DE3522997A1 - Flow meter for measuring a flow rate with respect to time for fluids - Google Patents
Flow meter for measuring a flow rate with respect to time for fluidsInfo
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Abstract
Description
Durchflußmesser zum Messen einer zeitlichen Durchflußrate bei FluidenFlow meter for measuring a temporal flow rate of fluids
Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchflußmesser zur Messung einer zeitlichen Durchflußrate bei Fluiden (Gase und Flüssigkeiten) mit einem Fluidic-Element, das folgende Elemente umfaßt: einen sich verengenden Durchlaß, eine Strahldüse, die stromabwärts zu dem sich verengenden Durchlaß liegt, einen sich erweiternden Durchlaß, der stromabwärts zu der Strahldüse liegt, ein Paar Steuerdüsen, die zwischen der Strahldüse und dem sich erweiternden Durchlaß angeordnet sind und sich einander gegenüberliegen in einer Ausrichtung, die im wesentlichen senkrecht zu einer Richtung liegt, in der ein Fluid-Jet aus der Steuerdüse schießt, und Rücklaufkanäle, die einen stromabwärts gelegenen Bereich des sich erweiternden Durchlasses mit den Steuerdüsen verbinden.The invention relates to a flow meter for measuring a temporal flow rate in fluids (gases and Liquids) with a fluidic element, which comprises the following elements: a narrowing passage, a jet nozzle, which is downstream of the narrowing passage, a widening passage which is downstream the jet nozzle, a pair of control nozzles disposed between the jet nozzle and the widening passage and facing each other in an orientation substantially perpendicular to a direction in which a Fluid jet shoots out of the control nozzle, and return ducts that connect a downstream portion of the flared passage to the control nozzles.
Diese Art von Durchflußmessern macht Gebrauch vom Coanda-Effekt. Der Coanda-Effekt ist ein Phänomen, bei dem ein Fluid-Jet, der aus einer Düse herausschießt, sich zu einem Fluß entlang einer der geneigten Wände eines sich erweiternden Durchlasses stabilisiert. Weiterhin tritt das Phänomen auf, daß der Fluid-Jet, der aus einer Strahldüse herausschießt, alternierend entlang den Wänden des sich erweiternden Durchlasses entlangfließt, wobei dies aufgrund des Vor-This type of flow meter makes use of the Coanda effect. The Coanda effect is a phenomenon in which a fluid jet that shoots out of a nozzle turns into one Flow stabilized along one of the sloping walls of an expanding culvert. The phenomenon continues on that the fluid jet, which shoots out of a jet nozzle, alternately along the walls of the expanding Flows along the passage, this being due to the
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handenseins von Fluid-Jets geschieht, die alternierend aus zwei Steuerdüsen herausschießen. Der Durchflußmesser mißt Durchflußraten auf der Basis der Frequenzänderungen, die sich aus der Änderung der Richtung ergeben, in der der Fluid-Jet aus den Strahldüsen herausschießt.the presence of fluid jets that shoot out of two control nozzles alternately. The flow meter measures Flow rates based on the frequency changes that result from changing the direction in which the fluid jet shoots out of the jet nozzles.
Bekannte Durchflußmesser der beschriebenen Art umfassen nur ein Fluidic-Element, das eine Strahldüse umfaßt, die nur eine Auslaßöffnung besitzt. Wenn die Auslaßöffnung nur sehr klein ist, um eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen, d. h. eine kleine Durchflußmenge mit hoher Präzision zu messen, wird ein großer Druckverlust beobachtet, der bei hohen Durchflußraten die Messung unmöglich macht. Soll umgekehrt eine große Durchflußrate mit hoher Präzision gemessen werden, ist es erforderlich, die Auslaßöffnung mit einer großen lichten Weite zu versehen. In diesem Falle wird die Meßgenauigkeit bei kleinen Durchflußmengen sehr schlecht.Known flow meters of the type described include only a fluidic element comprising a jet nozzle having only one outlet opening. If the outlet opening is only very small is to achieve a high measurement accuracy, d. H. Measuring a small flow rate with high precision becomes a large pressure loss observed, which makes measurement impossible at high flow rates. Conversely, it should have a large flow rate are measured with high precision, it is necessary to close the outlet opening with a large clearance Mistake. In this case, the measurement accuracy becomes very poor with small flow rates.
Es stellt sich demnach die Aufgabe, die bekannten Durchflußmesser dahingehend zu verbessern, daß sie für einen großen Meßbereich der Durchflußrate eine gute Meßgenauigkeit ergeben. It is therefore the task of improving the known flow meter to the effect that they are for a large Measurement range of the flow rate result in a good measurement accuracy.
Dies gilt auch für Variationen der Durchflußmenge während4der Messung.This also applies to variations in the flow rate for 4 of the measurement.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Durchflußmesser anzugeben, der den Fluid-Durchfluft aufrecht erhält, auch wenn sich plötzliche Änderungen in der Durchflußrate ergeben. Der Durchflußmesser soll weiterhin Schwierigkeiten der Gestalt vermeiden, daß eine Pilot-Flamme bei einem Gas-Haushaltsgerät unbeabsichtigt verlöscht. Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Durchflußmesser der eingangs genannten Art, der zwei derartige Fluidic-Elemente besitzt, nämlich ein erstes Fluidic-Element und eine zweites Fluidic-Element, die sich im wesentlichen nur in den offnungsguerschnitten der Steuerdüsen unterscheiden. Weiterhin ist ein Bypass vorgesehen, der mit dem ersten Fluidic-Element mit der Steuerdüse großen Querschnittes in Verbindung steht, wobei zu dem Bypass das zweite Fluidic-Element mit der Steuerdüse kleinen Querschnittes parallel angeordnet ist und der Bypass weiterhin ein Steuerventil erfaßt, das öffnet, wenn die zeitliche Durchflußmenge einen vorbestimmten Wert überschreitet.Another object of the invention is to provide a flow meter which maintains fluid flow through, even when there are sudden changes in the flow rate. The flow meter is said to continue to have difficulties of shape avoid accidentally extinguishing a pilot flame in a gas household appliance. These tasks are solved by a flow meter of the type mentioned at the beginning, which has two such fluidic elements, namely a first fluidic element and a second fluidic element, which is located essentially only in the opening cross-sections of the control nozzles differentiate. Furthermore, a bypass is provided which connects to the first fluidic element with the control nozzle with a large cross section is in connection, with the bypass the second fluidic element with the control nozzle of small cross-section is arranged in parallel and the bypass also detects a control valve which opens when the flow rate over time exceeds a predetermined value.
Der Durchflußmesser gemäß Erfindung hat damit folgenden Funktionseffekt:The flow meter according to the invention thus has the following functional effect:
Ist eine große Durchflußmenge vorhanden, so ist das Ventil geöffnet, so daß eine große Durchflußrate durch das erste Fluidic-Element und den Bypass fließen kann. Ist die Durchflußrate gering, so fließt das Fluid durch die beiden Fluidic-Elemente, ohne den Bypass zu durchströmen.If there is a large flow rate, the valve is opened so that a large flow rate can flow through the first fluidic element and the bypass. Is the flow rate low, the fluid flows through the two fluidic elements without flowing through the bypass.
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Entsprechend werden bei einer großen Durchflußrate die Signale vom ersten Fluidic-Element zur Messung der großen Durchflußrate verwendet. Die Messung kann mit hoher Präzision und ohne wesentlichen Druckverlust durchgeführt werden, da das erste Fluidic-Element eine Steuerdüse mit großer öffnungsweite umfaßt. Ist die Durchflußrate klein, so werden Signale vom zweiten Fluidic-Element verwendet, um eine kleine Durchflußrate zu messen. Das zweite Fluidic-Element, das eine Steuerdüse mit kleiner öffnungsweite umfaßt, gestattet es, daß die Messung einer kleinen Durchflußrate mit hoher Empfindlichkeit und hoher Präzision durchgeführt wird. Dementsprechend ergibt die Erfindung einen Durchflußmesser, der verwendbar ist, wenn große Durchflußraten-Variatiönen ständig auftreten und doch eine präzise Messung erforderlich ist. Dementsprechend ist ein Durchflußmesser gemäß Erfindung beispielsweise geeignet als Verbrauchsmeßgerät für Stadtgas oder für Haushaltstrinkwasser.Correspondingly, when the flow rate is high, the signals from the first fluidic element are used to measure the high flow rate used. The measurement can be carried out with high precision and without significant pressure loss, since the first fluidic element comprises a control nozzle with a large opening. When the flow rate is small, signals become used by the second fluidic element to measure a small flow rate. The second fluidic element, the one Includes control nozzle with a small opening, it allows the measurement of a small flow rate with high Sensitivity and high precision is performed. Accordingly, the invention provides a flow meter which can be used when large flow rate variations occur constantly and yet precise measurement is required. Accordingly, a flow meter according to the invention is for example suitable as a consumption meter for town gas or for household drinking water.
Nebenbei gesagt, dort, wo der Druckverlust unterhalb 15 mm Wassersäule gehalten wird, kann mit dem Durchflußmesser gemäß Stand der Technik nur bei Durchflußraten-Variationen im Bereiche von 50 - 3000 l/h gearbeitet werden, während die Messung gemäß Erfindung mit Durchflußraten-Variationen im Bereich zwischen 10 bis 3000 l/h oder mehr genau genug bleibt. Demnach hat ein Durchflußmesser gemäß Erfindung eine ausreichend hohe Meßqualität, um als Stadtgas-Meßgerät fürIncidentally, where the pressure loss is kept below 15 mm water column, the flow meter according to State of the art only work with flow rate variations in the range of 50-3000 l / h, while the Measurement according to the invention with flow rate variations in the range between 10 to 3000 l / h or more accurate enough remain. Accordingly, a flow meter according to the invention has a sufficiently high measurement quality to be used as a town gas meter for
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Haushaltsverbräuche verwendet zu werden.Household consumptions to be used.
Das Ventil umfaßt vorzugsweise ein Membran-Steuerventil. In diesem Falle tritt bei großen Durchflußraten eine große
Druckdifferenz oberhalb und unterhalb des zweiten Fluidic-Elementes auf. In diesem Falle wird das Steuerventil geöffnet,
um die Druckdifferenz in einem vorbestimmten Bereich zu halten. Das Fluid fließt in großen Mengen durch das erste
Fluidic-Element und den Bypass. Ist die Durchflußrate nur
klein, dann ist auch die Druckdifferenz oberhalb und unterhalb
des zweiten Fluidic-Elementes gering. Diese Differenz
bleibt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, während das Steuerventil völlig geschlossen bleibt. Entsprechend fließt
das Fluid in kleinen Mengen durch die beiden Fluidic-Elemente, ohne durch den Bypass zu fließen. Da der Bypass automatisch
geöffnet und geschlossen wird durch eine Membran, wird die Meßgenauigkeit auch bei großen Durchflußraten-Variationen
beibehalten.The valve preferably comprises a diaphragm control valve. In this case, at large flow rates, a large one occurs
Pressure difference above and below the second fluidic element. In this case, the control valve is opened in order to keep the pressure difference in a predetermined range. The fluid flows through the first in large quantities
Fluidic element and the bypass. Is the flow rate only
small, then the pressure difference above and below the second fluidic element is also small. This difference
remains within a predetermined range while the control valve remains fully closed. Accordingly, the fluid flows in small quantities through the two fluidic elements without flowing through the bypass. Since the bypass is automatically opened and closed by a membrane, the measurement accuracy is maintained even with large flow rate variations.
Darüber hinaus sei angemerkt, daß deshalb, weil das Steuerventil die Druckdifferenz aufrecht erhält, der Bypass in
verläßlicher und stabiler Art und Weise geöffnet wird, ohne daß es zu Störungen wie Flattern oder Knattern kommt. Dadurch
wird die Durchflußrate verläßlich gemessen, auch wenn diese sich in einem kritischen Bereich befindet, bei der von einer
Meßart zur anderen umgeschaltet wird. Zwar wird das Steuer-In addition, it should be noted that because the control valve maintains the pressure differential, the bypass in
is opened more reliably and stably without causing disturbances such as fluttering or rattling. As a result, the flow rate is measured reliably, even if it is in a critical range in which a switch is made from one type of measurement to the other. Although the tax
ventil automatisch geöffnet und.geschlossen entsprechend den Druck-Variationen. Andererseits wird der Druck, der das öffnen und Schließen des Steuerventiles hervorruft, auch stark geändert, wenn das Steuerventil sich öffnet oder sich schließt. Hierdurch wiederum wird das Steuerventil veranlaßt, zu öffnen und zu schließen, wobei diese ständigen Wiederholungen die Meßgenauigkeit senken. Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile.valve automatically opened and closed according to the Pressure variations. On the other hand, the pressure that causes the control valve to open and close is also changed greatly when the control valve opens or closes. This in turn causes the control valve to to open and close, these constant repetitions lowering the measurement accuracy. The present invention avoids these disadvantages.
Vorteilhaft wird weiterhin gemäß Erfindung das Steuerventil mit einem Hauptventilkörper und einem Hilfsventilkörper ausgerüstet, wobei letzterer von einer Feder in eine Schließstellung relativ zum Hauptventilkörper gedrückt wird. Der Hilfsventilkörper öffnet bei einem Stromaufwärts-Fluiddruck dann, wenn der Hauptventilkörper in Schließstellung ist.According to the invention, the control valve is advantageously equipped with a main valve body and an auxiliary valve body, the latter being pressed by a spring into a closed position relative to the main valve body. Of the Auxiliary valve body opens at an upstream fluid pressure when the main valve body is in the closed position.
Wenn beispielsweise ein Hauptbrenner durch eine Pilotflamme bei einem Gasgerät entzündet wird, so erhöht sich die Durchflußrate unterhalb des Durchflußmessers plötzlich. Dementsprechend ist die Druckdifferenz über dem Hauptventilkörper vergrößert, so daß der Hauptventilkörper öffnet. Sogar in diesem Falle ergibt sich eine Verzögerung bei der öffnung des Hauptventilkörpers, die dadurch ermöglicht wird, daß die Kraft zur öffnung des Ventiles durch die Membran mitgeteilt wird. Der Hilfsventilkörper wird ohne Verzögerung durch die Druckdifferenz geöffnet, die direkt auf diesen wirkt. DemnachFor example, if a main burner is ignited by a pilot flame on a gas appliance, the flow rate increases suddenly below the flow meter. The pressure difference across the main valve body is accordingly enlarged so that the main valve body opens. Even in this case there is a delay in opening the Main valve body, which is made possible by the fact that the force for opening the valve is communicated through the membrane will. The auxiliary valve body is opened without delay by the pressure difference that acts directly on it. Therefore
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ist die vorliegende Konstruktion nicht nur dazu geeignet, die Durchflußrate auch bei großen Variationen zu messen, sondern auch dazu geeignet, eine ausreichende Versorgung sicherzustellen, wenn eine plötzliche Variation auftritt. Die vorliegende Konstruktion hat demnach auch nicht den Nachteil, daß es bei Gas-Haushaltsgeräten zum Erlöschen der Flamme kommt, beruhend auf einem Abfall des Gasdruckes dann, wenn der Hauptbrenner durch die Pilotflamme entzündet wird.the present construction is not only suitable for the To measure the flow rate even with large variations, but also suitable to ensure a sufficient supply, when a sudden variation occurs. The present construction therefore does not have the disadvantage that the flame goes out in gas household appliances, based on a drop in gas pressure when the Main burner is ignited by the pilot flame.
Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:Further advantages and special features of the invention are explained in the following description with reference to the drawing. The figures in the drawing show in detail:
Figur 1 eine Schnittansicht eines Durchflußmessers gemäß Erfindung;Figure 1 is a sectional view of a flow meter according to the invention;
Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II - II der Figur 1;FIG. 2 shows a sectional view along the line II-II in FIG. 1;
Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung der Druck-Variationen, die zusammen mit Durchflußraten-Variationen auftreten undFigure 3 shows a graph of the pressure variations associated with flow rate variations occur and
Figur 4 zeigt die Schnittansicht eines modifizierten Fluidic-Elementes. FIG. 4 shows the sectional view of a modified fluidic element.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines Durchflußmessers gemäß Erfindung, der einen oberen Abschnitt (stromaufwärts gelegenen Teil) und einen unteren Abschnitt (stromabwärts gelegenen Teil) umfaßt, die in einem Rohr 1 eingeschlossen sind. Der obere Abschnitt ist durch eine Trennwand 9 aufgeteilt in einen schmalen Durchlaß 13 und einen weiten Bypass 15. Der schmale Durchlaß 13 enthält das stromaufwärts, also erstdurchströmte Fluidic-Element A, das später beschrieben werden wird. Der Bypass 15 enthält ein Membran-Steuerventil C, das den Bypass 15 öffnet und schließt. Der stromabwärts gelegene Abschnitt des Rohres 1, der mit dem schmalen Durchlaß 13 und mit dem Bypass 15 in Verbindung steht, enthält ein stromabwärts gelegenes, zweitdurchströmtes Fluidic-Element B, das später beschrieben werden wird.Figures 1 and 2 show a first embodiment of a flow meter according to the invention, which has an upper portion (upstream part) and a lower section (downstream part), which in a pipe 1 are included. The upper section is divided by a partition 9 into a narrow passage 13 and a wide bypass 15. The narrow passage 13 contains the fluidic element A through which it flows upstream, that is will be described later. The bypass 15 contains a membrane control valve C, which opens the bypass 15 and closes. The downstream portion of the pipe 1, which is connected to the narrow passage 13 and to the bypass 15 in Connection is, contains a downstream, second throughflow Fluidic element B, which will be described later.
Das erstdurchströmte und zweitdurchströmte Fluidic-Element A und B haben eine ähnliche Konstruktion. Beide Fluidic-Elemente enthalten ein Paar erster Durchlässe, die von den Kanalwandungen 4a und 4b symmetrisch begrenzt werden, und zwar um eine Längsachse P des Rohres 1 herum. Damit werden ein sich verengender Durchlaß 2 und eine Strahldüse 3 festgelegt. Der sich verengende Durchlaß 2 leitet das Fluid geglättet zu der Strahldüse 3. Aus dieser schießt das Fluid in einem Strahl (Jet) heraus, der im wesentlichen parallel zu der Längsachse P liegt. Jedes Fluidic-Element umfaßt weiterhin ein Paar vonThe fluidic element A and B through which the flow passes first and through which the flow passes second have a similar construction. Both fluidic elements contain a pair of first passages which are bounded symmetrically by the channel walls 4a and 4b, namely by a longitudinal axis P of the pipe 1 around. A narrowing passage 2 and a jet nozzle 3 are thus defined. Of the narrowing passage 2 guides the fluid smoothly to the jet nozzle 3. From this the fluid shoots in a jet (Jet) out, which is parallel to the longitudinal axis P substantially. Each fluidic element further comprises a pair of
Trennwänden 8a und 8b, die symmetrisch um die Längsachse P angeordnet sind und einen sich erweiternden Durchlaß 5 begrenzen. Weiterhin ergeben sich durch die Trennwände 8a und 8b ein Paar von Steuerbohrungen.6a und 6b und die beiden Rücklaufbohrungen 7a und 7b, die einen stromabwärts gelegenen Bereich des sich erweiternden Durchlasses mit den .Steuerbohrungen 6a und 6b verbinden. Die Steuerbohrungen 6a und 6b sind zwischen der Strahldüse 2 und dem sich erweiternden Durchlaß 5 angeordnet. Sie liegen einander gegenüber in einer Ausrichtung im wesentlichen senkrecht zu der Richtung, in der der Fluid-Jet aus der Strahldüse 3 herausschießt. Weiterhin ist ein Paar von zweiten Kanalbegrenzungswänden 12a und 12b vorgesehen, die symmetrisch um die Längsachse P angeordnet sind und einen sich verengenden Durchlaß stromabwärts zu dem sich erweiternden Durchlaß 5 definieren.Partition walls 8a and 8b, which are arranged symmetrically about the longitudinal axis P and delimit a widening passage 5. Furthermore, a pair of control bores 6a and 6b and the two result from the partition walls 8a and 8b Return bores 7a and 7b, which form a downstream region of the widening passage with the control bores Connect 6a and 6b. The control bores 6a and 6b are between the jet nozzle 2 and the expanding one Passage 5 arranged. They face each other in an orientation substantially perpendicular to the direction in which the fluid jet shoots out of the jet nozzle 3. Furthermore, there are a pair of second duct boundary walls 12a and 12b provided, which are arranged symmetrically about the longitudinal axis P and a narrowing passage downstream to the Define expanding passage 5.
Wenn der Fluid-Jet beginnt, aus der Strahldüse 3 herauszuschießen, fließt das Fluid entlang den Trennwänden 8a bzw. 8b durch den sogenannten Coanda-Effekt. Dies erzeugt eine große fluidische Energie, die durch die Rücklaufbohrung 7a der Steuerbohrung 6a mitgeteilt wird, die durch die Trennwand 8a begrenzt wird. Hierdurch wird der Fluid-Jet gezwungen, entlang der gegenüberliegenden Trennwand 8b zu fließen. Anschließend steuert die Fluid-Energie die gegenüberliegende Steuerbohrung 6b, die wiederum den Fluid-Jet dazu bringt, wieder entlang der Trennwand 8a zu fließen. Auf diese WeiseWhen the fluid jet begins to shoot out of the jet nozzle 3, the fluid flows along the partition walls 8a and 8b due to the so-called Coanda effect. This creates a great one fluidic energy which is communicated to the control bore 6a through the return bore 7a, which is passed through the partition 8a is limited. As a result, the fluid jet is forced to flow along the opposite partition 8b. Afterward the fluid energy controls the opposite control bore 6b, which in turn causes the fluid jet to to flow again along the partition wall 8a. In this way
fließt der Fluid-Strahl von der Strahldüse 3 alternierend entlang den beiden Trennwänden 8a und 8b. Die Plugrichtung des Fluid-Jets ändert sich um so schneller, je größer die Durchflußrate des Fluid-Jet-Stroms ist und zwar mit quantitativer Korrelation.the fluid jet flows alternately from the jet nozzle 3 along the two partition walls 8a and 8b. The plug direction of the fluid jet changes the faster the larger it is The flow rate of the fluid jet stream is with quantitative correlation.
Ein Prallelement 14 ist stromabwärts innerhalb des sich erweiternden Durchlasses 5 angeordnet, um den Jet-Strahl in beiden Richtungen zu stabilisieren.A baffle element 14 is arranged downstream within the widening passage 5 in order to divert the jet jet into stabilize in both directions.
Das stromaufwärts gelegene Fluidic-Element A besitzt z. B. eine Höhe von 5 mm, eine lichte Weite von 0,5 mm in der Strahldüse und einen Querschnitt von 2,5 mm Öffnungsquerschnittsfläche. Im Vergleich dazu besitzt das stromabwärts gelegene Fluidic-Element B beispielsweise eine Höhe von 35 mm, eine Strahldüsen-Weite von 2 mm und eine QuerschnittsflächeThe upstream fluidic element A has z. B. a height of 5 mm, a clearance of 0.5 mm in the Jet nozzle and a cross-section of 2.5 mm opening cross-sectional area. In comparison, the downstream fluidic element B has a height of 35, for example mm, a jet nozzle width of 2 mm and a cross-sectional area
2
von 70 mm . Dementsprechend hat also die Strahldüse 3 des stromaufwärts gelegenen Fluidic-^Elementes A eine kleinere
öffnungsweite als die Strahldüse 3 des stromabwärts gelegenen Fluidic-Elementes B. Die Querschnittsweite des ersteren beträgt
1/28 der öffnungsweite des zweiten. Dementsprechend ist das Verhältnis der Durchflußraten und die Frequenz der Flugrichtungsänderung
des Fluid-Jets von hoher Präzision bei dem stromaufwärts gelegenen Fluidic-Element A bei niedriger
Durchflußrate und entsprechend beim Fluidic-Element B, wenn die Durchflußrate groß ist.2
of 70 mm. Accordingly, the jet nozzle 3 of the upstream fluidic element A has a smaller opening width than the jet nozzle 3 of the downstream fluidic element B. The cross-sectional width of the former is 1/28 the opening width of the second. Accordingly, the ratio of the flow rates and the frequency of the flight direction change of the fluid jet is of high precision in the upstream fluidic element A when the flow rate is low and correspondingly in the fluidic element B when the flow rate is high.
Der Durchfluftmesser gemäß Erfindung umfaßt weiterhin Sensoren 10, die in den Rücklaufbogen 7a eines jeden der beiden Fluidic-Elemente Ά und B angeordnet sind, um die Druck- oder Durchflußraten-Variationen zu fühlen. Weiterhin ist eine Mengenanzeigevorrichtung 11 vorgesehen, die die Frequenzsignale von den genannten Sensoren 10 aufnehmen kann und die bestimmten Druck- oder Durchflußratenvariationen entsprechen. Die Vorrichtung 11 leitet entsprechende Durchflußraten aus den Frequenzsignalen ab und zeigt die Durchflußraten an.The flow meter according to the invention further comprises sensors 10, which are in the return arc 7a of each of the two fluidic elements Ά and B are arranged to feel the pressure or flow rate variations. Furthermore is a Quantity display device 11 is provided, which can receive the frequency signals from said sensors 10 and the correspond to certain pressure or flow rate variations. The device 11 derives appropriate flow rates the frequency signals and displays the flow rates.
Das Steuerventil C spricht an, wenn die Durchflußrate einen vorher bestimmten Wert überschreitet, so. daß die Druckdifferenz Pl - P2 zwischen einem Druck Pl stromaufwärts und einem Druck P2 stromabwärts zu diesem Ventil innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird. Das Steuerventil C umfaßt einen Hauptventilkörper 16, der den Bypass 15 öffnet und schließt, sowie eine Membran 17, die wirkungsweise verbunden ist mit dem Hauptventilkörper 16. Die Membran 17 liegt zwischen einer Druckkammer 18a, die mit dem Bypass 15 stromaufwärts zum Hauptventilkörper 16 in Verbindung steht, und einer Druckkamer 18b, die durch einen Kanal 19 mit der Einlaßseite des stromabwärts gelegenen Fluidic-Elementes B in Verbindung steht. Die Membran 17 ist mit einer Feder 20 versehen, die die Membran 17 gegen ihre Schließposition zu drücken sucht, sowie mit einem Magnet 22, der die Membran 17 in der Ventil-The control valve C responds when the flow rate exceeds a predetermined value, see above. that the pressure difference P1 - P2 between a pressure P1 upstream and a pressure P2 downstream of this valve within a predetermined one Area is held. The control valve C comprises a main valve body 16 which opens the bypass 15 and closes, as well as a membrane 17 which is operatively connected to the main valve body 16. The membrane 17 lies between a pressure chamber 18a, which with the bypass 15 upstream to the main valve body 16 is in communication, and a pressure chamber 18b, which through a channel 19 with the inlet side of the downstream fluidic element B is in communication. The membrane 17 is provided with a spring 20 which seeks to press the membrane 17 against its closed position, as well as with a magnet 22, which the membrane 17 in the valve
Schließposition durch Zusammenarbeit mit einem Magnet 21 hält. Ein Schließelement D ist vorgesehen zwischen einer Stange 23, die vom Hauptventilkörper 16 zu einem Schließelement 24 reicht, das mit der Membran 17 verbunden ist. Dieses Schließelement.D erlaubt es der Membran, sich in ihr Ventil-Öffnungsposition zu bewegen in einem gewissen Maße, während der Hauptventilkörper 16 in der vollkommen geschlossenen Position verbleibt. Weiterhin erstreckt sich eine Feder 25 zwischen dem Hauptventilkörper 16 und dem Schließelement 24. Die Feder 25 veranlaßt den Hauptventilkörper 16 sich zu bewegen von einer offenen in eine geschlossene Stellung in Übereinstimmung mit der Bewegung der Membran 17 in Schließstellung des Ventils.Holds closed position by working with a magnet 21. A closing element D is provided between a Rod 23 which extends from the main valve body 16 to a closing element 24 which is connected to the diaphragm 17. This Closing element.D allows the diaphragm to move into its valve-opening position to move to some extent while the main valve body 16 is in the fully closed Position remains. Furthermore, a spring 25 extends between the main valve body 16 and the closing element 24. The spring 25 causes the main valve body 16 to move from an open to a closed position in FIG Correspondence with the movement of the diaphragm 17 in the closed position of the valve.
Die Druckdifferenz Pl - P2, die sich mit den Durchflußraten-Variationen ändert, ist in einem Beispiel in der Figur 3 dargestellt.The pressure difference P1 - P2, which changes with the flow rate variations changes is shown in an example in FIG.
Nimmt man an, daß die Durchflußrate von 0 an langsam zunimmt, so ist zunächst die Druckdifferenz Pl - P2 im Anfangsstadium klein. Das Fluid fließt vom erstdurchströmten Fluidic-Element A zum zweitdurchströmten Fluidic-Element B bei geschlossenem Steuerelement C. Die Druckdifferenz nimmt vom Punkt Dl zum Punkt D2 zu. Dies entspricht der ersten vorbestimmten Druckdifferenz Pl. Sie nimmt weiterhin zu von Punkt D2 zu Punkt D3, wobei das Steuerventil C in der Schließstellung verbleibtAssuming that the flow rate increases slowly from 0 onwards, the pressure difference P1 - P2 is initially in the initial stage small. The fluid flows from the fluidic element A through which it flows first to the fluidic element B through which it flows second when it is closed Control element C. The pressure difference increases from point Dl to point D2. This corresponds to the first predetermined pressure difference Pl. It continues to increase from point D2 to point D3, the control valve C remaining in the closed position
entsprechend der Wirkung des Magnetes 22. Wenn die Druckdifferenz die zweite festgelegte Druckdifferenz P2 erreicht, bewegt sich die Membran 17 in eine Stellung, so daß der Magnet 21 sich vom Magneten 22 entfernt. Daraufhin öffnet der Hauptventilkörper 16; entsprechend fällt die Druckdifferenz Pl - P2 von Punkt D3 zu Punkt D4 und bringt die Druckdifferenz wieder auf den ersten festgelegten Druckdifferenz-Wert Pl. Danach wird die Druckdifferenz Pl - P2 konstant gehalten, indem die Öffnungsweite des Steuerventils C entsprechend dem Anstieg der Durchflußrate vergrößert wird. Nachdem das Steuerventil 10 die voll geöffnete Position erreicht hat, wird die Druckdifferenz sich etwas vergrößern, ausgehend von Punkt D4, und schließlich den Punkt D5 erreichen, der der maximalen Durchflußrate entspricht.corresponding to the action of magnet 22. When the pressure difference reaches the second fixed pressure difference P2, the membrane 17 moves into a position so that the magnet 21 moves away from the magnet 22. The Main valve body 16; correspondingly, the pressure difference P1-P2 falls from point D3 to point D4 and brings about the pressure difference back to the first specified pressure difference value Pl. Thereafter, the pressure difference Pl - P2 is kept constant, by opening the control valve C according to the Increase in the flow rate is increased. After the control valve 10 has reached the fully open position, the pressure difference increases somewhat, starting from point D4, and finally reaching point D5, which is the maximum Flow rate corresponds.
Das Steuerventil C enthält einen Hilfsventilkörper 26, der durch eine Feder 27 in eine Schließstellung relativ zum Hauptventilkörper 16 gedrückt wird. Der Hilfsventilkörper 26 dient dazu, bei einem Stromaufdruck Pl zu öffnen, wenn der Hauptventilkörper 16 völlig geschlossen ist. Ist der Hauptventilkörper 16 völlig geschlossen und fällt der Stromabwärtsdruck P2 abrupt ab, so ist der Hilfsventilkörper 26 zeitweise geöffnet, bis der Hauptventilkörper 16 öffnet. Hierdurch wird der Abfall des Stromabwärtsdruckes P2 beherrscht. The control valve C includes an auxiliary valve body 26 which is pressed by a spring 27 into a closed position relative to the main valve body 16. The auxiliary valve body 26 serves to open at a current imprint Pl when the Main valve body 16 is completely closed. When the main valve body 16 is fully closed and the downstream pressure falls P2 abruptly, the auxiliary valve body 26 is temporarily open until the main valve body 16 opens. This controls the drop in downstream pressure P2.
3S22Ö973S22Ö97
Die Mengenanzeigevorrichtung 11 umfaßt eine Rechnerkomponente lla, die entscheidet, ob die Frequenz in einem ersten Signal vom Sensor 10 im ersten Fluidic-Element B unter einem Sollwert ist, sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung lib, die auf Instruktion der Rechnerkomponente 11a die Durchflußraten aus einem zweiten Signal ableitet, das vom Sensor 10 des zweiten Fluidic-Elementes A kommt, wenn die Frequenz des ersten Signales unterhalb des Sollwertes ist. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 11b leitet die Durchflußrate aus dem ersten Signal ab, wenn die Frequenz im ersten Signal einen Sollwert überschreitet. Eine Anzeige lic dient weiterhin dazu, die Durchflußraten anzuzeigen. Der Durchflußmesser gemäß Erfindung besitzt demnach eine Mengenanzeigevorrichtung, die in der Lage ist, genaue Messungen über einen Meßbereich von 10 - 3000 l/h durchzuführen, wobei die Druckdifferenz unterhalb von 15 mm Wassersäule gehalten wird. Diese Werte sind nur als Beispiele zu verstehen.The quantity display device 11 comprises a computer component lla that decides whether the frequency is in a first signal from the sensor 10 in the first fluidic element B is below a setpoint value, as well as a data processing device lib that on the instruction of the computer component 11a derives the flow rates from a second signal which the sensor 10 des second fluidic element A comes when the frequency of the first signal is below the setpoint. The data processing device 11b derives the flow rate from the first signal when the frequency in the first signal is a Exceeds setpoint. A display lic is also used to display the flow rates. The flow meter according to the invention accordingly has a quantity display device which is able to take precise measurements over a measuring range of 10 - 3000 l / h, the pressure difference being kept below 15 mm water column. These Values are only to be understood as examples.
Der genannte Sollwert ist im wesentlichen mitten zwischen der Minimumfrequenz des ersten Signales und einer Frequenz unmittelbar vor öffnung des Steuerventiles C definiert. Mit anderen Worten, wenn die Durchflußrate zunimmt, beginnt die Rechnereinheit 11a mit der Frequenzmessung des ersten Signales, bevor der Hauptventilkörper 16 sich öffnet. Umgekehrt, wenn die Durchflußrate abfällt, mißt die Rechnereinheit 11a weiter die Frequenz des ersten Signales, nachdem der Hauptventil-Said nominal value is essentially in the middle between the minimum frequency of the first signal and a frequency immediately defined before the control valve C opens. In other words, when the flow rate increases, the computing unit starts 11a with the frequency measurement of the first signal before the main valve body 16 opens. Conversely, if the flow rate drops, the computer unit 11a continues to measure the frequency of the first signal after the main valve
körper 16 schließt. Dementsprechend ist die Messung der Durchflußrate/ die auf dem ersten Signal beruht, mit keinen oder nur minimalen Fehlern behaftet, wobei dies auf der Linearität zwischen der Durchflußrate und der Frequenz beruht. Sie ist auch frei von Fehlern, die auf der öffnung des Hauptventiles 16 beruhen könnten.body 16 closes. Accordingly, the measurement of the Flow rate / which is based on the first signal, with no or only minimal errors, this on the Linearity between flow rate and frequency is based. It is also free from errors based on the opening of the Main valve 16 could be based.
Figur 4 zeigt ein modifiziertes Fluidic-Element. Bei dieser Konstruktion erstrecken sich die zweiten Kanalbegrenzungswände 12a1 und 12b1 in einen Raum hinein, der zwischen den Trennwänden 8a und 8b liegt, in eine Position, die in kurzer Entfernung I2 von dem Prallelement 14 liegt, wobei die Trennwände 8a1 und 8b1 entsprechend einer Distanz I3 überlappt werden. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die Frequenz-Variationen im Signal vom Sensor 10, die mit Mengen-Variationen der Durchflußrate entstehen, gemessen werden können. Durch Festlegung einer passenden Überlappungsdistanz 1- wird damit erreicht, daß die Trennwände 8a1, 8b' eine große Länge I1 besitzen. Die Rücklaufbohrungen 7a und 7b sind so geformt, daß sie eine Vergleichmäßigung ermöglichen, so daß irreguläre Impulse in dem Signal vom Sensor 10 herausgefunden werden können. Die zweiten Kanalbegrenzungswände 12a1 und 12b1 haben eine ausreichende Länge, so daß ein verengender Durchlaß, der von ihnen begrenzt wird, eine ausreichende Länge 1. hat, so daß Variationen in der Weite d gemildert werden können. Wie zu erkennen, konturieren die zweiten KanalbegrenzungswändeFIG. 4 shows a modified fluidic element. In this construction, the second channel delimitation walls 12a 1 and 12b 1 extend into a space which lies between the partition walls 8a and 8b, in a position which is a short distance I 2 from the baffle element 14, the partition walls 8a 1 and 8b 1 are overlapped according to a distance I 3. This construction has the advantage that the frequency variations in the signal from the sensor 10, which arise with quantity variations in the flow rate, can be measured. By defining a suitable overlap distance 1- it is achieved that the partition walls 8a 1 , 8b 'have a great length I 1 . The return bores 7a and 7b are shaped in such a way that they enable uniformity so that irregular pulses in the signal from the sensor 10 can be found. The second channel boundary walls 12a 1 and 12b 1 are of sufficient length that a narrowing passage which they define is of sufficient length 1. that variations in the width d can be mitigated. As can be seen, the second channel boundary walls are contoured
12a1 und 12b1 auf ihren Innenwänden nach innen. Diese Konstruktion der zweiten Kanalbegrenzungswände dient zur Elimination von irregulären Impulsen.12a 1 and 12b 1 on their inner walls inwards. This construction of the second channel boundary walls serves to eliminate irregular impulses.
Während in der ersten Ausführungsform des Fluid-Elementes die kleine Strahldüse und der Bypass stromaufwärts gegenüber dem Fluidic-Element mit der großen Düse angeordnet sind, kann gemäß Erfindung auch eine Umkehrung dieser Stromabwärts-Stromaufwärts-Position eingesetzt werden.While in the first embodiment of the fluid element small jet nozzle and the bypass are arranged upstream opposite the fluidic element with the large nozzle according to the invention also a reversal of this downstream-upstream position can be used.
Weiterhin kann der Durchflußmesser abweichend von den beschriebenen Ausführungsformen angefertigt sein, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.Furthermore, the flow meter can be made deviating from the described embodiments without deviates from the scope of the invention.
Beispielsweise kann der Hilfsventilkörper 26 in seiner Konstruktion und Anbringungsstelle modifiziert werden.For example, the auxiliary valve body 26 in its construction and location can be modified.
Das Membran-Steuerventil C kann ebenfalls in seiner Konstruktion abweichend gestaltet sein. Es sei auch angemerkt, daß das Steuerventil durch verschiedene andere Ventilkonstruktionen ersetzt werden kann, die entsprechend den Durchflußraten sich öffnen und schließen.The membrane control valve C can also have a different design. It should also be noted that the control valve can be replaced by various other valve designs according to the flow rates open and close.
Weiterhin kann die Arbeitsweise und Konstruktion des Sensors 10 sowie deren Anzahl variiert werden. Beispielsweise können Sensoren sowohl in der Rücklaufbohrung 7a als auch in derFurthermore, the mode of operation and construction of the sensor 10 as well as their number can be varied. For example, can Sensors both in the return bore 7a and in the
• ΛΑ - • ΛΑ -
Bohrung 7b jedes Fluidic-Elementes vorgesehen sein. Auch die Mengenanzeigevorrichtung kann variiert werden.Bore 7b of each fluidic element can be provided. Also the Quantity display device can be varied.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von Durchflußmessern sind in erster Linie bestimmt für die Messung von Haushaltsverbräuchen von Brenngas oder Trinkwasser. Die Anwendungsgebiete seien aber nicht auf diese zwei Beispiele beschränkt.The embodiments of flow meters described above are primarily intended for the measurement of household consumption of fuel gas or drinking water. The areas of application but are not limited to these two examples.
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