DE2922266A1 - FLOW METER FOR FLUID - Google Patents
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Description
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• : -"" PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-PETER GAUGER• : - "" PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-PETER GAUGER
TAL 71VAL 71
8000 MÜNCHEN 2 TELEFON 089/297363 PRIVAT: 089/936241 TELEGRAMMADRESSE/CABLE ADDRESS8000 MUNICH 2 TELEPHONE 089/297363 PRIVATE: 089/936241 TELEGRAM ADDRESS / CABLE ADDRESS
betreff: Anwaltsakte: Lit-2782subject: Attorney's file: Lit-2782
LITRE METER LIMITED, GREAT MISSENDEN, BUCKINGHAMSHIRE (ENGLAND)LITER METER LIMITED, GREAT MISSENDEN, BUCKINGHAMSHIRE (ENGLAND)
Strömungsmesser für FluideFlow meter for fluids
Zur Messung der Strömungsrate von Fluiden, wie beispielsweise Abwässern, die dabei auch Feststoffe auch verschiedener Konsistenz enthalten können, werden bis jetzt im allgemeinen vergleichsweise primitive Messmethoden angewandt. Bei der am häufigsten angewandten Messmethode wird einmal der maßgebliche Strömungsquerschnitt des Rohres oder Kanals jeweils einzeln ausgemessen, der von dem Fluid durchströmt wird, und separat dazu wird die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ständig gemessen, womit zwei entsprechende variable Rechengrößen erhalten werden, aus denen dann mittels entsprechender Formeln die jeweilige Strömungsrate ermittelt werden kann. Abgesehen von dem Aufwand, der mithin bei die-For measuring the flow rate of fluids such as Wastewater, which can also contain solids of different consistencies, has been used in general up to now comparatively primitive measurement methods were used. The most frequently used measurement method is once the relevant flow cross-section of the pipe or channel measured individually, through which the fluid flows is, and separately, the flow rate of the fluid is constantly measured, which two corresponding variables Calculated variables are obtained from which the respective flow rate is then determined using appropriate formulas can be. Apart from the effort that is
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der Meßmethode doch ziemlich beachtlich ist, ist insoweit noch ein besonderer Nachteil erkennbar, daß die Gewinnung der beiden Rechengrößen eine unmittelbare körperliche Berührung mit den Fluiden erfordert, was beispielsweise bei übel riechenden Abwässern doch sehr unangenehm ist.the measuring method is quite considerable, a particular disadvantage is recognizable that the extraction of the two calculation variables requires direct physical contact with the fluids, which is the case, for example, with foul-smelling sewage is very unpleasant.
Der Erfindung hat folglich die Aufgabe zu Grunde gelegen, einen zur Bestimmung der Strömungsrate geeigneten Strömungsmesser für Fluide bereitzustellen, der bei einfachem Aufbau die beiden dafür maßgeblichen Rechengrößen auch von einer bezüglich des Meßortes fernen Stelle aus ermitteln läßt, so daß damit die Strömungsrate in entsprechender Weise wie bei der bekannten Meßmethode bestimmt werden kann.The invention was therefore based on the object of providing a flow meter suitable for determining the flow rate for fluids, which, with a simple structure, also includes the two relevant calculation variables from can be determined from a remote location with respect to the measurement location, so that the flow rate in a corresponding manner as can be determined with the known measuring method.
Nach der Erfindung ist demgemäß ein Strömungsmesser für Fluide bereitgestellt, der eine mit einem zur Geschwindigkeitsmessung ausgebildeten Meßkopf versehene Sonde umfaßt, die eine bezüglich des jeweils zu messenden Fluids relativ bewegliche Anordnung aufweist und mit einem Detektor gekoppelt ist, der zur Bestimmung des von dem Fluid durchströmten Rohr- oder Kanalquerschnitts in Abhängigkeit von der wechselnden Eintauchtiefe der Sonde ausgebildet ist.According to the invention there is accordingly provided a fluid flow meter having a speed measurement device formed measuring head comprises probe which is relative to the respective fluid to be measured having a movable arrangement and is coupled to a detector which is used to determine the flow through which the fluid flows Pipe or channel cross-section is formed depending on the changing depth of immersion of the probe.
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen eines solchen Strömungsmessers für Fluide sind in den weiteren Ansprüchen erfaßt.Further advantageous and expedient designs of such a flow meter for fluids are given in the further Claims recorded.
Ein Ausführungsbeispiel eines Strömungsmessers für Fluide gemäß Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of a flow meter for fluids according to the invention is shown schematically in the drawing and is described in more detail below. It shows
Fig. 1 eine Schemadarstellung des Strömungsmessers und Fig. 1 is a schematic representation of the flow meter and
Fig. 2 Schemadarstellungen verschiedener Strömungsquerschnitte, die für den Strömungsmesser gemäß Fig.1 in Betracht kommen.Fig. 2 Schematic representations of various flow cross-sections that are used for the flow meter according to Fig.1 come into consideration.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Der Strömungsmesser umfaßt ein Gehäuse 1, das zur Aufnahme einer Sonde 2 in einer höhenveränderlichen Anordnung ausgebildet ist. Die Sonde 2 ist für diesen Zweck mittels einer geeigneten Halterung an einer Spindel 3 befestigt, die mittels eines Umschaltmotors 6 reversibel antreibbar ist, womit die Sonde 2 also in der einen Drehrichtung der Spindel 3 aufwärts und in der anderen Drehrichtung abwärts bewegt wird.The flow meter comprises a housing 1 for receiving a probe 2 is formed in a height-adjustable arrangement. The probe 2 is for this purpose by means of a suitable holder attached to a spindle 3, which is reversibly drivable by means of a reversing motor 6, whereby the probe 2 thus moves upwards in one direction of rotation of the spindle 3 and downwards in the other direction of rotation will.
Die Sonde 2 ist über ein Loch 4 im Boden des Gehäuses 1 ausschiebbar, um so für eine Geschwindigkeitsmessung in das ein Rohr, einen Kanal oder einen sonstigen Strömungsweg durchströmende Fluid 5 eingetaucht zu werden. Damit das bei dem Rückzug aus dem Fluid 5 an der Sonde 2 evtl. noch anhaftende Fluid nicht in das Gehäuse 1 hineinbefördert wird, ist dessen Bodenloch 4 zweckmäßig mit einer Abstreifdichtung 8 versehen, die folglich alles an der Sonde 2 noch anhaftende Fluid abstreift, wenn die Sonde nach Abschluß einer Geschwindigkeitsmessung in das Gehäuse 1 zurückbewegt wird.The probe 2 can be pushed out through a hole 4 in the bottom of the housing 1 in order to be able to measure the speed in to be immersed in the fluid 5 flowing through a pipe, a channel or some other flow path. In order to the fluid which may still adhere to the probe 2 when it is withdrawn from the fluid 5 is not conveyed into the housing 1 is, the bottom hole 4 is expediently provided with a wiper seal 8, which consequently everything on the probe 2 wipes off any fluid that is still adhering when the probe enters the housing 1 after a speed measurement has been completed is moved back.
Die Sonde 2 ist als ein länglicher Hohlkörper ausgebildet, in dessen Eintauchspitze ein zur Geschwindigkeitsmessung eingerichteter Meßkopf 9 untergebracht ist. Als Meßkopf wird bevorzugt ein Ultraschall-Erzeuger eingesetzt, der mithin die Geschwindigkeitsmessung mittels des Doppier-Effekts erlaubt. Weiterhin nimmt diese Eintauchspitze der Sonde 2 einen Temperaturfühler 16 auf, um damit auch die Temperatur des Fluids messen zu können, wobei zusätzlich oder alternativ auch noch andere Sensoren in dieser Eintauchspitze der Sonde 2 untergebracht sein können, um damit weitere variable Größen ermitteln zu können.The probe 2 is designed as an elongated hollow body, a measuring head 9 set up for speed measurement is housed in its immersion tip. As a measuring head an ultrasonic generator is preferably used, which consequently measures the speed by means of the Dopper effect permitted. Furthermore, this immersion tip of the probe 2 receives a temperature sensor 16 so that the To be able to measure the temperature of the fluid, additionally or alternatively also other sensors in this immersion tip the probe 2 can be accommodated in order to be able to determine further variable sizes.
Zur Steuerung des Motors 6, der ein Hydraulik- oder Elektromotor sein kann, ist in dem Gehäuse 1 eine geeignete Steuereinrichtung 7 untergebracht. Die Steuereinrichtung 7 steuert den Motor 6 resp. den Antrieb der Spindel 3 für einen Bewegungszyklus der Sonde 2 über beispielsweise fünfTo control the motor 6, which is a hydraulic or electric motor can be, a suitable control device 7 is housed in the housing 1. The control device 7 controls the motor 6, respectively. the drive of the spindle 3 for a movement cycle of the probe 2 over, for example, five
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Hinuten oder jede beliebig andere Zeit, wobei dann am oberen Ende der Sonde 2 noch angebrachte Detektoren 1o die Markierungen 12 auf einer längs der Bahn dieser Detektoren innerhalb des Gehäuses 1 noch angeordneten Meßkarte 11 abtasten. Die einzelnen Markierungen 12 auf der Meßkarte 11 sind bestimmend für verschiedene Strömungsquerschnitte, so daß folglich mit der Auf- und Abwärtsbewegung der Sonde 2 der einer jeweiligen Höhenstellung ihrer Eintauchspitze entsprechende Strömungsquerschnitt durch einen bestreffenden Detektor 1o im Zusammenwirken mit der betreffenden Markierung 12 auf der Meßkarte 11 bestimmbar ist. Die Markierungen 12 auf der Meßkarte 11 legen also, mit anderen Worten, den gesamten lichten Querschnitt des von dem Fluid durchströmten Rohrs oder Kanals im Umfang wesensbestimmender Meßpunkte fest, die mittels der an der Sonde 2 angeordneten Detektoren 1o in Abhängigkeit von der Relativstellung der Eintauchspitze der Sonde abgefühlt werden. Damit kann folglich der von dem Fluid durchströmte Rohr- oder Kanalquerschnitt in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe der Sonde in das Fluid 5 bestimmt werden, während unabhängig davon mittels des Meßkopfes 9 eine Geschwindigkeitsmessung vorgenommen wird. Mithin ist die Ermittlung dieser beiden Rechengrößen auch völlig unproblematisch auch bei komplizierteren Querschnittsformen des Strömungsweges, weil die Markierungen 12 auf der Meßkarte 11 für einen runden Strömungsquerschnitt 13, einen etwa eiförmigen Strömungsquerschnitt 14, einen rechteckigen oder quadratischen Strömungsquerschnitt 15 oder jeden anderen beliebigen Strömungsquerschnitt nur entsprechend angepaßt werden müssen. Daneben kann die Meßkarte 11 auch noch für andere Markierungen oder Daten benutzt werden, die für eine solche Strömungsmessung resp. die mittels des Meßkopfes 9 ermöglichte Geschwindigkeitsmessung interessieren oder/und die Rückschlüsse erlauben auf die Konsistenz des Fluids in Abhängigkeit von der wechselnden Eintauchtiefe der Sonde.Hinuten or any other time, then on Upper end of the probe 2 detectors 1o still attached, the markings 12 on a along the path of these detectors Scan the measuring card 11 still arranged within the housing 1. The individual markings 12 on the Measurement card 11 are decisive for different flow cross-sections, so that consequently with the upward and downward movement of the probe 2 through the flow cross-section corresponding to a respective height position of its immersion tip a relevant detector 1o in cooperation with the relevant marking 12 on the measuring card 11 can be determined. The markings 12 on the measuring card 11 thus place in other words, the entire clear cross section of the pipe or channel through which the fluid flows in the circumference essential measuring points fixed, which by means of the detectors arranged on the probe 2 1o as a function of the Relative position of the immersion tip of the probe can be sensed. Consequently, the fluid through which the fluid flows Pipe or channel cross-section can be determined as a function of the immersion depth of the probe in the fluid 5, while independently of this, a speed measurement by means of the measuring head 9 is made. The determination of these two calculation variables is therefore also completely unproblematic even with more complicated cross-sectional shapes of the flow path, because the markings 12 on the measurement card 11 for a round flow cross-section 13, an approximately egg-shaped flow cross section 14, a rectangular or square flow cross section 15 or any other any flow cross-section only need to be adapted accordingly. In addition, the measuring card 11 can also are still used for other markings or data, respectively, for such a flow measurement. the means of the measuring head 9 enabled speed measurement interest and / or allow conclusions on the Consistency of the fluid depending on the changing depth of immersion of the probe.
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Was die Ausbildung der Sonde 2 anbetrifft, so sind dafür verschiedene Ausführungsformen denkbar, abhängig vorrangig davon, welches spezielle oder mehr ausschließliche bzw. mehr generelle Einsatzgebiet für den Strömungsmesser vorgesehen ist. Die Sonde 2 muß folglich nicht zwingend als ein länglicher Hohlkörper vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts ausgebildet werden, vielmehr kann insoweit auch eine Anpassung an die hauptsächliche Querschnittsform des Strömungsweges vorgesehen sein, für den ein solcher Strömungsmesser dabei ausschließlich vorgesehen ist. Auch kann anstelle des motorischen Antriebes und der Spindel eine Teleskopausführung verwirklicht sein, die folglich ebenfalls eine eher stufenlose Bewegung der Sonde erlaubt. Auch die Anordnung der Detektoren 1o kann anders gewählt sein, um beispielsweise eine raumsparendere Geräteausführung zu erhalten, so beispielsweise mit einer Anordnung dieser Detektoren im Hohlraum der Sonde oder mit ihrer Anordnung an der Antriebsspindel.As far as the design of the probe 2 is concerned, various embodiments are conceivable, depending on the priority of which special or more exclusive or more general area of application is intended for the flow meter is. The probe 2 therefore does not necessarily have to be an elongated hollow body, preferably of circular cross-section rather, an adaptation to the main cross-sectional shape of the flow path can also be made in this respect be provided, for which such a flow meter is provided exclusively. Also can instead of the motor drive and the spindle can be realized in a telescopic version, which consequently also has a rather stepless movement of the probe is allowed. The arrangement of the detectors 1o can also be selected differently, for example to obtain a more space-saving device design, for example with an arrangement of these detectors in the cavity of the probe or with its arrangement on the drive spindle.
Wird ein solcher Strömungsmesser beispielsweise zur Bestimmung der Strömungsrate von Abwässern genutzt, dann wird der Strömungsmesser über dem Einstiegloch zu dem betreffenden Abwasserkanal angeordnet. Es kann folglich an diesem Meßort die Sonde 2 für ein Eintauchen in das den Abwasserkanal durchströmende Abwasser ausgefahren werden, ohne daß es dafür erforderlich wäre, in das Einstiegloch einzusteigen. Bei diesem Ausfahren der Sonde kann dabei dann zunächst festgestellt werden, daß beispielsweise nicht der gesamte Strömungsquerschnitt des Abwasserkanals gefüllt ist, indem dann die mit dem Meßkopf 9 auf Grund des Doppler-Effekts vermittelte Differenzantwort anfällt. Der Strömungsmesser wird mithin dabei primär dafür genutzt, die Füllhöhe des Abwasserkanals zu ermitteln, ohne daß es dafür einer gesonderten Messung unter Verwendung eines anderen Gerätes bedarf. Sobald die Sonde dann in das Abwasser eintaucht, wird mit der eigentlichen Geschwindigkeitsmeesung begonnen, indem beispielsweise in gleichbleibenden Abstän-If such a flow meter is used, for example, to determine the flow rate of sewage, then the flow meter is arranged above the manhole to the sewer in question. It can therefore be due to this Measurement location, the probe 2 for immersion in the sewage flowing through the sewer can be extended without it would be necessary to get into the manhole. With this extension of the probe can then initially be found that, for example, the entire flow cross-section of the sewer is not filled is by then with the measuring head 9 due to the Doppler effect mediated differential response occurs. The flow meter is therefore primarily used for the To determine the fill level of the sewer without the need for a separate measurement using another Device needs. As soon as the probe is then immersed in the wastewater, the actual speed measurement begins started by, for example, at constant intervals
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den von jeweils einem Zentimeter der Ultraschall-Erzeuger des Meßkopfes 9 für eine Geschwindigkeitsmessung mittels des Doppler-Effekts genutzt wird. Wenn diese Geschwindigkeitsmessung über die volle Tiefe abgeschlossen ist, wird dann die Sonde 2 wieder zurückgezogen, wobei die an dem Bodenloch 4 angeordnete Abstreifdichtung 8 dann alles an der Sonde noch anhaftende Abwasser abstreift. Mittels des Strömungsmessers sind folglich entsprechend schnell und einfach gute und schlechte Geschwindigkeitsprofile erfaßbar und folglich entsprechend schnell geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen, um optimale Strömungsraten zu erhalten, für deren Gewinnung ggf. auch noch andere Einflußgrößen bestimmend sein können, die dann gleichfalls mittels entsprechender Sensoren in einer Anordnung in der Eintauchspitze der Sonde entsprechend einfach erfaßbar sind.the one centimeter each of the ultrasonic generator of the measuring head 9 for a speed measurement by means of the Doppler effect is used. When this full depth speed measurement is completed, will then the probe 2 is withdrawn again, the wiper seal 8 arranged at the bottom hole 4 then turning everything on the probe removes any sewage that is still adhering to it. The flow meter is therefore correspondingly fast and it is easy to detect good and bad speed profiles and consequently to quickly take suitable countermeasures in order to achieve optimal flow rates obtained, for the extraction of which other influencing variables may also be decisive, which then likewise can be easily detected by means of appropriate sensors in an arrangement in the immersion tip of the probe are.
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Claims (7)
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