DE3100777A1

DE3100777A1 - Messwertgeber zur bestimmung der druchflussmenge einer stroemenden fluessigkeit

Info

Publication number: DE3100777A1
Application number: DE19813100777
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 6300 Zug Lechner; Claudio Dipl.-El.Ing. ETH 6410 Goldau Meisser
Original assignee: Landis and Gyr AG; LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG; Landis and Gyr AG
Priority date: 1980-12-09
Filing date: 1981-01-13
Publication date: 1982-07-01
Also published as: DE3100777C2; CH648932A5

Description

Messwertgeber zur Bestimmung der Durchflussmenge einer
strömenden Flüssigkeit Messwertgeber zur Bestimmung der Durchflussmenge einer strömenden Flüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf einen Messwertgeber zur Bestimmung der Durchflussmenge einer strömenden Flüssigkeit durch Messung der mittleren Durchflussgeschwindigkeit derselben mit Hilfe von Ultraschall-Signalen der im ersten Patentanspruch angeführten Gattung.
Zur Bestimmung der Durchflussmenge einer Flüssigkeit durch ein Rohrsystem ist es bekannt, Ultraschall-Impulse durch die strömende Flüssigkeit zu senden, um aus der Laufzeit der Impulse auf die mittlere Fliessgeschwindigkeit und somit auf die Durchflussmenge schliessen zu können. Dabei erwies sich die Messung der Laufzeiten der Impulse längs eines von der Flüssigkeit durchflossenen Rohrstückes am zweckmässigsten.
Bei bekannten Messwertgebern dieser Art hängt die aufgrund der Laufzeit der Ultraschall-Impulse bestimmte Durchflussgeschwindigkeit unter anderem von den Strömungsprofilen ab, die sich im Rohr bilden und sich zum Beispiel in Funktion der Durchflussrichtung und Temperatur ändern. Diese Aenderung der Strömungsprofile hat dann zur Folge, dass die Bestimmung der mittleren Durchflussgeschwindigkei t und somit der Durchflussmenge mit Messfehlern behaftet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Messfehler bei den angeführten Messwertgebern auf ein zulässiges Minimum herabzusetzen.
Die gestellte Aufgabe ist durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst.
Durch die erfindunqsgernässe Lösung werden die Strömungsprofi te der durch das Messrohr fliessenden Flüssigkeit so beeinflusst, dass die Durchflussgeschwindigkeit derselben besser als bisher gemittelt und somit die Messfehler auf ein vernachlässigbares Minimum herabgesetzt werden können.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Messwertgebers werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen bekannten Messwertgeber im Schnitt, Fig. 2 eine erste Ausführung des Messwertgebers gemäss der Erfindung im Schnitt, Fig, 3, 4 und 5 einen Teil des Messrohres im Schnitt, einen Teil des Messrohres in der Draufsicht und einen Querschnitt durch das Messrohr gemäss der Erfindung.
Gemäss der Fig. 1 besteht die Messstrecke des im Schnitt gezeigten Messwertgebers aus zwei Anschlussköpfen 1 und 2 mit zwei grossräumige Hohlkörper bildenden Verteilerkammern 3 und 4 mit aneinander liegenden Trennwänden 5 und 6, welche die beiden Verteilerkammern 3 und 4 miteinander fest verbinden.
Ein Messrohr 7 durchdringt die Trennwände 5, 6 und liegt mit den Enden 8 bzw. 9 so weit im Innern der Verteilerkammern 3, 4, dass diese die Enden 8 und 9 des Messrohres 7 auf einer Länge allseitig umschliessen, die grösser ist als der lichte Durchmesser des Messrohres 7.
Der erste Anschlusskopf 1 weist einen Anschlussnippel 10 für einen durch einen Pfeil bezeichneten Zufluss 11 der Flüssigkeit In die Verteilerkammer 3 und der andere Anschlusskopf 2 einen weiteren Anschlussnippel 12 für einen ebenfalls durch einen Pfeil bezeichneten Abfluss 13 der Flüssigkeit aus der Verteilerkammer 4 auf. Diese Anschlussnippel 10 und 12 liegen vorteilhaft in einer gemeinsamen Achse mit einem St rnsei ten abstand A, welcher e i riem Normabstand für den Einbau von Wasser zählern in die Wasserleitung entspricht Die zu messende Flüssigkeit durchströmt vom Zufluss 11 her die erste Ver-teiler-kammer 3, dringt an der einen Stirnseite des Endes 8 in das Messrohr 7 ein, verlässt dieses an seinem anderen Ende 9, durchströmt die zweite Verteilerkammer 4 und gelangt zum Abfluss 1 3. Direkt der strömenden Flüssigkeit ausgesetzte Uebertragungsflächen 14, 15 von Messwand lern 16, 17 weisen nd E von der Stirnseite der Enden 8 und 9 des Messrohres 7 auf. Die Abstände E sind so gewählt, dass sich für den Durchfluss der Flüssigkeit einerseits zwei möglichst grosse Durchflussquerschnitte an den Stirnflächen des Messrohres 7 ergeben, andererseits ist für die Genauigkeit der Messung von Laufzeiten von durch die Messwandler ausgesandten und empfangenen Ultraschall-Impulsen erwünscht, die Abstände E möglichst klein zu halten. Zufriedenstellende Ergebnisse dann vor, wenn die Abstände E annähernd die Hälfte des Innendurchmessers des Messrohres 7 betragen.
Die Fiq. 2 zeiqt in einer ähnlichen Wcise wie die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Messwertgebers, wobei die gleichen Teile rnit yleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Unterschied zur Konstruktion gemäss Fig. 1 liegt darin, dass die Enden 8, 9 des Messrohres 7 in einem geringeren Abstand E zu den Uebertragungsflächen 14 und 15 der Messwandler 16 und 17 liee3en können und mit Oeffnungen 18 versehen sind, durch welche ein Teii der @trömenden Flüssigkeit in das Messrohr 7 eindrinqt und es auch verlässt. Dadurch entsteht im Messrohr 7 en definiertes Turbulenzprofil, das eine bessere Bestimmung der mitt@eten Ge@chwindigkeit mit bedeutend kleinerem Fehler ermöglicht.
Die Oeffnungen 18 können ringförmig in einer oder in mehreren Rethen angeordnet sein.
Weitere Ausführungsbeiswpiele der Anordnung zur Beeinflussung der Strömungsprofite im Messrohr 7 sind in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. Bei der Lösung nach der Fig. 3 sind die Enden 8, 9 des Messrohres 7 mit Schlitzen 19, bei der Lösung gemäss der Fiy. 4 mit an der Aussenwand des Messrohres 7 angeordneten vorzugsweise aufsteckbaren Teilen 20, wie z.B. Zapfen und dgl.
versehen. Die Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführung, die aus einem Steg 21 im Messrohr 7 besteht. Es können aber auch mehrere Stegs 21 im Messrohr 7 vorgesehen werden. Der bzw. clie Stege 21 können durch eine bzw. mehrere Trennwände oder durch Speichen gebildet sein. Auch in diesen Fällen entsteht bei Durchfluss der Flüssigkeit durch das Messrohr 7 ein definiertes Turbulenzprofil, welches dazu beiträgt, dass der Fehler bei der Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit vernachlässigbar klein wird Alle beschriebenen Anordnungen beeinflussen die sich im Messrohr während des Durchflusses der Flüssigkeit bildenden Strömungsprofile derart, dass die mittlere Geschwindigkeit der Flüssigkeit mit Hilfe der Ultraschall-Signale besser als bishet gem t tel t werden kann, was die Genauigkeit der Messung erhöht. [)abei @leibt die Aenderung der Durchflussrichtung des durch das Messrohr 7 strömenden Mediums ohne Einfluss auf die Messgenauigkeit, so dass ein solcher Messwertgeber in beiden Richtungen betrieben werden kann. Der gegenüber der bekannten Anordnung nach der Fig. 1 verringerte Abstand E zwischen den Stirnseiten des Messrohres 8, 9 und den Uebertragungsflächen 14, 15 der Messwandler 16, 17 trägt im Zusammenwirken mit den beschriebenen Massnahmen nun ebenfalls zur Erhöhung der Messgenauigkeit bei.

Claims

PATENTANSPRUECHE ö) Messwertgeber für die Bestimmung der Durchflussmenge einer durch ein Rohrsystem strömenden Flüssigkeit durch Messung der mittleren Durchflussgeschwindigkeit mit Hilfe von Uttraschatt-Signalen, ausgestattet mit als grossgeräumige Verteilerkammern ausgebildeten und mit einem Messrohr versehenen Anschlussköpfen für einen Zu- und Abfluss der Flüssigkeit und mit gegenüber den beiden Enden des Messrohres in den Anschlussköpfen angeordneten, mit der Flüssigkeit in unmittelbarer Berührung stehenden Messwandlern, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrohr (7) mit einer Anordnung versehen ist, die die Strömungsprofile der durch das Messrohr (7) strömenden Flüssigkeit so beeinflusst, dass der Messfehler bei der Bestimmung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt ist.
2. Messwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derart ausgebildet ist, dass die durch das Messrohr (7) strömende Flüssigkeit ein definiertes Turbulenzprofil aufweist.
3. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung 2ur Beeinflussung der Strömungsprofile durch an den Enden (8, 9) in der Wand des Messrohres (7) vorgesehene Oeffnungen (18) gebildet ist.
4. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Beeinflussung der Strömungsprofile durch an den Enden (8, 9) in der Wand des Messrohres (7) vorgesehenen Schlitze (19) gebildet ist.
5. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Beeinflussung der Strömungsprofile aus Teilen (20) besteht, die an den Enden (8, 9) an der Aussenwand des Messrohres (7) vorgesehen sind.
6. Messwertgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (20) aus Zapfen bestehen.
7. Messwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Beeinflussung der Strömungsprofile mindestens aus einem im Innern des Messrohres (7) angeordneten Steg (21) besteht.
8. Messwertgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Stege (21) durch Speichen gebildet sind.
9. Messwertgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Stege (21) aus Trennwänden bestehen.