DE366117C - Vorrichtung zur Messung der Menge oder Geschwindigkeit stroemender Stoffe - Google Patents

Vorrichtung zur Messung der Menge oder Geschwindigkeit stroemender Stoffe

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DE366117C
DE366117C DEB103842D DEB0103842D DE366117C DE 366117 C DE366117 C DE 366117C DE B103842 D DEB103842 D DE B103842D DE B0103842 D DEB0103842 D DE B0103842D DE 366117 C DE366117 C DE 366117C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/32Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by using flow properties of fluids, e.g. flow through tubes or apertures
    • G01N9/34Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by using flow properties of fluids, e.g. flow through tubes or apertures by using elements moving through the fluid, e.g. vane
    • 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

Description

  • Vorrichtung zur Messung der Blenge oder Geschwindigkeit strömender Stoffe. Eine große Gruppe :der Vorrichtungen zur Mes-sung der Mengen strömender Flüssige keiten, Dämpfe und Gase gründet sich auf den Wirkungen, d-ie diese Stoffe infolge ihrer Geschwindigkeit auf beweglicheKörper (Schwimmer, Flügelräder, Flüssigkeitssäulen) ausüben. Sie haben den Nachteil, daß sie das Meßergebnis nur dann ohne weiteres erkennen lassen, wenn Üie Dichte des strömenden Stoffes konstant ist. Ändert sich jedoch die Dichte z.B. bei Wasserdampf oder Luft infolge von Druckschwankungen, so ist eine zusätzliche Einrichtung notwendig, die dem Rechnung zu tragen gestattet. In manchen Fällen, z. B. bei Heißdampf tritt noch ein weiterer Faktor, die Temperatur, hinzu, der ebenfalls - gesondert berücksichtigt werden muß. Zur Messung von Heißdampf wären demnach entweder drei einzelne Meßvorrichtungen .nötig, deren Angaben zusammengefaßt erst .das Meßergebnis liefern, oder ab-er die drei Vorrichtungen müßten miteinanderkombiniert werden. Dies bedingt also einerseits eine umständliche Rechnung,- andererseits eine komplizierte Apparatur.
  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Meßvorrichtung, deren messen-des Organ alle Faktor-en: Geschwindigkeit, Druck und Temperatur zugleich erfaßt und unmittelbar das je Zeiteinheit durchströmende Stoffgewicht angibt.
  • In Abb. i ist die Vorrichtung beispielsweise schematisch im Schnitt -dargestellt. Es bedeutet a. ein von -irgendeinem Stoff durchströmtes Rohr, b eine etwa kreisförmige"ebene Platte, die mit einer in zwei Stopfbüchsen d geführten Stange c fest verbunden ist und mit Hilfe dieser hin und her verschoben werden kann. Die hin und her gehende Bewegung wird bewirkt durch den Motor e mittels des Kurbelgetriebes f. - Zur Darstellung der Wirkungsweise sei von einer Hilfsvorstellung ausgegangen. Die Scheibe b bewege sich als Kolben in einem Zylinder z, Abb.:2, der seinerseits ein Stück eines geschlossenen Ringrohres r (gestrichelt) sei. Zylinder und Rohr seien mit einer Flüssigkeit ganz ausgefüllt. Die Geschwindigkeit der Scheibe b verlaufe, bezogen auf den Weg o-u, nach der Kurve v. In der Wegmitte in ist v = v."". Diese Geschwindigkeit hat auch die ganze Flüssigkeitsmasse M angenommen, so daß die von der Scheibe auf 31übertragene Energie Dieselbe Energie wird bei der Weiterbewegung der Scheibe b an diese zurückgegeben, da am Ende die Geschwindigkeit der Flüssigkeit wieder Null ist. Ein Energievtrbrauch ist demnach bei der Scheibenbewegung von einer Endlage zur anderen nicht verbunden (abgesehen von den Reibungsverlusten).
  • Denkt man sich nun den Querschnitt des Ringrohres r sehr groß im Verhältnis zum Querschnitt des Zylinders z, so wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Ringrohr im Verhältnis zu der im Zylinder sehr klein. Trennt man die Flüssigkeitsmassen und bezeichnet man mitM diejenige im Zylinder, mit M' diejenige im Ringrohr, ferner mit v.", die maximale Geschwindigkeit im Zy- linder, mit vr'n;"# die entsprechende im Ringrohr, so ist Da nun VM'ax < Vmax, SO ist VM,2ax vnlax, d. h. der zweite Summand in obigern Ausdruck kann wegen seiner Kleinheit gegenüber dem ersten vernachlässigt werden.
  • Dieser Fall kann als vorliegend angesehen werden, wenn der Zylinder z beiderseits offen ist und sich in einem größeren, mit Flüssigkeit erfüllten Raum befindet. Wird noch der Zylinder selbst fortgelassen, #so hat man den Fall der Abb. i, für den also auch die Feststellung gilt.. daß mit der Scheibenbewegung kein Energieaufwand (außer fürReibung) verbunden ist, sofern die Flüssigkeit ur-sprün-ZD lich keine Eigenbewegung besitzt.
  • Anders verhält -es sich, wenn die Flüssigkeft strömt, d. h. sich parallel zur Scheibe b bewegt. Es sei ein Flüssigkeitsteilchen x, Abb. 3, betrachtet, das in dem Augenblick unter die Scheibe b gerät, wo diese sich in der Lage o befindet. Die Geschwindigkeitv" des Teilchens sei so groß, daß es den entgegengesetzten Rand der Scheibe erreicht, sobald diese die Stellung -iit durchläuft. Dann hat das Teilchen außer seiner eigenen Geschwindigkeit % noch die Geschwindigkeit v.#" der Scheibe erhalten; ihre Absolutgeschwindigkeit ist demnach die Resultierende v, Mit dieser verläßt es den Bereich der Scheibe, d. h. es hat einen Energiezuwachs erhalten, da v,- > v, ist. Dieser Energiezuwachs ist dem Scheibensystein entnommen und wird diesem nicht wieder zugeführt. Das Scheibensystem gibt also an den Flüssigkeitsstrom Energie ab, die vorn Motor aufgebracht werden muß. Wird die Zahl der Bewegungsperioden -der Scheibe bzw. die Drehzahl je Zeiteinheit des Motors konstant gehalten, so wird die Motorleistung L um so größer, je größer die in der Zeiteinheit von der Scheibe gefaßte Flüssigkeitsmasse ist, oder allgemein L == f (M/sek-) - Aus der Motorleistung kann demnach auf die gesamte sekundliche Durchflußinenge der Flüssigkeit durch das Rohr geschlossen werden, oder diese Menge kann nach erfolgter Eichung der Apparatur gemessen werden.
  • Wird als Antriebein Elektromotor gewählt, so kann die Messung der sekundlichen Durchflußmenge auf die Messung elektrischer Größen (Ampere, Watt) zurückgeführt werden. Schließlich kann die während einer be-Stimmten Zeit durchgeströmte Stoffmenge an dein Energieverbrauch des Motors durch Zähler (Amperestunden- oderWattstundenzähler) gemessen werden. Es gibt aber auch noch andere Möglichkeiten, z. B. dynainometrische Meßverfahren, die in Frage kommen können.
  • Die Abb. i stellt nur ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dar, der wie folgt allgemein umschrieben werden kann. Als messendes Organ dient ein vom Flüssigkeitsstrom eingeschlossener plattenartiger Körper mit zur Strömungsrichtung parallelen Flächen, der durcheinen Motor quer zur Strömung bewegt wird. Die hierbei an den strömenden Stoff übertragene Energie ist unter gleichartigen Bewegungsverhältnissen des Körpers abhängig von der Geschwindigkeit und Dichte des strömenden Stoffes. Die Leistung des Motors ist also ein Maß für die sekundliche Durchflußmenge. Ein Merkmal der Vorrichtung ist, daß es seinerseits nicht in der Lage ist, Energie aus dem Flüssigkeitsstrom aufzunehmen.
  • Zur weiteren Kennzeichnung der vorliegenden Erfindung diene noch die Gegenüberstellung der durch die deutsche Patentschrift 269862 bekannt gewordenen Vorrichtung zur Messung der Dichte von Gasen. Bei dieser wird die Widerstandsarbeit gemessen, die für die beliebige Bewegung eines beliebigen Körpers durch ein Gas vom antreibenden Motor geleistet wird, wobei unter sojist gleich-en Umständen die Arbeit von der Dichte des Gases abhängen soll.
  • Bei,dem vorliegenden Erfindungsgegenstand wird dagegen die Arbeit gemessen, die von den Meßorganen als Beschleunigungsarbeit an den Stoff nur dann abgegeben wird, wenn dieser sich bewegt, wobei die Leistung des antreibenden Motors von der sekundlich#en Durchflußmenge abhängt. Zu diesem Zwecke haben die Mießorgane bestimmte (flächenartige) Formen, sind sie ferner in bestimmter Weise (parallel zum Stoffstrom) orientiert und wer-,den sie schließlich in bestimmter Weise (quer zum Stoffstrom) bewegt. Die natürlich für die Reibungswiderstände auch aufzuwendende Arbeit wird durch zweckmäßige Gestaltung und Bearbeitung der Meßorganie möglichst gering gehalten.
  • Diesem Erfindungsgedanken entsprechen auch die in Abb. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele.
  • In Abb. 4 bedeutet a das Leitungsrohr im Schnitt senkrecht zur Achse, b eine Scheibt als Meßorgan, die mittels des bei d drehbaren Hebels c durch den Motor e in pendelnde Bewegunggesetzt wird.
  • In Abb. 5 bedeutet a den Längsschnitt eines Leitungsrohres, b die Meßscheihe, die in diesem Fall durch den Motor c mittels der Achse d in drehende Bewegung gesetzt wird.
  • Der Meßvorgang ist in beiden Fällen der gleichen Art wie bei dem Ausführungsbeispiel, Abb. i.
  • Es kann zweckmäßig sein, statt einer Platte auch mehrlere als messendes Organ anzuordnen, z. B. im Falle der Abb. 5 zwei sich in der Drehachse kreuzende Scheiben. Auch können andere Gebilde anstatt der Platte verwendet werden, z. B. in Abb. i ein beiderseits offener Zylinder mit einer zurStrömungsrichtung parallelen Achse.
  • Die Anwendung der Meßvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung beschränkt sich nicht auf die Messung von Durchflußmengen in geschlossenen Rohrleitungän, sondern erstreckt sich auch auf Messungen in offenen Kanälen.
  • In den Fällen, wo die Dichte desströmenden Stoffes konstant ist, also insbesondere bei Flüssigkeiten, ist ;die Motorleistung lediglich abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und kann infolgedessen als Maß derselben .dienen. Die Vorrichtung dient demnach als Geschwindigkeitsmesser der Relativbewegung zwischen Flüssigkeit und Standort der Vorrichtung. Hierbei können z. B. auch die Rollen vertauscht sein, d. h. die Vorrichtung kann sich bewegen, die Flüssigkeit ruhen, woraus sich die Verwendung zur Messung der Schiffsgeschwindigkeit auf offenem Meer ergibt. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei der atmosphärischen Luft, deren Dichte nur langsamen Schwankungen unterworfen ist. Auch hier gestattet die Vorrichtung die Messung der Relativgeschwindigkeit, z. B. zwischen Luftschiff und Luft.

Claims (4)

  1. PATENT-ANspp,-ücHE-i.
  2. Vorrichtung zur Messung -der Menge oder Geschwindigkeit strömender Stoffe, insbesondere zur Messung der Durchflußmenge überhitzter Dämpfe durch Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet"daß ein vom Stoffstrorn völlig eingeschlossener, beweglicher Körper, der so beschaffen und angeordnet ist, daß er nicht vom Stoffstrom bewegt werden kann, quer zur Strömungsrichtung durch einen Motor in stets gleichbleibender Weise bewegt wird, wobei die hierfür aufzuwendende Energie von der Geschwindigkeit und Dichte des strömenden Stoff-es bestimmt und an der Leistung des Motors gemessen wird. :2.
  3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Scheibe mit zur Strömungsrichtung parallelen Flächen ist, die in schwingende oder drehende Bewegung quer zur Strömungsrichtung versetzt wird. 3. Vorrichtun- nach Anspruch i und 2, 23 dadurch gekennzeichnet, daß das messende Organaus mehreren Scheiben besteht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichn.-t, daß als messendes Organ ein oder mehrere prismatische oder zylindrische Hohlkörper mit zur Strömungsrichtung parallelen Achsen und beiderseits offenen Stirnflächen dienen.
DEB103842D 1922-03-05 1922-03-05 Vorrichtung zur Messung der Menge oder Geschwindigkeit stroemender Stoffe Expired DE366117C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2298090A1 (fr) * 1975-01-15 1976-08-13 Bosch Gmbh Robert Appareil de mesure pour determiner le debit d'un milieu en ecoulement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2298090A1 (fr) * 1975-01-15 1976-08-13 Bosch Gmbh Robert Appareil de mesure pour determiner le debit d'un milieu en ecoulement

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