DE3433741A1

DE3433741A1 - Rota meter for hot media

Info

Publication number: DE3433741A1
Application number: DE19843433741
Authority: DE
Inventors: Heinz 5021 Königsdorf Buschmann
Original assignee: JOSEF HEINRICHS MESSGERAETE; HEINRICHS MESSGERAETE JOSEF; Josef Heinrichs Messgeraete 5000 Koeln
Current assignee: Josef Heinrichs & Co Messtechnik Kg 5000 Koe GmbH
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1986-03-20

Abstract

Rota meter having a measuring tube (3) which, on its outside, is provided with at least two electric coils (5), which in an axial direction are disposed at a distance from one another, encompass the outer circumference of the measuring tube (3) and are connected to an electric measuring and signalling device, and further having a float (12) which can move freely in an axial direction in the measuring tube (3) and which is connected with a rod-shaped body (16) made of magnetically conductive material, the measuring tube (3) and/or the float (12) being made of oxide ceramics. <IMAGE>

Description

Bezeichnung: Schwebekörper-Durchflußmeßgerät für heißeDesignation: Variable area flowmeter for hot

Medien Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Schwebekörper-Durchflußmeßgerät mit einem Meßrohr, das auf seiner Außenseite mit wenigstens zwei in axialer Richtung mit Abstand zueinander angeordneten und den Außenumfang des Meßrohres umfassenden elektrischen Spulen versehen ist, die mit einer elektrischen Meß- und Signaleinrichtung verbunden sind, sowie mit einem im Meßrohr axial frei bewegbaren Schwebekörper, der mit einem stabförmigen Körper aus magnetisch leitendem Material verbunden ist. Media Description: The invention relates to a variable area flow meter with a measuring tube, which on its outside with at least two in the axial direction spaced apart and encompassing the outer circumference of the measuring tube electrical coils is provided with an electrical measuring and signaling device are connected, as well as with a floating body axially freely movable in the measuring tube, which is connected to a rod-shaped body made of magnetically conductive material.

Schwebekörper-Durchflußmeßgeräte der eingangs bezeichneten Art werden zur Durchflußmessung von Flüssigkeiten und Gasen eingesetzt. Das Meßelement besteht hierbei aus dem im wesentlichen konisch geformten Schwebekörper einerseits und dem sich in Strömungsrichtung, d.h. nach oben konisch erweiternden Meßrohr andererseits. Daneben besteht auch noch eine andere Ausführungsform, bei der das Meßrohr im wesentlichen zylindrisch ausgeführt wird und die Innenwandung mit einem radial nach innen ragenden, stegförmig umlaufenden Ansatz versehen ist, der einen sogenannten Meßring bildet, der im Zusammenwirken mit der in den freien Querschnitt des Meßringes hineinragenden Spitze des Schwebekörpers die Durchflußöffnung entsprechend seiner Höhenstellung begrenzt. Das Meßrohr wird in eine Rohrstrecke vertikal eingebaut, so daß ein von unten nach oben fließendes Medium den Schwebekörper so weit anhebt, bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der angreifenden Auftriebkraft und dem Schwebekörpergewicht einstellt. Entsprechend der Höhenstellung des Schwebekörpers stellt sich zwischen dem Außenumfang des Schwebekörpers und dem konischen Teil des Meßrohres bzw. dem freien Querschnitt des Meßringes ein Ringspalt ein, dessen Größe durchflußproportional ist. Die jeweilige Höhenstellung des Schwebekörpers in bezug auf eine vorgegebene Nulllage ergibt somit ein Maß für die jeweilige Durchflußmenge.Variable area flowmeters of the type mentioned are used for flow measurement of liquids and gases. The measuring element consists here from the essentially conically shaped float on the one hand and the on the other hand, the measuring tube widens conically in the direction of flow, i.e. upwards. In addition, there is also another embodiment in which the measuring tube is essentially is cylindrical and the Inner wall with a radial inwardly protruding, web-shaped circumferential approach is provided, a so-called Forms measuring ring, which interacts with the in the free cross-section of the measuring ring protruding tip of the float the flow opening according to his Limited height position. The measuring tube is installed vertically in a pipe section, so that a medium flowing from bottom to top lifts the float so far, until there is a state of equilibrium between the applied buoyancy force and the Adjusts float weight. According to the height of the float is located between the outer circumference of the float and the conical part of the Measuring tube or the free cross section of the measuring ring an annular gap, the size of which flow is proportional. The respective height position of the float in relation to a predetermined zero position thus gives a measure for the respective flow rate.

Die Höhenstellung des Schwebekörpers in bezug auf die Nulllage wird bei der eingangs bezeichneten Bauform durch die auf der Außenseite des Meßrohres mit Abstand zueinander und konzentrisch zum Meßrohr angeordneten Spulen erfaßt.The height of the float in relation to the zero position is in the design described at the beginning by the on the outside of the measuring tube detected at a distance from each other and concentric to the measuring tube arranged coils.

Jede Höhenänderung des Schwebekörpers relativ zu den als Differentialtransformator geschalteten Spulen führt aufgrund der damit verbundenen Verschiebung des mit dem Schwebekörper verbundenen Stabes aus magnetisch leitendem Material, beispielsweise eines Eisenstabes, zu einer Veränderung der induzierten Spannung in den Spulen, die dann als Signal für Meß- und/oder Regelzwecke verwendet werden kann. Die mit Abstand zueinander am Meßrohr angeordneten Spulen können auch jeweils Teil eines elektrischen Schwingkreises sein, so daß eine Verschiebung des Schwebekörpers mit seinem Eisenstab eine gegenläufige Veränderung der Frequenz der beiden Schwingkreise bewirkt.Any change in height of the float relative to the differential transformer switched coils leads due to the associated shift of the with the Float connected rod made of magnetically conductive material, for example an iron rod, to a change in the induced voltage in the coils, which can then be used as a signal for measurement and / or control purposes. With Coils arranged at a distance from one another on the measuring tube can also each be part of a be electrical oscillating circuit, so that a displacement of the float with his iron rod shows an opposite change in the frequency of the two oscillating circuits causes.

Durch eine entsprechende Schaltungsanordnung an sich bekannter Bauart kann diese Frequenzänderung unmittelbar als digitales Signal für Meß- und/oder Regel zwecke abgegriffen werden.By means of a corresponding circuit arrangement of a type known per se this frequency change can be used directly as a digital signal for measurement and / or control purposes are tapped.

Bei strömenden Medien, die eine gleichbleibende Temperaturlage besitzen, ist mit diesen bekannten Systemen eine sehr genaue Durchflußmengenmessung möglich. Dies gilt insbesondere für das vorstehend geschilderte System mit Frequenzmodulation, da die modernen elektronischen Schaltungsanlagen ein so hohes Signalauflösungsvermögen aufweisen, so daß schon geringste Veränderungen der Höhenstellung des Schwebekörpers und die damit verbundene Verschiebung des Eisen stabes in bezug auf die beiden übertragerspulen ein auswertbares Signal ergeben.With flowing media that have a constant temperature, a very precise flow rate measurement is possible with these known systems. This applies in particular to the above-described system with frequency modulation, because modern electronic circuit systems have such a high signal resolution capacity have, so that even the slightest changes in the height of the float and the associated displacement of the iron rod in relation to the two transmitter coils result in an evaluable signal.

Will man strömende Medien mit einem derartigen Gerät messen, die wechselnde oder hohe Betriebstemperaturen aufweisen, so ist die an sich sehr genaue Meßwertaufnahme nicht mehr zuverlässig, da sich aufgrund der Wärmedehnungen von Meßrohr bzw. Meßring sowie die dadurch bedingten Veränderungen des Abstandes der Spulen zueinander und/oder des Schwebekörpers die geometrischen Verhältnisse der für die Durchflußmessung relevanten Abmessungen stark änderh, was dann zu einer nicht quantifizierbaren Verfälschung der Meßanzeige führt.If you want to measure flowing media with such a device, the changing or have high operating temperatures, the recording of the measured values is very precise no longer reliable, because the thermal expansion of the measuring tube or measuring ring and the resulting changes in the distance between the coils and / or of the float, the geometric relationships relevant to the flow measurement Dimensions change significantly, which then leads to an unquantifiable falsification the measurement display leads.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Schwebekörper-Durchflußmeßgerät der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, das es ermöglicht, die Vorteile dieses Meßprinzips auch bei Medien mit wechselnder und/oder hoher Betriebstemperatur mit praktisch temperaturunabhängiger Meßgenauigkeit einzusetzen.The invention is now based on the object of a variable area flow meter to create the type mentioned, which makes it possible to take advantage of this Measurement principle also with media with changing and / or high operating temperatures to use practically temperature-independent measurement accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das MeBrohr und/8edrerSchwebekörper aus Oxidkeramik hergestellt sind. Der wesentliche Vorteil einer derartigen Ausführung besteht darin, daß Oxidkeramik einen Wärmedehnungskoeffizienten besitzt, der in dem hier interessierenden Bereich vernachlässigbar klein ist, so daß selbst bei großen Temperaurunterschieden im laufenden Betrieb keine Beeinträcitigung der Meßgeometrie eintritt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Oxidkeramik weitgehend korrosionsfest ist und daher auch zur Durchflußmessung bei aggressiven und/oder abrasiven Flüssigkeiten eingesetzt werden kann. Der besondere Vorteil von Oxidkeramik besteht ferner darin, daß es sich um einen bearbeitbaren Werkstoff handelt, so daß sowohl die Kontur des Meßrohres (im Längsschnitt) als auch die Kontur des Schwebekörpers (im Längsschnitt) mit der geforderten Präzision hergestellt werden kann. Hinzu kommen auch noch die guten mechanischen Festigkeitseigenschaften von Oxidkeramik.According to the invention, this object is achieved in that the measuring tube and / 8three floating bodies are made of oxide ceramic. The main advantage Such an embodiment consists in the fact that oxide ceramics have a coefficient of thermal expansion which is negligibly small in the area of interest here, so that even with large differences in temperature there is no impairment during operation the measurement geometry occurs. Another The advantage is that Oxide ceramic is largely resistant to corrosion and is therefore also used for flow measurement aggressive and / or abrasive liquids can be used. The special one Another advantage of oxide ceramics is that they are machinable Material acts so that both the contour of the measuring tube (in longitudinal section) as also the contour of the float (in the longitudinal section) with the required precision can be produced. Added to this are the good mechanical strength properties of oxide ceramics.

Bei Oxidkeramiken handelt es sich um ein keramisches Material, das auf festen Oxiden und Oxidverbindungen aufgebaut ist, die ohne Zersetzung gesintert werden können, ausgenommen SiO2. Hierzu gehören im wesentlichen 1203 w Be0, MgO, Zur02, TiO2, ThO2 und dgl.. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen Werkstoff beschränkt, der unmittelbar zur Gruppe der Oxidkeramik gehört. Je nach dem gewünschten Einsatzfall und den Genauigkeitsanforderungen für die Geometrie von Meßrohr und Schwbekörper können auch Silikatkeramiken oder aber auch glaskeramische Werkstoffe eingesetzt werden. Letztere sind ebenfalls bearbeitbar, so daß auch hier beispielsweise ein vorgegebener Verlauf der Kontur des Schwebekörpers hergestellt werden kann. Sie weisen ferner ebenfalls einen gen gen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Oxide ceramics are ceramic materials that is built on solid oxides and oxide compounds that are sintered without decomposition with the exception of SiO2. These essentially include 1203 w Be0, MgO, Zur02, TiO2, ThO2 and the like .. However, the invention is not limited to a material which belongs directly to the group of oxide ceramics. Depending on the desired application and the accuracy requirements for the geometry of the measuring tube and float Silicate ceramics or glass-ceramic materials can also be used will. The latter are also editable, so that here too, for example predetermined course of the contour of the float can be produced. she also have a gene thermal expansion coefficient.

Da mit den vorgenannten Werkstoffen Meßrohr und Schwebekörper mit hoher Maßhaltigkeit hergestellt werden können, wobei bei Temperaturänderungen wegen der vernachlässigbar kleinen Wärmedehnungen praktisch keine Änderung der durch Meßrohr, Schwebekörper und Abstand der Spulen vorgegebenen Meßgeometrie auftritt, lassen sich in Verbindung mit einer entsprechenden elektronischen Schaltung, insbesondere mit einer Meßschaltung auf der Basis einer Frequenzmodulation mit digitalem Ausgangssignal und des hohen Signalauflösungsvermögens, sehr genaue Meßergebnisse errei- chen. Mit derartigen Schaltungen lassen sich nicht nur Meßgeräte in Digitalanzeige herstellen, sondern darüber hinaus beispielsweise bei Verwendung einer LDC-Anzeige wegen des geringen Stromverbrauchs auch autonome, d.h. Since with the aforementioned materials measuring tube and float with high dimensional accuracy can be produced, with due to temperature changes the negligibly small thermal expansion practically no change in the measuring tube, Float and spacing of the coils given measurement geometry occurs in connection with a corresponding electronic circuit, in particular with a measuring circuit based on frequency modulation with a digital output signal and the high signal resolution, achieve very precise measurement results chen. With such circuits not only measuring devices in digital display can be produced, but also, for example, when using an LDC display because of the low power consumption also autonomous, i.e.

batteriegespeiste Meßgeräte herstellen, so daß es möglich ist, derartige Geräte in explosionsgeschützter Ausführung auch in explosionsgefährdeten Bereichen einzusetzen. Sofern man nicht durch eine spezielle Konturierung des Schwebekörpers bereits eine lineare Beziehung zwischen Durchflußmenge und Höhenstellung des Schwebekörpers vorgibt, was durch die Bearbeitbarkeit von Oxidkeramik durchaus möglich ist, kann die normalerweise nicht lineare Beziehung zwischen Durchflußmenge und Höhenstellung durch eine entsprechende Verarbeitung der von den beiden Spulen abgegriffenen Signale, beispielsweise durch eine programmierbare Schaltung linearisiert werden, so daß ein lineares Meß- und/oder Regelsignal abgegriffen werden kann. Aufgrund der günstigen Werkstoffeigenschaften sowohl hinsichtlich der Bearbeitbarkeit als auch hinsichtlich der praktisch vernachlässigbaren Wärmedehnung ergibt sich somit ein MeBgerät, das praktisch unabhängig von der Temperatur des zu messenden Mediums eine sehr genaue Mengemessung ermöglicht. Beispielsweise kann ein derartiges Gerät bei Raumtemperatur im normalen Prüfstand geeicht werden, auch wenn es später im Betrieb für die Messung heißer Medien eingesetzt wird.Manufacture battery-powered meters, so that it is possible to use such Devices in explosion-proof design also in potentially explosive areas to use. Unless you have a special contouring of the float there is already a linear relationship between the flow rate and the height of the float specifies what is entirely possible due to the machinability of oxide ceramics the normally non-linear relationship between flow rate and altitude by appropriate processing of the signals picked up by the two coils, be linearized for example by a programmable circuit, so that a linear measurement and / or control signal can be tapped. Because of the favorable Material properties both in terms of machinability and in terms of The practically negligible thermal expansion thus results in a measuring device that a very precise one practically independent of the temperature of the medium to be measured Quantity measurement enabled. For example, such a device can be used at room temperature can be calibrated in the normal test bench, even if it is later in operation for the measurement hot media is used.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schwebekörper mit einer Längsbohrung versehen ist, in die der stabförmige Körper aus magnetisch leitendem Material eingesetzt ist. Der Stab kann hierbei in die Längsbohrung einzementiert oder aber auch mit einem synthetischen Kleber eingeklebt werden. Dies bietet die Möglichkeit, vorgegebene Schwebekörper jeweils mit stabförmigen Körpern unterschiedlicher Länge zu versehen.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the float is provided with a longitudinal bore into which the rod-shaped body made of magnetically conductive material is used. The rod can be inserted into the longitudinal hole cemented in or glued in with a synthetic adhesive. this offers the possibility of predefined floats with rod-shaped bodies of different lengths.

Soweit ein derartiges Meßgerät zur Messung von Medien im Bereich der Raumtemperaturen eingesetzt wird, bereiten die unterschiedlichen WärmedehnungskoeffizientEn von Oxidkeramik einerseits und dem magnetisch leitenden Material, beispielsweise Eisen andererseits, keine nennenswerten Probleme.So much for such a measuring device for measuring media in the field of Room temperatures is used, prepare the different Coefficient of thermal expansion of oxide ceramics on the one hand and the magnetically conductive one Material, for example iron, on the other hand, no problems worth mentioning.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stab an wenigstens einer Stelle innerhalb der Längsbohrung mit einer Ummantelung aus einem elastisch nachgiebigen Material versehen ist, die eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Schwebekörper und dem Stab bewirkt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die größere Wärmedehnung des aus einem magnetisch leitenden Material bestehenden Stabes, in der Regel ein Metall wie Eisen oder dgl., ausgeglichen werden kann, ohne daß bei starkem Temperaturanstieg durch den Stab der Schwebekörper gesprengt wird.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the rod with a sheath at at least one point within the longitudinal bore is made of an elastically resilient material, which is a force and / or causes positive connection between the float and the rod. These Design has the advantage that the greater thermal expansion of the one magnetically Conductive material existing rod, usually a metal such as iron or the like., can be compensated without the rod in the event of a sharp rise in temperature the float is blown up.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Stab vollständig mit einer Ummantelung aus einem elastisch nachgiebigen Material versehen ist. Als Mabrial für die Ummantelung kommen in wesentlichen korrosionsbeständige und auch temperaturbeständige Kunststoffe in betracht, wie beispielsweise PTFE. Hierdurch ist gewährleistet, daß beim Einsatz zur Messung von chemisch aggressiven Medien ein in den Schwebekörper eingesetzter Eisenstab nicht zerstört wird. Um jedoch die geforderte Nachgiebigkeit der Ummantelung zum Auffangen der Durchmesservergrößerung des Stabes bei hohen Temperaturen zu gewährleisten, ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, daß die Ummantelung an wenigstens einer Stelle innerhalb des Bereichs der Längsbohrung des Schwebekörpers eine ringförmige Verdickung aufweist, die für die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Schwebekörper und Stab sorgt, wobei bei einer Ausdehnung des Stabes in radialer Richtung das Material der Verdickung seitlich ausweichen kann.In an advantageous further embodiment of the invention, it is also provided that the rod is completely covered with an elastically resilient Material is provided. The mabrial used for the sheathing is essentially corrosion-resistant and also temperature-resistant plastics such as PTFE. This ensures that when used to measure chemically aggressive Media an iron rod inserted in the float is not destroyed. To however the required flexibility of the casing to absorb the increase in diameter To ensure the rod at high temperatures is an advantageous embodiment provided that the sheath is in at least one location within the area the longitudinal bore of the float has an annular thickening, which for provides the non-positive and / or positive connection between the float and the rod, with an expansion of the rod in the radial direction, the material of the thickening can move sideways.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Ummantelung an wenigstens einem Ende in eine stabförmige Verlängerung auslaufen, die in an sich bekannter Weise in einer mit dem Meßrohr verbundenen Führung axial frei bewegbar gehalten ist. Soweit eine derartige Verlängerung den Schwebekörper nach unten hin überragt, kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Beschwerungskörper vorgesehen werden, der eine Verschiebung des Schwerpunktes des Schwebekörpers nach unten bewirkt, so daß sich eine weitgehend stabile Schwebestellung für den Schwebekörper im Betrieb ergibt.In a further embodiment of the invention, the sheathing can at least one end terminate in a rod-shaped extension, which is known per se Way held axially freely movable in a guide connected to the measuring tube is. Insofar as such an extension protrudes below the float, In a further embodiment of the invention, a weighting body can be provided which shifts the center of gravity of the float downwards, so that there is a largely stable floating position for the float during operation results.

Für Schwebekörper-Durchflußmeßgeräte mit einem Meßrohr, dessen Innenwandung mit einem radial nach innen ragenden, umlaufenden stegförmigen Ansatz (Meßring) versehen ist, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Meßrohr und der Ansatz aus Oxidkeramik hergestellt sind.For variable area flowmeters with a measuring tube, the inner wall of which with a radially inward protruding, circumferential web-shaped extension (measuring ring) is provided, it is provided in an embodiment of the invention that the measuring tube and the approach are made of oxide ceramics.

Für derartige Ausführungsformen erweisen sich wiederum die günstigen Werkstoffeigenschaften von Oxidkeramik als Vorteil, da wegen der Bearbeitbarkeit dieses Werkstoffs eine maßgenaue Herstellung des den Meßring bildenden Ansatzes möglich ist. In Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß das Meßrohr in zwei Teilstücke unterteilt ist und daß der Ansatz fest mit einem Teil stück in dessen Endbereich verbunden ist. Dies hat den Vorteil einer einfacheren Fertigung gegenüber einer nur einstückigen Herstellung, da insbesondere für die mechanische Bearbeitung der Ansatz leicht zugänglich ist.The favorable ones again prove to be advantageous for such embodiments Material properties of oxide ceramics as an advantage because of their machinability of this material a dimensionally accurate manufacture of the approach forming the measuring ring is possible. In an embodiment of the invention it is provided here that the measuring tube is divided into two parts and that the approach firmly with a part piece in whose end is connected. This has the advantage of simpler manufacture compared to a one-piece production, especially for the mechanical Editing the approach is easily accessible.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßrohr in zwei Teilstücke unterteilt ist und daß der Ansatz fest mit einem Teilstück in dessen Endbereich verbunden ist. Dies hat den Vorteil einer einfacheren Fertigung gegenüber der einstückigen Herstellung, da insbesondere für diemechanische maßgenaue Bearbeitung der Ansatz leicht zugan 61ich ist.In a further embodiment of the invention it is provided that the measuring tube is divided into two parts and that the approach firmly with a part in whose end is connected. This has the advantage of simpler manufacture compared to the one-piece production, since in particular for the mechanical dimensionally accurate Editing the approach is easily accessible.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnhgen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeig?;n: Fig. 1 eine Ausführungsform mit Meßring im Meßrohr und einem Schwebekörper mit linearisierender Außenkontur, Fig. 2 eine Ausführungsform mit konischem Meßrohr.The invention is illustrated by means of schematic drawings of exemplary embodiments explained in more detail. It shows: Fig. 1 an embodiment with a measuring ring in the measuring tube and a float with a linearizing outer contour, FIG. 2 shows an embodiment with conical measuring tube.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in ein Schutzrohr 1, das an beiden Enden mit Befestigungsflanschen 2 zum Anschluß an eine Rohrleitung versehen ist, ein Meßrohr 3 aus Oxidkeramik eingeschoben. Das Meßrohr 3 besteht aus zwei zylindrischen Teilstücken 3', 3", die jeweils auf ihrer Außenseite eine ringförmige Nut 4', 4" aufweisen, die zur Aufnahme je eines elektrischen Spulenkörpers 5', 5" dient. Der Zwischenraum zwischen der Innenwandung des Schutzrohres 1 und der Außenfläche des Meßrohres ist mit einer hier nicht dargestellten Vergußmasse ausgefüllt, die zweckmäßigerweise unter Vakuum eingebracht wird.In the embodiment shown in Fig. 1 is in a protective tube 1, with fastening flanges 2 at both ends for connection to a pipeline is provided, a measuring tube 3 made of oxide ceramic is inserted. The measuring tube 3 consists of two cylindrical sections 3 ', 3 ", each one on its outside have annular groove 4 ', 4 ", each for receiving an electrical coil former 5 ', 5 "is used. The space between the inner wall of the protective tube 1 and the outer surface of the measuring tube is covered with a potting compound, not shown here filled in, which is expediently introduced under vacuum.

Zwischen den beiden innenliegenden Stirnseiten 6', 6" der beiden Teilstücke ist eine Kreisringscheibe 7 eingeklemmt, deren Innendurchmesser so bemessen ist, daß sie die Innenwandung der beiden Rohrteilstücke überragt und einen stegförmigen Ansatz 8 bildet, der als Meßring für die Durchflußmessung dient. Da Oxidkeramik schleif- und polierbar ist, ist es möglich, die beiden Flächen der Kreisringscheibe 7 planparallel zu fertigen, so daß bei entsprechend genauer Bearbeitung der Stirnfläche 6" des Teilrohres 3" die Kreisringscheibe 7 unmittelbar auf die Stirnfläche auf gelegt werden kann. Der Außendurchmesser der Kreisringscheibe 7 ist hierbei etwas geringer gehalten als der Innendurchmesser des Schutzrohres 1, so daß die Kreisringscheibe 7 mit Hilfe eines Zentrierringes 9i beispielsweise aus PTFE gehalten werden kann, der zweckmäßigerweise nicht dicker ist als die Dicke der Kreisringscheibe 7. Die Abdichtung erfolgt zweckmäßigerweise über den Zentrierring 9 und die Vergußmasse, wobei jedoch gewährleistet sein muß, daß die beiden Teilrohre 3i, 3" und die Kreisringscheibe 7 dicht aneinander]iegen. Nur dann ist auch gewährleistet, daß die vorgegebenen Abstände zwischen den Spulenkörpern 5', 5" und der als Me£-ring dienenden Kreisringscheibe 7 unverändert sind.Between the two inner end faces 6 ', 6 "of the two sections a circular ring disk 7 is clamped, the inner diameter of which is dimensioned so that it protrudes beyond the inner wall of the two pipe sections and a web-shaped Approach 8 forms, which serves as a measuring ring for flow measurement. Because oxide ceramics It is possible to grind and polish the two surfaces of the circular ring disc 7 to manufacture plane-parallel, so that with a correspondingly precise machining of the end face 6 "of the partial tube 3" the circular ring disk 7 directly on the end face can be laid. The outer diameter of the circular ring disk 7 is something here kept smaller than the inner diameter of the protective tube 1, so that the circular ring disc 7 with the help of a centering ring 9i, for example made of PTFE held can be, which is expediently not thicker than the thickness of the circular ring disc 7. Sealing is expediently carried out via the centering ring 9 and the potting compound, however, it must be ensured that the two pipe sections 3i, 3 "and the circular ring disc 7 close together]. Only then is it guaranteed that the specified Distances between the bobbins 5 ', 5 "and the circular ring disc serving as a measuring ring 7 are unchanged.

Der Schwebekörper 12 ist ebenfalls aus Oxidkeramik hergestellt. Er besitzt in axialer Richtung gesehen eie in etwa konische Kontur, wobei der Durchmesser am unteren Ende 13 erheblich geringer ist als die lichte Weite der Meßringöffnung, während der Durchmesser des oberen Endes 14 nur geringfügig kleiner oder größer ist als der lichte Durchmesser der Meßringöffnung. Der Konturenverlauf ist empirisch ermittelt, so daß die bei einer axialen Verschiebung sich verändernde Spaltweite S zwischen Meßringöffnung und Außenumfang des Schwebekörpers eine lineare Beziehung zwischen der Höhenstellung des Schwebekörpers einerseits und der Durchflußmenge andererseits ergibt.The float 12 is also made of oxide ceramic. He seen in the axial direction has an approximately conical contour, the diameter at the lower end 13 is considerably smaller than the clear width of the measuring ring opening, while the diameter of the upper end 14 is only slightly smaller or larger is than the inside diameter of the measuring ring opening. The contour course is empirical determined so that the gap width changes with an axial displacement S between the measuring ring opening and the outer circumference of the float there is a linear relationship between the height of the float on the one hand and the flow rate on the other hand results.

Der Schwebekörper 12 weist eine Längsbohrung 15 auf, in die von oben her ein Eisenstab 16 eingeschoben ist. Der Eisenstab 16 ist zum Schutz gegen Korrosion mit einer vollständigen Ummantelung 17, beispielsweise aus PTFE, versehen.The float 12 has a longitudinal bore 15 into which from above an iron rod 16 is inserted. The iron rod 16 is for protection against corrosion provided with a complete jacket 17, for example made of PTFE.

Die Ummantelung ist jedoch so bemessen, daß ihr Durchmesser weitgehend geringer ist als der Durchmesser der Längsbohrung 15. Sie weist nur zonenweise, beispielsweise hier an zwei Stellen eine Verdickung 18 auf, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der lichte Durchmesser der Längsbohrung 15, so daß der Stab 16 zum einen kraftschlüssig in der Längsbohrung 15 des Schwebekörpers 12 gehalten ist, zum anderen das Material der Ummantelung bei Durchmesseränderungen des Stabes 16 unter Temperatureinfluß die Möglichkeit hat nachzugeben, so daß ein "Sprengen" des;Schwebekörpers durch Wärmedehnungen des Stabes vermieden ist. Das obere Ende der Ummantelung 17 läuft in einen sternförmigen Führungskörper 19 aus, der beispielsweise drei oder vier Arme 20 aufweist, die mit geringem Abstand zu der Innenwandung des Meßrohres enden.However, the sheath is dimensioned so that its diameter is largely is smaller than the diameter of the longitudinal bore 15. It only has zones, for example, here at two points a thickening 18, the diameter of which is slightly is larger than the inside diameter of the longitudinal bore 15, so that the rod 16 to one is held positively in the longitudinal bore 15 of the float 12, on the other hand, the material of the sheathing when the diameter of the rod 16 changes under the influence of temperature the possibility has to give in, so that a "bursting" of the float is avoided by thermal expansion of the rod. The upper end of the casing 17 runs into a star-shaped guide body 19 from, for example, three or four arms 20, which are closely spaced end to the inner wall of the measuring tube.

Vom unteren Ende her ist ein gleichgestalteter sternförmiger Führungskörper 21 mit dem Schwebekörper 12 verbunden, der über einen entsprechenden Zapfen 22 in der Längsbohrung 15 des Schwebekörpers gehalten ist und der zweckmässigerweise ebenfalls aus einem temperatur- und korrosionsbeständigen Kunststoff hergestellt ist.From the lower end is an identically designed star-shaped guide body 21 is connected to the float 12, which via a corresponding pin 22 in the longitudinal bore 15 of the float is held and expediently also is made of a temperature and corrosion resistant plastic.

Anstelle von sternförmigen, mit dem Schwebekörper selbst verbundenen Führungskörpern ist es jedoch auch möglich, entsprechend sternförmig ausgebildete Führungskörper fest mit dem Meßrohr zu verbinden, die jeweils eine axiale Bohrung aufweisen, in der dann ein mit dem Schwebekörper 12 verbundener Führungsstab axial bewegbar gehalten ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Führungsstab in gleicher Weise verbunden sein, wie dies für den Eisenstab in der Zeichnung dargestellt ist.Instead of star-shaped ones connected to the float itself However, it is also possible for guide bodies to have a correspondingly star-shaped design To connect the guide body firmly to the measuring tube, each with an axial bore have, in which then a guide rod connected to the floating body 12 axially is kept movable. In this embodiment, too, the guide rod in be connected in the same way as shown for the iron rod in the drawing is.

Je nach Einsatzfall ist es jedoch auch möglich, den Schwebekörper ohne zentrierende Führungselemente einzusetzen. In diesem Fall muß der Durchmesser des oberen Endes 14 größer sein als die lichte Weite der Meßringöffnung. Wichtig ist in jedem Fall, daß der Stab 16 mit seiner Ummantelung 17 so fest in die Längsbohrung 15 eingesetzt ist, daß diese in Längsrichtung strömungsdicht ist.However, depending on the application, it is also possible to use the float without using centering guide elements. In this case the diameter must be of the upper end 14 be larger than the inside width of the measuring ring opening. Important is in any case that the rod 16 with its casing 17 so firmly in the longitudinal bore 15 is used that this is flow-tight in the longitudinal direction.

Schaltet man die beiden Spulen 5', 5" jeweils als Teil eines Schwingkreises, so verändert sich je nach der Lage des Stabes 16 in bezug auf die Spulen deren Frequenz. Wird bei hoher Durchflußmenge der Schwebekörper 12 angehoben, so nähert sich der Stab 16 der Spule 5' und entfernt sich von der Spule 5". Dies hat zur Folge, daß in dem zur Spule 5' zugehörigen Schwingkreis eine Frequenzerhöhung und in dem zur Spule 5" zugehörigen Schwingkreis eine Frequenzverminderung eintritt. Werden nun die beiden Spulen in entsprechender Schaltung als sogenannte Differenzspulen geschaltet, so ist es möglich, bereits Höhenveränderungen des Schwebekörpers von nur 1 P aufgrund des hohen Signalauflösungsvermögens derartiger Schaltungen zu erfassen. Diese hohe Meßgenauigkeit läßt sich jedoch nur dann verwirklichen, wenn aufgrund der gegebenen Werkstoffauswahl für Meßrohr 3, Kreisringscheibe 7 und Schwebekörper 12 Temperaturänderungen keine Veränderungen der durch diese Bauteile vorgegebenen Meßgeometrie aufgrund von Wärmedehnungen auftreten.If you switch the two coils 5 ', 5 "each as part of an oscillating circuit, so changes depending on the position of the rod 16 with respect to the coils, their frequency. If the float 12 is raised at a high flow rate, the will approach Rod 16 of the coil 5 'and takes off from the spool 5 ". This has with the result that in the resonant circuit belonging to the coil 5 'there is an increase in frequency and a frequency reduction occurs in the resonant circuit associated with coil 5 ″. The two coils are now connected accordingly as so-called differential coils switched, so it is possible to change the height of the float from only 1 P can be detected due to the high signal resolution of such circuits. However, this high measurement accuracy can only be achieved if due to the given material selection for measuring tube 3, circular ring disk 7 and float 12 temperature changes no changes to those specified by these components Measurement geometry occur due to thermal expansion.

Die Durchströmung des Meßrohres von dem zu messenden Medium erfolgt von untennach oben in Richtung des Pfeiles 22.The medium to be measured flows through the measuring tube from bottom to top in the direction of arrow 22.

Anstelle des vorstehend beschriebenen dreiteiligen Aufbaus ist es auch möglich anstelle der gesonderte Kreisringscheibe 7 den stegförmigen Ansatz als Teil eines der beiden Teilrohrstücke 3' bzw. 3" herzustellen. Auch hier bietet die zweiteilige Ausführungsform erhebliche Vorteile, da die Herstellung eines derartigen Teilstückes und die maß genaue Bearbeitung der durch den Ansatz 8 definierten Meßringöffnung im Endbereich eines Teilrohrstückes sehr viel einfacher ist, als wenn der Ansatz 8 in der Mitte eines einstükkigen Rohrstückes herzustellen und zu bearbeiten wäre.Instead of the three-part construction described above, it is also possible instead of the separate circular ring disk 7, the web-shaped approach as part of one of the two pipe sections 3 'or 3 ". Here, too, offers the two-part embodiment has considerable advantages, since the production of such Part and the dimensionally accurate processing of the measuring ring opening defined by the approach 8 in the end area of a partial pipe section is much easier than when the approach 8 would be produced and processed in the middle of a single piece of pipe.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist ein einstückiges Meßrohr 24 vorgesehen, dessen Innendur«hmesser sich im oberen Bereich 25 in einem vorgegebenen Öffnungswinkel konisch erweitert. An den konischen Teil 25 schließt sich ein zylindrischer Abschnit 26 an, der durch einen Ansatz 27 begrenzt wird. An diesem Ansatz 27 ist ein Führungskörper 28 befestigt, der Durchflußöffnungen 29'und eine zentrale Führungsöffnung 2911 aufweist. Dieser Führungskörper kann für PräzisionsmeBgeräte ebenfalls aus Oxidkeramik hergestellt sein, um in axialer Richtung auftretende Verformungen unter dem Einfluß von Wärmedehnungen und/oder dem Strömungsdruck zu unterbinden. Ein oxidkeramischer Führungskörper 28 kann hierbei beispielsweise mit Hilfe eines "Sprengringes" 30 aus PTFE, der in einer entsprechenden Nut an der Innenwandung mit Abstand oberhalb des Ansatzes 27 eingreift, festgelegt sein. Hierdurch ist eine eindeutige und auch bei wechselnden Temperaturen unveränderliche Nullage des sich auf dem Führungskörper 28 abstützenden Schwebekörpers 31 in bezug auf die beiden Spulen 32', 32" sichergestellt.In the embodiment according to FIG. 2, there is a one-piece measuring tube 24 is provided, the inner diameter of which in the upper area 25 is within a predetermined range Opening angle widened conically. A cylindrical part connects to the conical part 25 Section 26, which is limited by an approach 27. At this approach 27 is a guide body 28 is attached, the flow openings 29 'and a central guide opening 2911 has. This leadership body can be used for precision measuring equipment also be made of oxide ceramic to avoid deformations occurring in the axial direction to prevent under the influence of thermal expansion and / or the flow pressure. An oxide-ceramic guide body 28 can be used here for example with the aid of a "Snap ring" 30 made of PTFE, which is in a corresponding groove on the inner wall engages at a distance above the projection 27, be fixed. This is a unambiguous and unchangeable zero position even with changing temperatures on the guide body 28 supporting floating body 31 with respect to the two Coils 32 ', 32 "ensured.

Das Meßrohr mit seinen beiden Spulen 32', 32" ist wiederum in ein Schutzrohr 1 eingeschoben, wobei der Zwischenraum zwischen Meßrohr 24 und Schutzrohr 1 mit einer Vergußmasse unter Vakuum ausgefüllt ist. Das Schutzrohr 1 ist wiederum mit Befestigungsflanschen 2 versehen. Der im wesentlichen konisch konturierte Schwebekörper 31 ist wiederum mit einer axialen Längsbohrung 15 versehen, in die von oben her ein Eisenstab 16 eingeschoben ist. Der Eisenstab 16 ist hierbei in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit einer vollständigen Ummantelung 17 aus PTFE versehen, die so ausgebildet ist, daß ein "Sprengen" des Schwebekörpers durch Wärmedehnungen des Stabes und der Ummantelung vermieden ist.The measuring tube with its two coils 32 ', 32 "is in turn in a Protective tube 1 inserted, the space between measuring tube 24 and protective tube 1 is filled with a potting compound under vacuum. The protective tube 1 is in turn provided with mounting flanges 2. The essentially conically contoured float 31 is in turn provided with an axial longitudinal bore 15, into which from above an iron rod 16 is inserted. The iron rod 16 is here in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 with a complete sheathing 17 made of PTFE, which is designed so that a "bursting" of the float is avoided by thermal expansion of the rod and the sheath.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 läuft jedoch die Ummantelung 17 nach unten hin in eine stabförmige Verlängerung 33 aus, so daß der Schwebekörper 31 auch dann noch in der Führungsöffnung 30 des Führungskörpers 28 gehalten ist, wenn der Schwebekörper bei Maximaldurchfluß seine höchstmögliche Stellung erreicht hat. Die Verlängerung 33 in Verbindung mit dem Führungskörper 28 wirkt hierbei stabilisierend auf den Schwebekörper 31.In the embodiment according to FIG. 2, however, the casing runs 17 downward into a rod-shaped extension 33, so that the float 31 is then still held in the guide opening 30 of the guide body 28, when the float reaches its highest possible position at maximum flow Has. The extension 33 in connection with the guide body 28 has a stabilizing effect on the float 31.

Zur weiteren Stabilisierung ist es hierbei möglich, am unteren Ende der Verlängerung 33 einen Beschwerungskörper aus magnetisch nichtleitendem Material anzubringen, ggf.For further stabilization, it is possible here on lower At the end of the extension 33 a weighting body made of magnetically non-conductive To attach material, if necessary

in eine entsprechende Ausnehmung der Verlängerung einzubetten. Der Abstand des Beschwerungskörpers 34 in bezug auf den Schwebekörper 31 kann hierbei so gewählt werden, daß sich in bezug auf das Schwebeverhalten des Schwebekörpers im Hauptmeßbereich eine optimale Lage für den Gesamtschwerpunkt des Schwebekörpers ergibt.to be embedded in a corresponding recess in the extension. Of the The distance between the weighting body 34 in relation to the floating body 31 can in this case be chosen so that in relation to the floating behavior of the float in the main measuring area an optimal position for the total center of gravity of the float results.

Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch eine empirisch ermittelte Längskontur eine Linearisierung zwischen Höhenstellung des Schwebekörpers und der Durchflußmenge vorgegeben ist, besteht eine derartige lineare Beziehung bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 nicht.While in the embodiment of FIG. 1 by an empirical the longitudinal contour determined a linearization between the height position of the float and the flow rate is given, there is such a linear relationship not in the embodiment according to FIG.

Da die Messung der Höhenstellung des Schwebekörpers 31 in bezug auf die Spulen 32' und 32" ohnehin elektronisch erfolgt, läßt sich jedoch durch eine entsprechend programmierte Schaltung dies so ausgleichen, daß wiederum eine lineare Beziehung zwischen der Höhenstellung des Schwebekörpers 31 und dem gemessenen Volumenstrom vorhanden ist.Since the measurement of the height position of the float 31 with respect to the coils 32 'and 32 "is already done electronically, but can be through a appropriately programmed circuit compensate this so that again a linear Relationship between the height of the float 31 and the measured volume flow is available.

Bei entsprechendem Schaltungsaufwand ist es bei beiden Ausführungsbeispielen auch möglich, für Einsatzfälle mit wechselnden Betriebstemperaturen eine temperaturabhängige Änderung der Dichte oder der Viskosität des zu messenden strömemden Mediums zu kompensieren, indem man zusätzlich im Bereich des Durchfldßmeßgerätes die Temperatur der Flüssigkeit erfaßt und als Korrekturwert über einen entsprechenden Programmbaustein in üblicher Weise in die Meßschaltung einbezieht.With a corresponding circuit complexity, this is the case in both exemplary embodiments also possible, a temperature-dependent one for applications with changing operating temperatures To compensate for changes in density or viscosity of the flowing medium to be measured, by additionally measuring the temperature of the liquid in the area of the flow meter recorded and as a correction value via a corresponding program module in the usual way Way included in the measuring circuit.

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Claims

Designation: Variable area flowmeter for hot media Claims: 1. Variable area flowmeter with a measuring tube on its outside with at least two spaced apart in the axial direction and the outer circumference of the measuring tube comprehensive electrical coils is provided which are connected to an electrical measuring and signaling device, as well as to a in the measuring tube axially freely movable float with a rod-shaped body made of magnetically conductive material, thus g e k e n n n z e i c h n e t that the measuring tube (3; 24) and / float (12; 31) made of oxide ceramic are.

2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the float (12; 31) is provided with a longitudinal bore (15) into which the rod-shaped body (16) made of magnetically conductive material is used.

3. Flow meter according to claim 1 and 2, characterized in that that the rod (16) with at least one point within the longitudinal bore (15) a sheath (17) made of an elastically resilient material is provided, which a non-positive and / or positive connection between the float (21) and the rod (16).

4. Flow meter according to claim 3, characterized in that the rod (16) completely covered with a sheath (17) made of an elastically resilient Material is provided.

5. Flow meter according to claim 4, characterized in that the casing (17) at at least one point within the region of the longitudinal bore (15) of the float (12) has an annular thickening (18).

6. Flow meter according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the casing (17) including any thickenings (18) consists of PTFE.

7. Flow meter according to claims 3 to 6, characterized in that that the casing (17) at least one end in a rod-shaped extension (33) expires, which is connected in a manner known per se in a with the measuring tube (24) Guide body (28) is held axially freely movable.

8. Flow meter according to claim 7, characterized in that an extension (33) protruding above the float (31) with a weighting body (34) is provided.

9. Flow meter according to one of claims 1 to 8, characterized in that that in the longitudinal bore (15) of the float (12; 31) possibly in connection with the rod (16) guide elements (20, 21) are held.

10. Flow meter, in particular according to claims 1 to 9, with a measuring tube, the inner wall of which with a radially inwardly protruding, circumferential web-shaped approach is provided, characterized in that the measuring tube (3) and the approach (8) are made of oxide ceramic.

11. Flow meter according to claim 10, characterized in that the measuring tube (3) is divided into two sections (3 ', 3 ") and that the extension (8) is firmly connected to a section in the end area.

12. Flow meter according to claim 10 or 11, characterized in that that the measuring tube (3) is divided into two sections (3 ', 3 ") and that the approach (8) is formed by an annular disc (7) which is tight between the two Sections (3 ', 3 ") is held.