DE2840993C2

DE2840993C2 - Vorrichtung zum Messen des Durchflusses von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2840993C2
Application number: DE2840993A
Authority: DE
Inventors: Per Svante Lidingö Bahrton
Original assignee: FLUID INVENTOR SWEDISH STOCK Co STOCKSUND SE AB
Current assignee: FLUID INVENTOR SWEDISH STOCK Co STOCKSUND SE AB
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1984-06-28
Also published as: FR2404203A1; DE2840993A1; US4167873A; GB2006431B; CA1103954A; GB2006431A; SE7710745L; SE408094B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Durchflusses von Flüssigkeiten mit einem Fluidikator, in welchem eine Schwingung mit einer von der Durchfltißgeschwindigkeil der jeweiligen Flüssigkeit abhängigen Frequenz durch eine Querverbindung zwischen seinen Steueröffnungen erregt wird, wobei stromaufwärts einer zwischen den Steueröffnungen gelegenen Steuerkammer eine mundsiückartige Verengung und stromabwärts ein cr.slcr Bereich, in dem die Flüssigkeitsströmungen in Abhängigkeit von den im Fluidiktor herrschenden Druck- und Strömlings-Verhältnissen entweder nach der einen oder nach der t>^r> anderen Seite gerichtet sind, sowie stromabwärts des ersten /ur Schwingungsankopplung ein weiterer /weiter Bereich angeordnet sind, in dem an einer Strömlingsablenkungsstelle mit einem Abstand voneinander, vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung angeordnete Mündungen für eine sie verbindende Leitung mit einem Teil einer druckempfindlichen Meßanordnung vorhanden s'nd.

Auch wenn die vorliegende Erfindung sowohl b°i Gasen als auch Flüssigkeiten angewandt werden kann, soll in der nachstehenden Beschreibung die Anwendung auf flüssige Stoffe dargestellt werden.

Es sind bereits durch die DE-OS 22 31 605 und 20 51804 Durchflußmesser für Flüssigkeiten bekannt, die die im Vorstehenden genannten Merkmale aufweisen, bei denen jedoch die Verbindungsleitung durch den Strömungsteiler offen ist und 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 Verbindungslcitung zu leiten, wobei jedoch eine Einschränkung des Meßbereiches zu geringeren Durchflußgeschwindigkeiten in Kauf genommen werden muß.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anweisung über eine Vorrichtung zum Messen des Durchflusses eines flüssigen Stoffes zu geben, bei der die Drosselungen in den Auslaufkanälen vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß sich in der Leitung zwischen den Mündungen ein Metallgegenstand befindet, der infolge von in der Leitung auftretenden Druckunterschieden nach der einen oder anderen Seite hin verschiebbar ist. 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 ein Raumgewichi zugeteilt werden, das dem Raumgewicht der Flüssigkeit entspricht oder im wesentlichen entspricht, se daß 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.

Es wird damit ein gleichmäßiger und kontrollierbarer Strom im Fluidiktor gewährleistet, mit dem Ergebnis, daß das lineare Verhältnis zwischen Frequenz und Strom erweitert wird und das Strömungsbild in der Frequenzabfühlungsvorrichtung die Strömung stromaufwärts im Fluidiktoroszillator nicht beeinflußt, d. h. in dem Bereich, in welchem sich die mundstückartige Verengung und Steuerkammer befinden.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzip der Vorrichtung zum Messen des Durchflusses.

Fig. 2 ein Rohrteil mit einer Drosselstelle, wodurch dem in Fig.3 gezeigten Fluidikton nur ein Teilstrom des Gesamtstromes zugeführt wird,

Fig. 3 einen Fluidiktor mit derjenigen Fläche nach oben, die zum Zusammenwirken mit einer Fläche in F i g. 2 gezeigten ebenen Fläche vorgesehen ist,

F i g. 4 den Fludiktor mit der in F i g. 2 gezeigten ebenen Flache zusammenwirkend,

F i g. 5 im Schnitt eine am Fluidiktor gem. F i g. 4 angebrachte Abfühlvorrichtung,

F i g. b eine aus zwei Hälften bestehende Kugel.

Die Vorrichtung zum Messen des Durchflusses eines flüssigen Stoffes bedient sich eines Fluidiktors 1, wcl-

eher durch eine Querverbindung 2 zwischen Steuerkammern 3 bzw. 4 als ein selbstschwingender Oszillator ausgebildet ist Die Oszillatorfrequenz ist abhängig von der Durchflußgeschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit, welche in einem Raum 5 eintritt, durch eine Verengung 6,7 fließt, vorbei an den Steuerkammern 3 bzw. 4, und :in einen ersten Bereich 8, dann in einen zweiten Bereich 9 und schließlich zu einem Auslauf 10. Aus F i g. 1 geht somit hervor, daß der Fluidiktor ein stromaufwärts von den Steuerkammern 3 und 4 vorhandenes Mundstück in Form der Verengung 6,7 aufweist, sowie den stromabwärts der Steuerkammern gelegenen ersten Bereich 8. Innerha'b 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. In diesem Bereich 8 kann auch wahl-, wenn nicht notwendigerweise, ein Strömungsteiler 11 eingeführt sein. Im vorliegenden Fall entspricht die Länge dtj Umfangs des Strömungsteilers ungefähr der Breite der Verengung 6,7-, der Strömungsteiler kann aber ohne weiteres langer sein. Von Bedeutung für eine rückwirkungsarme Auskopplung der Schwingung ist der stromabwärts dieses ersten Bereiches liegende weitere zweite Bereich 9. Ohne Strömungsteiler im Fluidiktor tritt in diesem zweiten Bereich eine Auflösung der Strömung an der von der Wandpartie abgewandten Seite auf. Mit Strömungsteiler im Fluidiktor vermischen sich in diesem zweiten Bereich, gerade im Augenblick des Umwechseins von einem Auslaufkanal zum anderen Auslaufkanal, die beiden Strömungen, die von beiden Seiten des Strömungsteilers kommen, zu einer gemeinsamen Strömung.

An einer Ablenkungsstelle der Strömung sind, besonders im zweiten Bereich 9, im Abstand voneinander, vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung verlaufende Mündungen 12,13 für eine Querverbindung 14,15 vorgesehen. In dieser Leitung 14,15 ist eine druckempfindliche Vorrichtung 16 eingeführt, die ein dem Meßresultat entsprechendes Signal erzeugen soll.

Die Mündungen 12, 13 befinden sich dicht an Ablenkungsstellen der Strömung jeweils in Ecken, wodurch eine Druckdifferenz erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel hat diese Ecke die Form einer leichten Verengung 17, 18, die sich unmittelbar stromaufwärts im weiteren zweiten Bereich 9 befindet. Die Mündungen 12 und 13 können außerdem mit einem der Strömungslange im ersten Bereich 8 entsprechenden und/oder im wesentlichen entsprechenden Abstand stromabwärts vom ersten Bereich 8 liegen.

In der Leitung 14, 15 zwischen den Mündungen 12 und 13 befindet sich ein zu der Druckfühlervorrichtung 16 gehörender Metallgegenstand 20. Der Metallgegenstand 20 ist infolge der in den Leitungen 14, 15 auftretenden Druckunterschiede je nachdem ob der Strömung der Durchgang durch den Bereich 8a und Sb gewährt ist, nach der einen oder anderen Seite verschiebbar. Die Verschiebung des Metallgegenstandcs 20 ist zwischen in Fig. 1 gezeigten Anschlägen 21 möglich und wird von einem induktiven Geber 22 abgefühlt.

Der Geber 22 steht über eine elektrische Leitung 23 mit einer den Meßwert registrierenden und/oder anzeigenden Vorrichtung 24 an und für sich bekannter Konstruktion in Verbindung(F i g. 5).

Der Metallgegenstand 20 hat ein Raumgewicht, das dem Raumgewichl des flüssigen Stoffes, der die Leitungen 14, 15 erfüllt, entspricht oder im wesentlichen entspricht. Der Metallgegenstand 20 soll aus einem Hohlkörper, vorzugsweise einer Hohlkugel bestehen. Der Hohlkörper 20 kann dabei aus zwei Teilen 20a, 206 zusammengefügt sein, die beispielsweise auf berehs bekannte Weise miteinander verbunden sind. Durch Anpassung der Wandstärke an das äußere Volumen der

Kugel ist es möglich, teils die Größe der Kugel, teils die Materialwandstärke der Kugel so zu wählen, daß deren Raumgewicht mit dem Raumgewicht des flüssigen Stoffes übereinstimmt, oder im wesentlichen übereinstimmt. In F i g. 2 wird ein Rohr gezeigt, durch welches ein

to Gesamtstrom »S« hindurchfließt. im Inneren des Rohres 30, welches mit Flanschen 31 und 32 versehen ist, ist eine Verengung 33 vorhanden, welche bewirkt, daß ein Teilsirom einem Rohr 34 zugeführt wird, um danach durch das Rohr 35 abzufließen. Die Rohre 34 und 35 münden aus auf einer flachen Platte, gegen welche die sichtbare Fläche des Fluidiktors in F i g. 3 anliegen soll. Das Rohr 34 steht mit dem Einlaufkanal 5 in Verbindung, wodurch diesem Teilstrom der Durchfluß durch das Mundstück 6, 7 des Fluidiktors ermöglicht wird und außerdem die Strömung in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in den Steuerkammern 3 und 4, sowie dem Druckverhältnis im Kanal 2 entweder nach rechts zum Teil 8a oder nach links zum Teil Sb gelenkt werden kann. Der im zweiten Bereich 9 entstehende Druckunterschied wird über Mündungen 12 und 13 abgefühlt, bevor der Teilstrom durch den Auslauf 10 und die Leitung 35 in das Rohr 30 zurückfließt.

In F i g. 4 wird gezeigt, daß die Mündungen 12 und 13 mit einer Abfühlvorrichtung 40 zusammenwirken, was auch im Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig.5 erkennbar ist.

Aus F i g. 5 geht hervor, daß die Abfühlvorrichtung 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 und die Mündung 13 mit dem Rohr 15; beide bilden eine Kammer 15a. in welcher die Kugel 20 untergebracht ist. Die Kugel 20 kann sich entweder in Richtung einer Wandung 14' für die Leitung 14 oder in Richtung eines O-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 22 in elektrischer Verbindung mit der Meßvorrichtung 24, deren Beschaffenheit keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung darstellt und daher nicht näher beschrieben wird.

In F i g. 6 wird gezeigt, wie die Kugel 20 aus den zwei Teilen 20a und 20£> beschaffen sein kann. Beide Teile bestehen aus Halbkugeln, die auf bereits bekannte Weise miteinander verbunden sind.
Es soll noch erwähnt werden, daß der induktive Geber 22 Impulse auf die Leitung 23 abgibt und diese Impulse in der Meßvorrichtung 24 per Zeiteinheit abgelesen werden. Da die Zahl der Impulse per Zeiteinheit direkt proportional zum Teilstrom durch die Rohre 34 und 35 ist und dieser Teilstrom wegen der Verengung 33

bo direkt proportional zum Gasstrom »S« ist, kann man mit der Meßvorrichtung 24 den Durchfluß durch die Leitung "W mit großer Genauigkeit bestimmen.

Die zur Befestigung des Fluidiktors, gem. Fig. 3, auf der Platte, gem. l·" i g. 2 notwendigen Befestigungsorgabi ne sind der Deutlichkeil halber nicht gezeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen des Durchflusses von Flüssigkeiten mit einem Fluidiktor, in welchem eine Schwingung mit einer von der Durchflußgeschwindigkeit der jeweiligen Flüssigkeit abhängigen Frequenz durch eine Querverbindung zwischen seinen Steueröffnungen erregt wird, wobei stromaufwärts einer zwischen den Steueröffnungen gelegenen Steuerkammer eine mundstückartige Verengung und stromabwärts ein erster Bereich, in dem die Flüssigkeitsströmungen in Abhängigkeit von dem im Fluidiktor herrschenden Druck- oder Strömungsverhäknissen entweder nach der einen oder nach der anderen Seite gerichtet sind, sowie stromabwärts des ersten zur Schwingungsankopplung ein weiterer zweiter Bereich angeordnet sind, in dem an einer Strömungsablenkungsstelle mit einem Abstand voneinander, vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung angeordnete Mündungen für eine sie verbindende Leitung mit einem Teil einer druckempfindlichen Meßanordnung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Leitung (14, 15, 15a) zwischen den Mündungen (12, 13) als Teil der druckempfindlichen Meßanordnung (16) ein Metallgegenstand (20) befindet, der infolge der in der Leitung auftretenden Druckunterschiede und demenlsprechender Strömungen auf die eine oder die andere Seite verschiebbar ist.

2. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Wirkverbindung mit dem Metallgegenstand (20) eine Abfühlvorrichtung

(22) befindet, vorzugsweise bestehend aus einem induktiven Geber, der über eine elektrische Leitung

(23) an eine Vorrichtung (24) zum Messen und/oder Anzeigen angeschlossen ist.

3. Vorrichtung gemäß der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Metallgegenstand (20) ein Raumgewicht zugeteilt ist, das dem Raumgewicht des durchfließenden Stoffes entspricht oder im wesentlichen entspricht.

4. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallgegenstand (20) aus einem Hohlkörper, vorzugsweise einer Hohlkugel besteht.

5. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (20) aus zwei miteinander verbundenen Teilen (20a, 20b)besteht.