DE356721C - Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Produktes aus Geschwindigkeit und spezifischem Gewicht von Fluessigkeiten u. dgl. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Produktes aus Geschwindigkeit und spezifischem Gewicht von Fluessigkeiten u. dgl.

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DE356721C
DE356721C DEK79825D DEK0079825D DE356721C DE 356721 C DE356721 C DE 356721C DE K79825 D DEK79825 D DE K79825D DE K0079825 D DEK0079825 D DE K0079825D DE 356721 C DE356721 C DE 356721C
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KRAFTWERK STETTIN GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted

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  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Produktes aus Geschwindigkeit und spezifischem Gewicht von Flüssigkeiten u. dgl. Bekannt ist ein Verfahren zur Messung der Dichte von Gasen, bei dem ein in dem zu messenden Gas umlaufendes Flügelradgebläse einen Gasstrom gegen ein schwingend gelagertes Flügelrad treibt. Das Maß der Dichte ergibt die von dem Gasstrom auf das Flügelrad übertragene Leistung. Ebenso wie dieses Verfahren geht das vorliegende von der Beobachtung aus, daß der von einer Flüssigkeit, einem Gas, Dampf oder von solchen Stoffen, die unter Verwendung von Gasen als Fördermittel fortbewegt werden, auf eine im Strom befindliche Fläche ausgeübte Druck von dem Produkt aus dem Quadrat der relativen Geschwindigkeit und dem spezifischen Gewicht der FlÜssigkeit o. dgl. abhängig ist. Das Verfahren dient zur Messung des Produktes aus Geschwindigkeit und spezifischem Gewicht des strömenden Stoffes. je nachdem nur der Querschnitt der Rohrleitung oder auch die Geschwindigkeit oder das spezifische Gewicht des Stoffes bekannt sind, kann das Verfahren praktisch benutzt werden, um das absolute Gewicht des durch die Rohrleitung geflossenen Stoffes oder sein spezifisches Gewicht oder seine Geschwindigkeit zu messen. Das Verfahren besteht darin, daß die zur gleichförmigen Drehung von Schaufeln in dem bewegten Stoffe erforderliche Motorleistung gemessen wird. Die Vorrichtung ist sehr verschiedener Ausgestaltung fähig. Es kann innerhalb der Leitung des Stoffes senkrecht zur Stromrichtung eine Welle gelagert sein, die ein im Strom liegendes Schaufelrad trägt und mit einem gleichförmig laufenden Motor gekuppelt ist, der wiederum mit einem Leistungsmesser verbunden ist. Ferner können zwei senkrecht zur Stromrichtung gelagerte Wellen gleiche Schaufeln tragen und mit gleicherGeschwindigkeit aber entgegengesetzter Richtung umgetrieben werden, wobei die Schaufeln höchstens auf der Hälfte ihres Weges sich in dem zu messenden Strom bewegen, und der Unterschied der von den beiden Wellen aufgenommenen Leistungen gemessen wird. Endlich können auf zwei gleichsinnig und mit gleicher Geschwindigkeit, umgetriebenen, parallel zur Stromrichtung gelagerten Wellen gleiche aber entgegengesetzt fördernde Gebläseräder in dem zu messenden Strom angebracht und mit einer Vorrichtung zur Messung des Unterschiedes der von den beiden Wellen aufgenommenen Leistungen verbunden sein. Zur Erfindu1ig gehört auch eine Vorrichtung zur Messung des Unterschiedes der von zwei Wellen aufgenommenen Leistungen.
  • Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele der Meßvorrichtung. Abb. i und 2 sind Querschnitt und Längsschnitt einer Ausführung mit zwei gegenläufigen Schaufeln, Abb. 3, 4 und 5 Querschnitt, Längsschnitt und Grundriß einer Ausführungsform mit zwei gleichlaufenden Gebläserädern, Abb. 6 und 7 Quer-und Längsschnitt einer Ausführungsform mit einem einzigen Schaufelrad. Abb. 8 und 9 sind Grundriß und Teilansicht einer Vorrichtung zur Leistungsmessung. Abb. io bis ig, stellen zwei Schaufelräder mit abweichender Schaufelstellung dar.
  • Bei der Ausführungsforrn Abb. i: und z sind in der Wand der Rohrleitung i zwei Wellen z und 3 gleichachsig und senkrecht zur Strornrichtung gelagert. Sie tragen im Innern der Leitung Naben 4 und 5 von Schaufelrädern, die beispielsweise mit je zwei Schaufeln 6 und 7 besetzt sind. Eine auf die Rohrleitung i aufgesetzte Haube 8, deren Inneres von der Strömung nicht berührt wird, nimmt die Schaufeln in der oberen Hälfte ihres Weges auf, während sie die untere Hälfte im Rohrleitungsquerschnitt zurücklegen. Die Wellen 2 und 3 werden durch zwei Motoren 9 und io in, einander entgegengesetzter Richtung gedreht die dauernd gleichförmige Geschwindigkeit unabhängig von der Belastung haben. Dies kann durch die Bauart der Motoren oder durch entsprechende Regler erzielt werden. Der Leitungsinhalt bewegt sich im Sinne des Pfeiles ii (Abb. 2), die Schaufel 6 auf dem unteren Halbkreis dem Leitungsinhalt entgegen, die Schaufel 7 auf dem unteren Halbkreis im selben. Sinne mit dem Leitungsinhalt. Eine in diesen Abbildungen nicht dargestellte und später zu besprechende Vorrichtung mißt den Unterschied in der Leistung der beiden Motoren und verzeichnet zweckmäßig den Verlauf der Größe dieses Unterschiedes auf einem Papierstreifen.
  • Bezeichnet A, und A, die von den Wellen 2 und 3 aufgenommenen Leistungen, K einen Festwert, y das spezifische Gewicht des in der Leitung strömenden Stoffes, f die Fläche einer Schaufel 6 oder 7, v die Strömungsgeschwindigkeit, u die Schaufelgeschwindigkeit, dann ist unter der Voraussetzung, daß die von den Motoren 9 und ro zu überwindenden Reibungsarbeiten einander gleich sind, und für Schaufeln, die an einem unendlich langen Arm befestigt sind: A2=Kf u (v + it)2-y und A,= Kf u (V _U)2. daraus ergibt sich A2 -A, = 4Kf u2 v y.
  • Der Ausdruck 4 K f «2 ist ein Festwert. Der Ausdruck A2 -,4, ist der Unterschied der Leistungen, die von den beiden Wellen 2 und 3 aufgenommen werden. Die Größe dieses Unterschiedes ist also ein Maß für die Größe des Produktes v y.
  • Wird dieses Produkt mit dem Rohrleitungsquerschnitt multipliziert, so erhält man das Gewicht des in der Zeiteinheit durch die Rohrleitung geströmten Stoffes. Wird v gleichförrnig erhalten, so kann die Vorrichtung zum Messen des spezifischen Gewichtes des Rohrinhalts dienen. Ist y bekannt und dauernd gleich groß, - so kann die Vorrichtung zum Messen der Durchflußgeschwindigkeit dienen.
  • Wird die Schaufelgeschwindigkeitu kleiner als die Durchflußgeschwindigkeit v, so ändert der Wert A" sein Vorzeichen, weildie Welle 3 nun nicht mehr von dem Motor, sondern von dem strömenden Stoff angetrieben wird; dann ist also nicht der Unterschied, sondern die Summe der Leistungen der beiden Wellen dem Gewicht des durchfließenden Rohrinhalts verhältnisgleich. Man kann in diesem Falle die beiden Schaufeln 6 und 7 an einer einzigen Welle vereinigen, die in der Mitte des Rohrquerschnittes gelagert ist (Abb. 6 und 7). Dann bewegt sich immer die eine Schaufel, z. B. die untere, der Stromrichtung entgegen, während sich die obere in der Stromrichtung bewegt. Die Welle 12 trägt, also zwei Schaufeln 13 und 14 von gleicher Größe und entgegengesetzter Lage. Sie wird von dem Motor 15 angetrieben, und -die Leistung des Motors gibt ein Maß des in der Zeiteinheit durch die Rohrleitung strömenden Stoffgewichtes. Diese Ausführungsform weist den Nachteil auf, daß die Meßvorrichtung bei Abnahme der Stromgeschwindigkeit von einem bestimmten Punkte an unbrauchbar wird. Auch tritt die Summe der Lagerreibungen störend auf, während bei der Bauart nach Abb. i: nur der Unterschied der Lagerr ' eibungen auf die Messung einwirkt, der in der Regel verschwindend gering ist.
  • Die Schaufeln brauchen nicht wie in Abb. 2 und 7 radial zu stehen, sondern können auch geneigte Richtung haben, wie in Abb. io und ii dargestellt ist; die Neigung kann (Abb. 12) auch go' betragen. Derartig gestellte Schaufeln an Annen von endlicher Länge ergeben als Maß die Summe der beiden Leistungen, wenn die Schaufelgeschwindigkeit größer ist, als die Stromgeschwindigkeit, ermöglichen also auch für diesen Fall die Anwendung nur eines einzigen Schaufelrades.
  • Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 sind auf zwei Wellen 16 und 17 zwei Gebläseräder 18 und ig aufgekeilt,-die entgegengesetzt fördern, von denen also das eine- bei gleicher Umlaufrichtung beider Räder entgegen, das andere mit der Stromrichtung bläst. Die vVellen werden von Motoren 2o und 21 angetrieben. Sie bewegen sich zum Teil in Hauben 22 der Leitung i, zum Teil in der Leitung selbst. Es würde jedoch nichts im Wege stehen, sie auch vollständig in den Leitungsquerschnitt zu setzen. Gemessen wird der Unterschied der von den Wellen 16 und 17 aufgenommenen Arbeiten. Soweit die Mög- lichkeit der Messung dadurch nicht beeinträchtigt wird, können die beiden Wellen, da sie mit derselben gleichförmigen Geschwindigkeit umlaufen müssen, auch von einem einzigen Motor angetrieben werden. Dies ist übrigens auch bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 der Fall.
  • Eine Einrichtung zur Messung des Unterschiedes der von zwei Wellen aufgenommenen Leistungen zeigen Abb. 8 und g. Von dem Motor 23 wird durch ein Zahnrad 24 einerseits ein Vorgelege 25, :z6, 27, andererseits ein Zahnrad 28 angetrieben.
  • Die Zahnräder 27 und 28 sind auf Wellen 29 und3o aufgekeilt, die entgegengesetzte Umlaufrichtung haben. Auf diesen Wellen sind Sonnenräder 31 und 32'eines Planetenradgetriebes, im vorliegenden Falle eines K#gelradgetriebes, angebracht. Die Planetenräder 33 und 34 dieser Getriebe stehen zugleich mit Sonnenrädern 35 und 36 im Eingriff, die auf den Wellen 2 und 3 aufgekellt sind. Die Wellen 2 und 3 tragen wie in Abb. i die Schaufeln 6 und 7. Die Planetenräder 33 und 34 mit ihren Wellen sind in Stirnrädern 37 und 38 gelagert. Diese stehen im Eingriff mit Stirnrädern 39 und 4o, die auf einer Welle 41 gelagert sind. Auf der Welle ist einerseits ein Hebel 42 aufgekeilt, der bei jeder Drehung der Welle 41 eine Feder 43 spannt, anderseits ein Hebel 44 mit einem Schreibstift 45 gegenüber einem gleichmäßig ablaufenden Papierband 46.
  • Die Sonnenräder 31: und 35 üben auf das Planetenrad 33, wie ersichtlich, beim Umlauf des Motors 23 Zahndrücke aus, die auf eine Drehung des Stirnrades 37 im Sinne der Drehung der Welle 29 hinwirken. Entsprechend wirken die Räder 32 und 36 auf das Planetenrad 34 und das Stirnrad 38, jedoch, da die Wellen ?,9 und 30 in einander entgegengesetztem Sinne umlaufen, in entgegengesetzter Richtung. Die Welle 44 die durch die Räder 39 und 4o von den beiden Rädern 37 und 38 beeinflußt wird, wird sich also in dem Sinne drehen, in dem das stärker beanspruchte von den Rädern 37 und 38 wirkt. Der Unterschied beider Wirkungen wird die Teder 43 mehr oder weniger spannen und den Arm 44 zu größeren oder geringeren Ausschlägen veranlassen. Die Größe der Ausschläge gibt ein Maß für den Unterschied der Leistungen; sie wird von dem Schreibstift 45 auf dem Papierband 46 aufgezeichnet.
  • Die Einrichtung nach Abb. 8 und 9 oder eine andere Einrichtung gleicher Wirksamkeit dient zur Ergänzung der Vorrichtungen nach Abb. i und 4. Eine gleichaxtige Vorrichtung mit nur einem Planetenradgetriebe kann zur Messung der Motorleistung in dem Fall der Abb. 6 dienen.
  • Vor bekannten Vorrichtungen zum Zwecke der Messung von Flüssigkeiten o. dgl., die durch eine Rohrleitung fließen, zeichnet sich die Meßvorrichtung nach der Erfindung dadurch aus, daß sie unmittelbar das hindurchfließende Gewicht anzeigt, während die bekannten Vorrichtungen nur das Volumen angaben, aus dem das Gewicht unter Zugrundelegung eines als feststehend angenommenen spezifischen Gewichtes ermittelt werden konnte. Diese nicht oder nur annähernd zutreffende Annahme ist bei dem Erfindungsgegenstand nicht 'erforderlich.

Claims (2)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Messung des Produktes aus Geschwindigkeit und spezifischem Gewicht strömender Flüssigkeiten, Gase, Dämpfe und solcher Stoffe, die unter Verwendung von Gasen als Fördermittel fortbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zur gleichförmigen Drehung von Schaufeln in dem bewegten Stoffe erforderliche Motorleistung gemessen wird.
  2. 2. Meßvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i:, dadurch gekennzeichnet, daß eine innerhalb der Leitung des Stoffes ein Schaufelrad tragende Welle senkrecht zur Stromrichtung gelagert, mit einem gleichförmig laufenden Motor gekuppelt, und der Motor mit einem Leistungsmesser verbunden ist. 3. Meßvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit gleicher und gleichförmiger Geschwindigkeit entgegengesetzt umgetriebene, senkrecht zur Stromrichtung gelagerte Wellen gleiche Schaufeln tragen, die sich auf höchstens der Hälfte ihres Weges in dem zu messenden Strom bewegen und mit einer den Unterschied der von ihnen aufgenommenen Leistungen messenden Vorrichtung verbunden sind. 4. Meßvorrichtung zür Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei gleichsinnig, gleichförmig und mit gleicher Geschwindigkeit umgetriebenen, parallel zur Stromrichtung gelagerten Wellen gleiche, aber entgegengesetzt fördernde Gebläseräder in dem zu messenden Strom angebracht und die Wellen mit einer Vorrichtung zur Messung des Unterschiedes der von ihnen aufgenommenen Leistungen verbunden sind. 5. Vorrichtung zur Messung des Unterschiedes der von zwei Wellen aufgenomrnenen Leistungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerdrücke der Planetenräder zweier Planetenradgetriebe, durch die die beiden Wellen angetrieben werden, auf eine Meßfeder übertragen werden, deren Bewegung durch einen Schreibstift angezeigt und aufgezeichnet wird.
DEK79825D Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Produktes aus Geschwindigkeit und spezifischem Gewicht von Fluessigkeiten u. dgl. Expired DE356721C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3117918A1 (de) * 1980-06-09 1982-04-15 General Motors Corp., Detroit, Mich. Luftstrom-mengenmesser

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3117918A1 (de) * 1980-06-09 1982-04-15 General Motors Corp., Detroit, Mich. Luftstrom-mengenmesser

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