DE3136763A1

DE3136763A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der durchflussmenge einzelner komponenten eines fluidgemischs

Info

Publication number: DE3136763A1
Application number: DE19813136763
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Suzaka Nagano Arai; Mitsuo Nagano Fujisawa; Yoshitaka Suzaka Nagano Ibaraki
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DK511781A; FR2494433A1; JPS5786717A; GB2089049A

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge eines Fluidgemischs und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen das Fluidgemisch in ein gasförmiges Fluid und ein flüssiges Fluid getrennt wird, so daß die Durchflußmenge der einzelnen Komponenten gemessen werden kann.
Die herkömmlichen Verfahren zum Messen einzelner Komponenten eines Fluidgemischs, in dem ein gasförmiges Fluid und ein flüssiges Fluid gemischt sind, können allgemein in zwei Verfahren eingeteilt werden, nämlich in ein Verfahren zum Messen der Durchflußmenge der einzelnen Komponenten durch Trennen der beiden Komponenten sowie ein Verfahren zum Messen einzelner Durchflußmengen aus dem Fluidgemisch selbst. Bei dem zuletzt genannten Verfahren werden meist sehr komplizierte Meßvorrichtungen verwendet, bei denen sehr genau aufeinander abgestimmte Teile der Vorrichtung erforderlich sind, so daß derartige Vorrichtungen relativ teuer sind. Im anderen Falle ergaben sich zu große Meßfehler, so daß die Vorrichtungen praktisch nicht verwendet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das erste Verfahren, bei dem das Fluidgemisch getrennt und dann die einzelnen Komponenten gemessen werden, so daß die beim anderen Verfahren, nämlich dem Messen des Fluidgemischs selbst, auftretenden Nachteile vermieden werden.
Hinsichtlich der herkömmlichen Verfahren zum Messen der Durchflußmenge, nachdem zuerst das Fluidgemisch aus gasförmigem und flüssigem Fluid getrennt wurde, verwendet eines eine Kippschale oder -pfanne mit einer Schale auf beiden Seiten eines Drehpunkts. Bei diesem Verfahren wird eine bestimmte Menge von jeder der beiden in der Gas-Flüssigkeits-Trennkammer getrennten Fluidarten abwechselnd in den Schalen der Kippschale gesammelt.Dann wird die Kippschale umgedreht und geschwenkt und die Durchflußmenge der beiden Arten von Fluiden wird durch die Zahl der Drehungen der Kippschale gemessen. Bei diesem Verfahren besteht jedoch der Nachteil darin, daß dann, wenn die Meßvorrichtung als Ganzes nicht eben gehalten wird, die Kippschale aus dem Gleichgewicht gerät und Meßfehler verursacht werden. Dieses Verfahren ist daher für ein tragbares Gerät nicht geeignet.
Darüber hinaus können leicht Fehler dadurch entstehen, daß sich der auf die Kippschale ausgeübte Druck entsprechend der darauf auftreffenden Flüssigkeitsmenge verändert.
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen und Messen der Durchflußmenge einzelner Komponenten eines Fluidgemischs zu schaffen, das wirtschaftlich und leicht zu handhaben ist, Außerdem soll die Vorrichtung wenier bewegliche Teile aufweisen und es sollen sich beim Kippen oder Neigen der Vorrichtung weniger Fehler ergeben, wodurch allgemein die Nachteile des herkömmlichen Verfahrens zum Trennen und Messen eines Fluidgemischs vermieden werden, bei dem die oben beschriebene Kippschale verwendet wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei ein Teil der wesentlichen Elemente weggebrochen ist; Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Messung der Durchflußmenge und Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Messung der Durchflußmenge.
Ein Meßvorrichtungskörper 1 weist in seinem oberen Teil eine Gas-Flüssigkeits-Trennkammer 2 und in seinem unteren Teil eine Flüssigkeitsmengen-Meßkammer 3 auf. Eine Einlaßöffnung 4 für das Fluidgemisch aus Gas und Flüssigkeit ist in der Gas-Fiüssigkeits-Trennkammer 2 vorgesehen. Das getrennte Gas fließt über einen Gasdurchgang 5 vom oberen Teil der Kammer 2 hinaus, während die abgetrennte Flüssigkeit aufgrund ihres Gewichts nach unten über ein Flüssigkeits-Ausflußrohr 6 zur Flüssigkeitsmengen-Meßkammer 3 fließt. Ein Schwimmerventil 7 ist in der Trennkammer 2 vorgesehen, um das Flüssigkeitsausflußrohr 6 zu öffnen und zu schließen. Das Ventil 7 verhindert ein Hinunterfließen des gasförmigen Teils und erl aubt beim Hochgehen ein Hinunterfließen des flüssigen Teils.
In der Mitte der Flüssigkeits-Meßkammer 3 ist ein Oberlaufzylinder 8 vorgesehen, dessen oberes Ende offen und dessen unteres Ende mit der unteren Wand der Kammer identisch ist. Das untere Ende des Flüssigkeits-Ausflußrohrs 6, das von der Flüssigkeits-Trennkammer 2 herabhängt, ist zum Oberlaufzylinder 8 hin so geöffnet, daß sich das Herunterfließen der Flüssigkeit allmählich in eine geringere Geschwindigkeit ändert und die Flüssigkeit zum Außenumfang des Oberlaufzylinders 8 sowohl vom oberen Ende als auch von einer am Boden ausgebildeten Öffnung 9 aus fließt. Da das Abwärtsfließen der Flüssigkeit mäßig und langsam ist -und die Flüssigkeit durch den Oberlaufzylinder 8 selbst dann fließt, wenn aufgrund einer unzureichenden Trennung weiterhin in der Flüssigkeit vermischtes Gas mit hinunterfließt, kann es im Oberlaufzylinder 8 getrennt werden, so daß die Genauigkeit der Messung der Durchflußmenge nicht beeinträchtigt wird.
Um den Außenumfang des Oberlaufzylinders 8 herum ist ein Meßzylinder 10, dessen oberes Ende geöffnet ist, konzentrisch und mit einem bestimmten Abstand zum Zylinder 8 angeordnet. Eine Vielzahl von länglichen und dünnen schlitzartigen eingekerbten Öffnungen 11 sind im Meßzylinder 10 ausgebildet. Die in den Meßzylinder 10 vom Oberlaufzylinder 8 eintretende Flüssigkeit fließt aus dem Zylinder 10 durch diese 'Uffnungen 11 begrenzt nach außen und dann weiter zu einem Auslaß 15, der am Boden einer Seitenwand des Vorrichtungskörpers 1 ausgebildet ist. Damit kann durch geeignete Wahl der Breite B (s. Fig. 3) und der Form der eingekerbten ffnungen 11 die aus diesen Uffnungen herausfließende Flüs&igkeitsmenge als gleich angesehen werden gegenüber der Flüssigkeitsmenge Q in einem Wehr, die wiederum von der Oberlaufhöhe H abhängig ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Da in diesem Fall die Oberlaufhöhe H der Höhe innerhalb des Meßzylinders 10 entspricht, kann die aus den Öffnungen 11 herausfließende Flüssigkeitsmenge durch Feststellen des Flüssigkeitspegels im Meßzylinder 10 gemessen werden.
Um den Flüssigkeitspegel im Meßzylinder 10 messen zu können, ist um den Außenumfang des Oberlaufzylinders 8 herum ein ringförmiger'Schwimmer 12 vorgesehen, der sich entsprechend dem Flüssigkeitspegel frei auf und ab bewegt. Ein Magnet 13 ist im Schwimmer 12 befestigt und eine Vielzahl von Führungsschaltern 14 sind in bestimmten Abständen im Oberlaufzylinder 8 vorgesehen. Der Flüssigkeitspegel wird durch Betätigen eines der Führungsschalter 14 festgestellt, der der Position des Schwimmers 12 entspricht.
Durch Ausbilden der Uffnungen 11 im Meßzylinder 10 in vielen verschiedenen Richtungen symmetrisch zum Mittelpunkt des Meßzylinders 10 kann der Flüssigkeitspegel im Meßzylinder 10 unabhängig von einem Kippen oder Neigen der Vorrichtung gleichbleibend gehalten werden, so daß die Möglichkeiten des Verursachens von Fehlern beim Messen der Durchflußmenge vermindert werden können. Da darüber hinaus sowohl die Innenseite als auch die Außenseite des Meßzylinders 10 nach oben offen ist, so daß der Luftdruck gleich gehalten wird, wird ein Verschieben bzw. Andern der Korrelation zwischen dem Flüssigkeitspegel und der Durchflußmenge im Meßzylinder 10 aufgrund eines unterschiedlichen Luftdrucks vermieden. Der Boden des Meßzylinders 10 und der Auslaß 15 des Vorrichtungskörpers 1 kommunizieren über einen engen Tunnel 16, so daß eine kleine Durchflußmenge unterhalb einer bestimmten Durchflußmenge gemessen wird.
In anderen Worten, wenn die Durchflußmenge gering ist und der Flüssigkeitspegel nicht die unteren Enden der Oeffnungen 11 erreicht, so bewegt sich der Schwimmer 12 kaum. Durch entsprechende Anordnung der Führungsschalter, die nicht betätigt werden, kann die bei diesem Pegel festgestellte Durchflußmenge als die kleine Durchflußmenge unterhalb einer bestimmten Durchflußmenge gemessen werden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das in einem Gasdurchgang 5 fließende abgetrennte Gas durch ein Gasflußmeter 17 gemessen, das im mittleren Bereich des Durchgangs vorgesehen ist. Das gemessene Gas wird dann mit der Flüssigkeit wieder vereinigt, um vom Auslaß 14 abgegeben zu werden.
Als Gasflußmeter 17 können Volumen- oder Druckgefälle-Meßgeräte verwendet werden. Falls es nicht erforderlich ist, die Gasmenge zu messen, kann das Gasflußmeter 17 auch weggelassen werden.
Das durch den entsprechenden Führungsschalter 14 im Meßzylinder 10 gemessene Signal des Flüssigkeitspegels und das vom Gasflußmeter 17 festgestellte Gasmengensignal werden einer geeigneten Schaltung 18 zugeführt, so daß die Durchflußmenge der Flüssigkeit und des Gases an einer geeigneten Anzeige 19 dargestellt werden können.
Damit wird befqerrfindungsgemäßen Vorrichtung das Gas-Flüssigkeits-Fluidgemisch in ein gasförmiges Fluid und in ein flüssiges Fluid getrennt. Das flüssige Fluid wird in den Öffnungen aufweisenden Meßzylinder geleitet, so daß die Durchflußmenge durch Feststellen des Flüssigkeitspegels im Zylinder gemessen wird, während das gasförmige Fluid durch das Gasflußmeter gemessen wird. Die beiden Fluidarten werden nach dem Messen wieder vereinigt und über einen Ausfluß abgegeben. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Messung möglich und die Meßvorrichtung kann wirtschaftlicher eingesetzt werden. Da die Vorrichtung außerdem nur wenige bewegliche Teile aufweist, kann die Vorrichtung leicht gehandhabt, die Fehlerrate gering und die aufgrund eines Kippens der Vorrichtung auftretenden Fehler gering gehalten werden. Da es darüber hinaus nicht erforderlich ist, ein Teil zur Aufnahme des Fluids vorzusehen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht transportiert werden. Leerseite

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge einzelner Komponenten eines Fluidgemischs Patentansprüche I1.Verfahren zum Messen der Durchflußmenge einzelner Komponenten eines in einem Rohrsystem fließenden Fluidgemischs aus einem gasförmigen und flüssigen Fluid, bei dem zuerst die Komponenten des Fluidgemischs getrennt und dann die Durchflußmenge mindestens einer Komponente gemessen wird, dadurch gek e n n z e i c h ne t daß das abgetrennte flüssige Fluid in einen Meßzylinder geleitet wird, bei dem die aus im Meßzylinder ausgebildeten Öffnungen bzw.

Schlitzen austretende Durchflußmenge mit dem Flüssigkeitspegel im Meßzylinder in Wechselbeziehung steht, die Durchflußmenge des flüssigen Fluids durch Feststellen des Flüssigkeitspegels gemessen wird und schließlich das flüssige Fluid und das gasförmige Fluid wieder vereinigt und dem Rohrsystem zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Durchflußmenge des gasförmigen Fluids vor der Wiedervereinigung des gasförmigen und flüssigen Fluids gemessen wird.
3. Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge einzelner Komponenten eines in einem Rohrsystem fließenden Fluidgemischs aus einem gasförmigen und einem'flüssigen Fluid, wobei die Komponenten des Fluidgemischs zuerst getrennt und nach der Messung wieder miteinander vereinigt und über einen Ausfluß dem Rohrsystem wieder zugeführt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß oberhalb einer Durchflußmengen-Meßkammer (3), die einen Meßzylinder (10) mit öffnungen oder Schlitzen (11) aufweist, durch die eine Wechselbeziehung zwischen der aus den Öffnungen (11) austretenden Durchflußmenge und dem Flüssigkeitspegel im Meßzylinder (10) aufrechterhalten wird, eine Gas-Flüssigkeits-Trennkammer (2) ausgebildet ist, die mit dem Meßzylinder (10) zur Zuführung des flüssigen Fluids kommuniziert, und daß im Meßzylinder (10) eine Flüssigkeitspegel-Meßeinrichtung (12, 13, 14) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in einem Gasdurchgang (5), dessen eines Ende mit der Gas-Flüssigkeits-Trennkammer (2) und dessen anderes Ende mit der Durchflußmengen-Meßkammer (3) kommunizieren, ein Gasflußmengen-Meßgerät (17) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des und konzentrisch zu dem Meßzylinder (10) ein oben offener Oberlaufzylinder (8) vorgesehen ist, der mit dem Bodender;Meßkammer (3) kommuniziert und im Bodenbereich eine Uffnung (9r aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Meßzylinder (10) über einen im Bodenbereich ausgebildeten engen Tunnel (16) mit dem Ausfluß (15) kommuniziert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zylinderwand des Meßzylinders (10) eine Vielzahl von Oeffnungen (11) aufweist, die in verschiedenen Richtungen symmetrisch zum Mittelpunkt des Meßzylinders (10) ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß im Meßzylinder (10) ein ringförmiger Schwimmer (12) vorgesehen ist, der sich mit dem Flüssigkeitspegel auf und ab bewegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im Schwimmer (12) ein Magnet (13) vorgesehen ist, der mit am überlaufzylinder (8) angebrachten Führungsschaltern (14) zusammenwirkt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch g e -k e n n z ei c h ne t , daß ein Flüssigkeitspegelsignal über die Führungsschalter (14) abgenommen und ebenso wie ein Gasmengensignal vom Gasflußmesser (17) einer geeigneten Schaltung (18) zugerührt wird, durch die ein Anzeigegerät (19) gespeist wird.