie bei einem Oszillator, durch das Anordnen einer Querverbindung zwischen den Steuerkammern des Fluidistors ergeben. Der Fluidistor weist Auslaufkanäle auf beiden Seiten eines Strahlteilers auf und das Einführen einer differenzdruckempfindjichen Vorrichtung in eine Verbindung zwischen den Auslaufkanälen, die sich dabei irr ersten Bereich befindet, ist es möglich, mit Hilfe dieser druckempfindlichen Vorrichtung die Oszillatorfrequenz auszuwerten und dadurch auch die Geschwindigkeit des strömenden Stoffes festzustellen.
Eine Messvorrichtung für strömendes Fluidium ist besonders empfindlich bei sehr niedrigen Werten der Strömungsgeschwindigkeit und es besteht deshalb ein ausdrücklicher Wunsch, dass auch bei geringen Geschwindigkeiten des strömenden Fluidiums ein Strömungsbild durch den Fluidistor entsteht, welches nicht von der Messvorrichtung beeinflusst wird und somit ein lineares Verhältnis zwischen Frequenz und Strom beibehalten wird.
In der oben genannten schwedischen Patentschrift wird eine Vorrichtung aufgezeigt, bei der die Oszillatorfrequenz im ersten Bereich entsteht, in welchem die Strömung entweder nach der einen Seite oder nach der anderen Seite geschieht, abhängig von den im Oszillatorkreis auftretenden Druckverhältnissen. Die Einführung des Abfühlkreises in diesen ersten Bereich und die Unterbringung eines Strahlteilers hat zur Folge, dass das Strömungsbild im Fluidistor in Bezug auf das Messresultat ungünstig beeinflusst wird. Diese Tatsache wird im vorgenannten Patent dadurch verstärkt, dass die Verbindungsleitung durch den Strömungsteiler offen ist und dass ausserdem stromabwärts der genannten Verbindung im ersten Bereich in jedem der Auslaufkanäle eine Drosselung vorhanden ist. Dieses wurde in der Absicht getan, den Druckunterschied zu verstärken und eventuell einen Strom durch die Verbindungsleitung zu leiten.
Im vorgenannten schwedischen Patent müssen demzufolge Drosselungen in den Auslaufkanälen eine statische Druckdifferenz aufbauen, welche daraufhin in der Vorrichtung abgefühlt und gemessen wird. Ein Entfernen der Drosselungen im ersten
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Bereich gemäss dem schwedischen Patent würde bedeuten, dass, wenn überhaupt, nur ein geringer Druckunterschied im Verbindungskanal auftreten würde.
Nachdem der Äuslaufkanal mit einer Drosselung versehen werden muss, ist es ausserdem notwendig, dem Strahlteiler zwischen den Auslaufkanälen eine Länge einzuräumen, die wesentlich über der Mundstückbreite liegt und im Ausführungsbeispiel wurde ein Abstand von 30 mal die Breite angezeigt.
Die vorliegende Erfindung soll Anweisung über eine Vorrichtung zum Messen flüssigen Stoffes geben, bei der die zur Anwendung kommenden Druckunterschiede am Besten nicht im ersten Bereich, sondern in einem weiteren zweiten Bereich abgefühlt werden sollten. Damit können nicht nur die Drosselungen in den Auslaufkanälen vermieden werden, es wird ausserdem auch ein gleichmässiger und kontrollierbarer Strom im Fluidistor gewährleistet, mit dem Ergebnis, dass das lineare Verhältnis zwischen Frequenz und Strom erweitert wird, so, dass das StrömungsbiId in der Frequenzabfühlungsvorrichtung die Strömung nicht stromaufwärts im Fluidistoroszillator beeinflusst, d.h. in dem Bereich, in welchem sich Mundstück und Kontrollkammer befinden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls, eine Anweisung über die Möglichkeit zu geben, die Mündungen für die Querverbindung oder Leitung auf Abstand voneinander anzubringen, vorzugsweise quer zur Strömungsvorrichtung. Die Mündungen sind ausserdem über Querverbindungen miteinander verbunden, sodass in dieser Leitung eine druckempfindliche Vorrichtung eingeführt werden kann, die ein dem Messresultat entsprechendes Signal erzeugen oder auslösen kann.
Um einen messbaren Druck erzeugen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Mündungen in unmittelbarer Nähe einer Verzweigung des Strahles liegen, gewöhnlicherweise in einer Ecke, wodurch ein Druckunterschied erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel wurde dieser Ecke die Form einer leichten Verjüngung stromabwärts im weiteren zweiten Bereich gegeben. Weiter können die Mündungen sich auch auf Abstand stromabwärts des ersten Bereiches befinden, entsprechend oder im wesentlichen entsprechend der Strömungslänge im ersten Bereich. In der Querverbindung befindet sich ein Metallgegenstand, der aufgrund von in der Leitung auftretenden Druckunterschieden nach der einen oder anderen Seite hin verschiebbar ist und im-Anschluss an den Metallgegenstand befindet sich eine Abfühlanordnung, vorzugsweise ein induktiver Geber. Letzterer ist über eine elektrische Leitung an eine den Messwert registrierende und/oder anzeigende Vorrichtung angeschlossen.
Gemäss der Erfindung soll dem Metallgegenstand eine Densität zugeteilt werden die der Densität des Stoffes entspricht, oder im wesentlichen entspricht, sodass
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dadurch der Metallgegenstand auf jegliche Veränderung bei Bewegung des Stoffes in der Querverbindung reagiert. Der Metallgegenstand kann dabei vorzugsweise aus einem Hohlkörper bestehen, dessen äussere Beschaffenheit einer Kugel entspricht.
üVas in erster Linie kennzeichnend ist für eine Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung ist, wird im kennzeichnenden Teil des nachfolgenden Patentanspruches angegeben.
Eine derzeit vorgeschlagene Ausführungsform, welche die für die vorliegende Erfindung besonderen Kennzeichen aufweist, soll im näheren unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden, in der
Fig. 1 das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 ein Rohrteil zeigt, in welches ein Drosselflansch eingeführt ist und damit nur ^in Teilstrom des gesamten Flusses dem in Fig. 3 gezeigten Fluidistor zugeführt wird, Fig. 3 einen Fluidistor mit derjenigen Fläche nach oben zeigt, die zum Zusammenwirken mit einer in Fig. 2 gezeigten ebenen Fläche vorgesehen ist,
Fig. 4 den Fluidistor mit der in Fig. 2 gezeigten ebenen Fläche zusammenwirkend zeigt
Fig. 5 im Schnitt eine am Fluidistor gem. Fig. 4 angebrachte Abführvorrichtung zeigt, und
Fig. 6 eine aus zwei Hälften bestehende Kugel zeigt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auf eine Vorrichtung zum Messen flüssigen Stoffes, z.B. ein Fluidium, und bedient sich dabei eines Fluidistors 1, welcher durch eine Querverbindung 2 zwischen seinen Kontroll- oder Steuerkammern 3 bzw. 4 als ein selbstschwingender Oszillator geschaltet ist. Die Oszillatorfrequenz ist abhängig von der Geschwindigkeit des strömenden Fluidiums, welches bei Hinweisbezeichnung 5 eintritt, durch eine Verengung oder Schneiden 6, 7 fliesst, vorbei an Kontroll- oder Steuerkammern 3 bzw. 4 und einen ersten Bereich 8 in einen zweiten Bereich 9 und schliesslich zum Auslauf 10. Aus Fig. 1 geht somit hervor, dass der Fluidistor ein stromaufwärts von den Kontrollkammern 3 und 4 vorhandenes Mundstück in Form einer Verengung 6, 7 aufweist, sowie einen stromabwärts der Kontrollkammern gelegenen ersten Bereich 8. Innerhalb dieses Bereiches verläuft die Strömung so, dass sie entweder nach der einen oder anderen Seite gerichtet ist, je nach den im Oszillatorkreis auftretenden Druck- und Strömungsverhältnissen. Innerhalb dieses Bereiches ist es auch üblich, wenn nicht notwendig, einen Strömungsteiler oder Strahlenteiler 11 einzuführen.
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Im vorliegenden Fall wurde der der Länge nach verlaufende Umfang des Strahlteilers nur ungefähr der Breite der Verengung 6, 7 angepasst, der Strahlenteiler kann aber ohne weiteres langer sein. Von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist der stromabwärts dieses ersten Bereiches liegende weitere zweite Bereich 9. Ohne Keil im Fluidistor geschieht in diesem zweiten Bereich eine Auflösung des Strahls an der von der Landpartie abgewandten Seite. Mit Keil im Fluidistor entsteht in diesem zweiten Bereich, gerade im Augenblick des Umschaltens vom einen Auslaufkanal zum anderen Auslaufkanal, eine Mischung aus beiden Strömen, die von beiden Seiten des Strahlenteilers kommen, in einen gemeinsamen Strahl.
Gemäss der Erfindung sollen bei einer Abzweigung des Strahls im Abstand voneinander, vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung verlaufende Mündungen 12, 13 für eine Querverbindung bestehen. Diese sind besonders geeignet im weiteren zweiten Bereich 9. Diese Mündungen 12, 13 sind über eine Leitung 14, 15 miteinander verbunden und in dieser Leitung ist eine druckempfindliche Vorrichtung 16 eingeführt, die ein dem Messresultat entsprechendes Signal erzeugen soll.
Die Mündungen 12, 13 befinden sich dicht an einer Abzweigung des Strahls in ihren jeweiligen Ecken, wodurch eine Druckdifferenz erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel wurde dieser Ecke die Form einer leichten Verengung gegeben, die sich unmittelbar stromaufwärts in einer im weiteren zweiten Bereich 9 sich befindenden Verengung 17, 18 befindet. Die Mündungen 12 und 13 können ausserdem auf Abstand stromabwärts des ersten Bereiches 8 liegen, entsprechend und/oder im wesentlichen entsprechend der Strömungslänge im ersten Bereich 8.
In der Leitung 14 und 15 zwischen den Mündungen 12 und 13 befindet sich ein Metallgegenstand, der in der druckempfindlichen Vorrichtung enthalten ist. Diesem Metallgegenstand wurde die Hinweisbezeichnung 20 gegeben. Der Metallgegenstand ist verschiebbar nach der einen oder anderen Seite, aufgrund in den Leitungen 14, 15 auftretenden Druckunterschiede in Abhängigkeit davon, ob der Strömung der Durchgang durch den Bereich 8a oder 8b zugewährt ist. Eine Verschiebung des Metallgegenstandes ist zwischen den in der Abbildung gezeigten Anschlägen 21 möglich und wird von einem induktiven Geber abgefühlt.
Dieser induktive Geber kann beispielsweise aus einem Geber bestehen, der von Pepper V. Fuchs unter der Warenbezeichnung NJA-12GK vertrieben wird.
Dieser elektrische oder induktive Geber 22 steht über eine elektrische Leitung mit einer den Messwert registrierenden und/oder anzeigenden Vorrichtung an und für sich bekannten Konstruktion in Verbindung und hat in der vorliegenden
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Anmeldung in Fig. 5 die Hinweisbezeichnung 24 erhalten.
Dem Ketal!gegenstand 20 ist eine Densität zugeteilt, die der Densität des Stoffes?der die Leitungen 14, 15 durchströmt,entspricht, oder im wesentlichen entspricht. Der Metallgegenstand soll aus eirtern Hohlkörper, vorzugsweise einer iCugel bestehen. Der Hohlkörper kann dabei aus zwei zusammengefügten. Teilen bejtehen, die beispielsweise auf bereits bekannte weise miteinander befestigt sind. Durch Anpassung der Materialwandstärke der Kugel an das äussere Volumen ■Jer Kugel ist es möglich, teils die Grosse der Kugel,, teils die Materialwandjtärke der Kugel so zu wählen, dass deren Densität mit der Densität des Stoffes übereinstimmt oder im wesentlichen übereinstimmt.
In Fig. 2 wird ein Rohr gezeigt, durch welches ein gesamter Strom "S" zum Durchlauf gebracht wird. Im Inneren des Rohres 30, welches mit Flanschen 31 und 32 - ersehen is·':, ist eine Verengung 33 vorhanden, welche bewirkt, dass ein Teil-ε-lrom einem Rohr 34 zum Durchfluss zugeführt wird, um danach durch das Rohr 35 abzurllessen. Die Rohre 34 und 35 münden aus auf einer flachen Platte, gegen welche die sichtbare Fläche des Fluidistors in Fig. 3 anliegen seil. Das Rohr 34 steht mit dem Einlaufkanal 5 in Verbindung, wodurch diesem Teilstrom der Durchfluss durch die Mundstücke 6 und 7 des Fluidistors ermöglicht wird und ausserdem der Strahl in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in den Steuer kammern 3 und 4, sowie dem Druckverhältnis im Kanal 2 entweder nach rechts zum Teil 8a oder nach links zum Teil 8b gelenkt werden kann. Der im zweiten Bereich 9 entstehende Druckunterschied wird über Kündungen 12 und 13 abgefühlt, bevor der Stoff durch den Auslauf 10 und die Leitung 35 in das Rohr zurückfliesst.
In Fig. 3 wird gezeigt, dass die Mündungen 12 und 13 mit einer Abführvorrichtung
40 zusammenwirken, welches auch im Querschnitt in Fig. 4 entlang der Linie V-V gezeigt wird.
Aus Fig. 5 geht hervor, dass die Abführvorrichtung aus zwei Teilen 41 und 42 besteht, wobei Teil 42 mit in der Abbildung nicht gezeigten Schrauben am Teil
41 befestigt ist. Die Mündung 12 wirkt mit dem Rohr 14 zusammen, die Mündung
13 dagegen mit dem Rohr 15, beide bilden eine Kammer 15a, in welcher eine Kugel 20 untergebracht ist. Die Kugel kann sich entweder in Richtung einer Wandung 14' für die Leitung oder in Richtung eines C-Ringes 15' bewegen. Durch das Entfernen des Teiles 42 kann die Kugel in den Abschnitt 15a der Leitung in die richtige Position eingeführt werden. Der induktive Geber 22 ist in eine Öffnung 22a der Abfühlvorrichtung einführbar und kann dadurch die Lage der Kugel 20 abfühlen. Mit Hilfe der Leitung 23 steht der Geber also in elektrischer Verbindung mit einer Messvorrichtung 24, deren Beschaffenheit keinen Bestandteil der
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vorliegenden Erfindung darstellt und somit nicht näher beschrieben wird.
In Fig. 6 wird gezeigt, wie die Kugel 20 aus zwei Teilen 20a und 20b b» se na ff er. sein kann. Beide Teile sind identisch gleich und bestehen aus ilalbkuysln, die auf bereits bekannte /ileise miteinander befestigt sind.
Es sollte vielleicht auch erwähnt werden, dass dar induktive Geber 20, Pulse auf die Leitung 23 abgibt und diese Pulse in der Messvorrichtung per Zeiteinheit abgelesen werden. Nachdem die Zahl der Pulse per Zeiteinheit direkt proportional zum Teilstrom durch die Rohre 34 und 35 ist und dieser fei Istrom
seinerseits, aufgrund des Flansches 33 direkt proportional zum gesamten Strom "S" ist, kann also die Messvorrichtung 24 den Fluss in der Leitung mit grosser Genauigkeit auswerten.
Die zur Befestigung des Fluidistors, gem. Fig. 3, auf der Platte, gem. Fig. 2 notwendigen Befestigungsorgane sind der Deutlichkeit halber nicht gezeigt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend als Beispiel angeführten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgudankens Modifizierungen unterzogen werden.
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Claims (9)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum ί/iessen flüssigen otoffss unter Verwendung cinss Fluidistors, ^-' angeschlossen als selbstschwingendr.r Oszillator, dessen Frequ i>z von d'j-r Jcschwindigkeit des flüssigen Stuffes abhängig ist, stromauiwär t-, dor Kontrollkammer ein Mundstück (Schneiden) aufweisend, strorasbwörts df-r Kcr.lro] Γκη-·1-piern einen ersten Bereich aufsveisend, in welchem die-· Strömung·.-.", ent.vH-?1-nach der einen öler anderen Seite fliossen, abhängig von Druck- gü» r S-rö:nungsverhältnissen die im Gszillatorkreis auftreten, sowie einen strerabwürts dieses Bereiches gelegenen weiteren zweiten Bereich, dadurch g e k e η ;\ ζ ο i c h net, dass im Abstand voneinander, vorzugsweise quer zur itrörriungsrichtuni verlaufende Mündungen (12, 13) für einen Durchgang ap einer Ablenkung des Strahles angeordnet sind, dass diese Mündungen über sine Leitung miteinander verbunden sind and dass in dieser Leitung eine druckempfindliche Anordnung (16) vorhanden ist, die ein dem Messergebnis entsprechendes oiqn-aJ erzeugt und dass die Ablenkung stromabwärts der Kcntrollkarnmern untergebracht i^t.
2. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen sich unmittelbar stromaufwärts in einer i:i> ,"«eiteren zweiten Bereich untergebrachten Ablenkung des Strahles befinden.
3. Vorrichtung gemä'ss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeic h η e t, dass sich die Mündungen auf Abstand stromabwärts des ersten üertiches befinden, entsprechend, oder im wesentlichen entsprechend der otrömungsUinge des ersten Bereiches.
4. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Leitung zwischen den Mündungen ein Metallgegenstand befindet, der aufgrund in der Leitung auftretender Druckunterschiede und dazu
gehörenden Strömungen auf die eine oder die andere Seihe verschiebbar ist.
5. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Anschluss an den Metallgegenstand eine Abfüllvorrichtung
befindet, vorzugsweise bestehend aus einem induktiven Geber, der über eine elektrische Leitung an eine Vorrichtung zum Messen und/oder Anzeigen angeschlossen ist.
6. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Metallgegenstand eine Densität zugeteilt ist, die der Densität des Stoffes entspricht, oder dieser im wesentlichen entspricht.
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7. Vorrichtung getnäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgegenstand aus einem Hohlkörper, vorzugsweise einer Kugel besteht.
8. Vorrichtung gem'rss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper aus zwei miteinander verbundenen Teilen besteht.
9. Vorrichtung gemäss Fatentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur einer Teilströmung der gesamten Strömung der Durchgang durch den rluidistor gestattet wird.
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